Sobna stanica: temperatura, vlažnost i OLED

Šta ćemo napraviti

Spojićemo DHT11, OLED i LED u malu sobnu stanicu. Ekran prikazuje temperaturu, relativnu vlažnost, najnižu i najvišu do sada očitanu temperaturu. LED označava prelazak izabranog temperaturnog praga. Uređaj radi lokalno, bez Wi-Fi veze i bez računara kao ekrana.

Šta ćeš naučiti

• Povezati senzor, ekran i signalnu LED u cjelinu.
• Razdvojiti interval mjerenja i interval osvježavanja prikaza.
• Sačuvati minimum i maksimum iz uspješnih očitavanja.
• Primijeniti dva temperaturna praga, odnosno histerezu.
• Prikazati grešku bez predstavljanja starog podatka kao trenutnog.

Predznanje

Završi kurseve 02, 10 i 11. Treba da poznaješ polaritet LED, DHT11 biblioteku i provjeru I2C adrese. Referentna ploča je klasični ESP32/ESP32-WROOM-32. GPIO oznake nisu redni brojevi fizičkih nožica; druge ESP32 porodice zahtijevaju prilagođavanje.

Potrebna oprema i ograničenja modula

Koristimo tropinski DHT11 modul deklarisan za 3,3 V i četvoropinski I2C SSD1306 OLED, 128 × 64, takođe za 3,3 V. Provjeri oznake konkretnih modula: fotografija ne potvrđuje kontroler ni raspored izvoda. SH1106 zahtijeva drugi drajver, a sam DHT11 sa četiri izvoda drugačiju fizičku šemu. Adafruit: DHT povezivanje, SSD1306

Šta mjerimo, a šta pamtimo

Kada očitavanje uspije, trenutna temperatura i vlažnost potiču iz tog ciklusa. Minimum i maksimum predstavljaju istoriju uspješnih temperatura od resetovanja. Ne čuvaju se nakon isključenja napajanja i ne predstavljaju nužno dnevni minimum i maksimum.

Ovo je edukativna sobna stanica. DHT11 i njegov smještaj ograničavaju rezultat; broj decimala na ekranu ne povećava tačnost senzora. Ne postavljaj ga uz zagrijanu ploču ako želiš uporedivo sobno očitavanje. Adafruit: pregled DHT senzora

Šema i redoslijed povezivanja

Šema povezivanja

DHT11 i OLED koriste 3,3 V i zajedničku masu. R2 od 10 kΩ je pull-up za DATA, a R1 od 220 Ω ograničava struju LED. Važe provjere DHT11 i SSD1306 modula iz kurseva 10 i 11.

Veze · Šema povezivanja

Od	Do	Opis veze
ESP32.3V3	DHT1.VCC	DHT11 modul koji pouzdano radi na 3,3 V.
ESP32.GND	DHT1.GND	Zajednička masa.
DHT1.DATA	ESP32.GPIO26	Dvosmjerna podatkovna linija DHT11.
ESP32.3V3	R2.1	R2 je pull-up otpornik 10 kΩ prema 3V3.
R2.2	DHT1.DATA	Drugi kraj R2 na isti DATA čvor kao GPIO26.
ESP32.3V3	OLED1.VCC	I2C SSD1306 modul 128×64, napajanje i pull-up otpornici za 3,3 V.
ESP32.GND	OLED1.GND	Zajednička masa.
ESP32.GPIO21	OLED1.SDA	I2C podaci; pratiti oznaku SDA.
ESP32.GPIO22	OLED1.SCL	I2C takt; pratiti oznaku SCL.
ESP32.GPIO25	R1.1	Digitalni izlaz za LED.
R1.2	D1.A	Serijski otpornik R1, 220 Ω, prema anodi LED.
D1.K	ESP32.GND	Katoda prema zajedničkoj masi.

1. Isključi USB. Poveži OLED VCC na 3V3, GND na GND, SDA na GPIO21 i SCL na GPIO22.
2. Poveži DHT11 VCC na 3V3, GND na GND i DATA na GPIO26.
3. Dodaj R2 od 10 kΩ između DATA i 3V3. U ovoj referentnoj šemi koristi se i kada modul ima svoj pull-up; nijedan pull-up ne smije ići na 5 V.
4. Poveži GPIO25 preko R1 od 220 Ω na anodu LED, a katodu na GND.
5. Provjeri zajedničku masu, oznake izvoda i OLED pull-up otpornike prema 3,3 V. Zatim priključi USB.

Ako konkretni DHT modul ne radi pouzdano na 3,3 V, provjeri njegovu specifikaciju i spoj. Prelazak napajanja na 5 V bez provjere DATA nivoa nije odgovarajuća korekcija.

Priprema Arduino okruženja

Koristi Arduino IDE 2.x, esp32 by Espressif Systems 3.3.12 i ESP32 Dev Module. U Library Manageru instaliraj ove verzije:

Wire je dio ESP32 paketa. Raspakuj Arduino ZIP i otvori indoor_station.ino iz istoimenog foldera. Izaberi port, pokreni Verify i Upload, a Serial Monitor postavi na 115200 baud.

Kompletan program

#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <DHT.h>
#include <math.h>

constexpr uint8_t SDA_PIN = 21;
constexpr uint8_t SCL_PIN = 22;
constexpr uint8_t DHT_PIN = 26;
constexpr uint8_t LED_PIN = 25;
constexpr uint8_t OLED_ADDRESS = 0x3C;
constexpr uint16_t OLED_WIDTH = 128;
constexpr uint16_t OLED_HEIGHT = 64;
constexpr uint32_t SAMPLE_MS = 2500;
constexpr uint32_t DISPLAY_MS = 250;
constexpr float HOT_ON_C = 28.0f;
constexpr float HOT_OFF_C = 27.0f;
Adafruit_SSD1306 display(OLED_WIDTH, OLED_HEIGHT, &Wire, -1, 100000UL, 100000UL);
DHT dht(DHT_PIN, DHT11);

bool ready = false;
bool sampleAttempted = false;
bool currentValid = false;
bool hasHistory = false;
bool hotLed = false;
float currentTemperature = NAN;
float currentHumidity = NAN;
float minTemperature = NAN;
float maxTemperature = NAN;
uint32_t lastSampleAt = 0;
uint32_t lastDisplayAt = 0;

void scanI2CBus() {
  Serial.println("I2C scan (an ACK alone does not identify the display controller):");
  uint8_t found = 0;
  for (uint8_t address = 1; address < 127; ++address) {
    Wire.beginTransmission(address);
    if (Wire.endTransmission() == 0) {
      Serial.print("ACK at 0x"); Serial.println(address, HEX);
      ++found;
    }
  }
  if (found == 0) Serial.println("No I2C device acknowledged.");
}

bool initializeDisplay() {
  if (!Wire.begin(SDA_PIN, SCL_PIN)) {
    Serial.println("OLED ERROR: I2C bus initialization failed.");
    return false;
  }
  Wire.setClock(100000);
  Wire.setTimeOut(50);
  scanI2CBus();
  Wire.beginTransmission(OLED_ADDRESS);
  if (Wire.endTransmission() != 0) {
    Serial.println("OLED ERROR: configured address did not ACK. Check wiring/address; reset to retry.");
    return false;
  }
  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDRESS, false, false)) {
    Serial.println("OLED ERROR: display buffer initialization failed; reset to retry.");
    return false;
  }
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setTextWrap(false);
  return true;
}

void drawStation() {
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0, 0); display.print("WB Maker Bridge");
  display.setCursor(0, 12);
  if (!sampleAttempted) {
    display.print("Waiting for DHT11");
    display.setCursor(0, 22); display.print("First read: 2.5 s");
  } else if (!currentValid) {
    display.print("SENSOR ERROR");
    display.setCursor(0, 22); display.print("No current reading");
  } else {
    display.print("T: "); display.print(currentTemperature, 1); display.print(" C");
    display.setCursor(0, 22);
    display.print("RH: "); display.print(currentHumidity, 1); display.print(" %");
  }
  display.setCursor(0, 32); display.print(hotLed ? "Hot LED: ON" : "Hot LED: OFF");
  display.setCursor(0, 44);
  if (hasHistory) {
    display.print("Hist min: "); display.print(minTemperature, 1); display.print(" C");
    display.setCursor(0, 54);
    display.print("Hist max: "); display.print(maxTemperature, 1); display.print(" C");
  } else {
    display.print("History: no data");
  }
  display.display();
}

void sampleEnvironment() {
  sampleAttempted = true;
  const float humidity = dht.readHumidity();
  const float temperature = dht.readTemperature();
  if (isnan(humidity) || isnan(temperature)) {
    currentValid = false;
    currentTemperature = NAN;
    currentHumidity = NAN;
    hotLed = false;
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    Serial.println("SENSOR ERROR: no current reading; LED OFF; valid min/max history retained.");
    return;
  }
  currentValid = true;
  currentTemperature = temperature;
  currentHumidity = humidity;
  if (!hasHistory) {
    minTemperature = temperature;
    maxTemperature = temperature;
    hasHistory = true;
  } else {
    if (temperature < minTemperature) minTemperature = temperature;
    if (temperature > maxTemperature) maxTemperature = temperature;
  }
  if (temperature >= HOT_ON_C) hotLed = true;
  else if (temperature <= HOT_OFF_C) hotLed = false;
  digitalWrite(LED_PIN, hotLed ? HIGH : LOW);
  Serial.print("T_C="); Serial.print(temperature, 1);
  Serial.print(" RH_pct="); Serial.print(humidity, 1);
  Serial.print(" min_C="); Serial.print(minTemperature, 1);
  Serial.print(" max_C="); Serial.print(maxTemperature, 1);
  Serial.print(" LED="); Serial.println(hotLed ? "ON" : "OFF");
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  dht.begin();
  ready = initializeDisplay();
  if (!ready) return;
  lastSampleAt = millis();
  lastDisplayAt = lastSampleAt;
  drawStation();
  Serial.println("Indoor station: waiting 2.5 seconds for the first DHT11 sample.");
}

void loop() {
  if (!ready) return;
  const uint32_t now = millis();
  bool newSample = false;
  if (static_cast<uint32_t>(now - lastSampleAt) >= SAMPLE_MS) {
    lastSampleAt = now;
    sampleEnvironment();
    newSample = true;
  }
  if (newSample || static_cast<uint32_t>(now - lastDisplayAt) >= DISPLAY_MS) {
    lastDisplayAt = now;
    drawStation();
  }
}

Provjeri da OLED_ADDRESS odgovara rezultatu skeniranja iz kursa 11: podrazumijevano je 0x3C, a 0x3D koristi samo kada je potvrđen. ACK ne identifikuje kontroler. Ako inicijalizacija OLED-a ne uspije, program prijavljuje razlog i ne pokreće redovni rad.

Mjerenje i osvježavanje

SAMPLE_MS je 2500 ms. Nakon uspješne pripreme ekrana program čeka taj interval do prvog mjerenja. Do tada prikazuje Waiting for DHT11, ugašenu LED i odsustvo istorije. DHT biblioteka koristi minimalni interval od dvije sekunde; naš razmak je 2,5 sekunde. Izvorni DHT kod

sampleEnvironment() očitava temperaturu i vlažnost. drawStation() crta prikaz na svakih 250 ms, kao i odmah nakon mjernog pokušaja. Češće crtanje ne znači novo mjerenje: vrijednost ostaje iz posljednjeg ciklusa. Raspored koristi razliku vrijednosti millis().

Minimum, maksimum i histereza

Prvo uspješno očitavanje postavlja i minTemperature i maxTemperature. Naredna uspješna očitavanja proširuju taj raspon. hasHistory razlikuje stvarnu istoriju od početnog stanja bez podataka.

LED prati dva praga: temperatura najmanje 28 °C postavlja hotLed na uključeno, a najviše 27 °C na isključeno. Između pragova zadržava prethodno stanje. HOT_ON_C i HOT_OFF_C tako sprječavaju promjenu stanja pri svakom prelasku samo jednog praga. Početno stanje je isključeno.

Kako se obrađuje greška

Ako je bilo temperatura bilo vlažnost NaN, cijeli trenutni par se odbacuje. currentValid postaje netačan, ekran prikazuje SENSOR ERROR i No current reading, a LED se gasi. Raniji minimum i maksimum ostaju uz oznake Hist min i Hist max.

Program nastavlja pokušaje očitavanja. Prvim uspješnim oporavkom ponovo dobija trenutne vrijednosti; histereza tada polazi od ugašene LED. Zato oporavak unutar međuprostora pragova ostavlja LED ugašenu. Isključena LED tokom greške ne znači potvrđenu nisku temperaturu.

Pokretanje i provjera ponašanja

Prati početno čekanje, nekoliko očitavanja i zapis minimuma/maksimuma. Zabilježi stvarna opažanja. Za provjeru greške isključi USB, odspoji samo DHT DATA sa GPIO26, pa ponovo uključi uređaj; nakon mjernog pokušaja očekuj grešku. Vrati spoj uz isključeno napajanje. Ovaj test počinje bez istorije zbog ponovnog pokretanja. Zadržavanje istorije u tabeli odnosi se na grešku tokom istog rada.

Najčešći problemi

Samostalni izazov

Promijeni pragove na 30 °C za uključivanje i 28 °C za isključivanje. Na papiru prođi kroz niz uspješnih temperatura 27, 30, 29, 28, zatim grešku i uspješno očitavanje 29 °C. Odredi LED i istorijske ekstreme nakon svakog koraka. Niz je zadat za analizu, nije izmjeren rezultat.

Pitanja i razrađeni odgovori

Zašto ne upisujemo nulu pri grešci? Nula bi predstavljala izmišljeno mjerenje i mogla pokvariti minimum. Zašto ne brišemo istoriju? Ona i dalje opisuje ranije uspješne uzorke i jasno je označena kao istorijska.

Za izazov postavi HOT_ON_C = 30.0f i HOT_OFF_C = 28.0f. Redoslijed LED je OFF, ON, ON, OFF, OFF, OFF. Minimum je 27 °C; od drugog uzorka maksimum je 30 °C i ostaje takav. Greška ne mijenja ekstreme. Resetovanje ponovo briše istoriju.

Preuzimanja

Sačuvaj sopstvena opažanja uz program. Kompajliranje i fizička provjera predstavljaju odvojene rezultate.

Primarni izvori

• Adafruit — povezivanje DHT senzora
• Adafruit — DHT biblioteka
• Adafruit — SSD1306 biblioteka
• Espressif — I2C API