MicroPython mit ESP32: DHT11 Sensordaten auslesen und verarbeiten

In diesem Beitrag erfährst du, wie man einen Umweltsensor DHT11 am ESP32 D1 R32 mit MicroPython auslesen und diese Sensordaten verarbeiten kann. Für diesen Beitrag verwende ich wieder das Rich Shield von Open Smart. Du kannst jedoch mit wenigen Bauteilen den Sensor an deinen ESP32 anschließen und dieses kleine Tutorial nachbauen.

MicroPython & ESP32 - DHT11 Sensordaten auslesen und verarbeiten

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Der DHT11 Sensor ist eine kostengünstige und weit verbreitete Lösung zur Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Er eignet sich hervorragend für viele DIY-Projekte, wie z.B. die Überwachung von Raumklima, Wetterstationen oder Smart-Home-Anwendungen. In den folgenden Abschnitten zeige ich dir Schritt für Schritt, wie du den Sensor anschließt, die Daten ausliest und auswertest.

Zusätzlich werde ich dir zeigen, wie du die ausgelesenen Sensordaten mit einem Zeitstempel versiehst und in eine CSV-Datei speicherst. Dies ermöglicht eine einfache Weiterverarbeitung und Analyse der Daten, beispielsweise in Tabellenkalkulationsprogrammen wie Excel. So kannst du die Temperatur- und Luftfeuchtigkeitswerte über einen längeren Zeitraum überwachen und Trends erkennen.

Inhaltsverzeichnis

• Technische Daten des DHT11 Sensors
• DHT11 Sensor am Rich Shield von Open Smart
• Aufbau der Schaltung ohne Rich Shield von Open Smart
  • Schaltung mit einem fertigen Baustein
  • Schaltung mit Sensor & Widerstand
• Programmieren des DHT11 Sensors in MicroPython am ESP32 D1 R32
  • Ausgeben der Daten in einer Tabelle
  • Ausgeben in eine CSV-Datei mit Sensordaten des DHT11 auf dem ESP32 mit MicroPython
• Ausblick

Technische Daten des DHT11 Sensors

Mit dem DHT11 Sensor kannst du recht einfach die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit messen. Dabei ist dieser Sensor nicht nur günstig, sondern auch recht genau. Wie genau dieser Sensor arbeitet, habe ich bereits im Beitrag Vergleich von Temperatursensoren für den Arduino & Raspberry PI aufgezeigt.

relative Luftfeuchtigkeit
Messbereich	20 % bis 90 %
Toleranz	±5 %
Temperatur
Messbereich	0 °C bis 60 °C
Toleranz	±2 °C
Betriebsspannung	5V

DHT11 Sensor am Rich Shield von Open Smart

Aufbau der Schaltung ohne Rich Shield von Open Smart

Wenn du die kleine Schaltung ohne Rich Shield nachbauen möchtest, dann gibt es zwei Wege. Zum einen kannst du die Schaltung mit einem fertigen Baustein aufbauen und zum anderen mit dem Sensor und einem 10 kOhm Widerstand.

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Schaltung mit einem fertigen Baustein

Bei den DHT11 & DHT22 Sensoren auf Platine musst du auf die Beschriftung achten, diese ist immer unterschiedlich. Wenn du deinen Sensor verpolst, dann kann dieser sehr schnell kaputtgehen!

Schaltung mit Sensor & Widerstand

Du erhältst den Sensor auch einzeln, wenn du diesen hast, dann benötigst noch zusätzlich einen 10 kOhm Widerstand, welcher mit VCC verbunden wird.

Programmieren des DHT11 Sensors in MicroPython am ESP32 D1 R32

Damit wir den Sensor auslesen können, benötigen wir ein zusätzliches Modul. Der Firmware von MicroPython liegt bereits ein passendes DHT Modul bei, mit welchem wir den Sensor DHT11 & DHT22 mit wenigen Zeilen Code auslesen können.

import dht
from machine import Pin, RTC
import time

d = dht.DHT11(Pin(19, Pin.IN))

while True:
    d.measure()
    print("Temperatur: ", d.temperature(), "°C", sep="")
    print("rel. Luftfeuchtigkeit: ", d.humidity(), "%", sep="")
    time.sleep(2)

Das kleine Programm schreibt fortwährend die Sensordaten in die Kommandozeile.

Ausgeben der Daten in einer Tabelle

Die Daten lassen sich auch recht einfach in einer Tabelle auf der Kommandozeile ausgeben. Dazu geben wir als Erstes die Kopfzeile aus und setzen den Trenner (Parameter sep in der Funktion print) auf einen geraden Strich / Pipe.

Zusätzlich hole ich mir noch den aktuellen Zeitstempel von der internen RealTimeClock.

import dht
from machine import Pin, RTC
import time

d = dht.DHT11(Pin(19, Pin.IN))

def getTimestamp():
    rtc = RTC()
    currentDateTime = rtc.datetime()
    hour = currentDateTime[4]
    minutes = currentDateTime[5]
    seconds = currentDateTime[6]
    textFormat = "{0}:{1}:{2}"

    if hour < 10:
        hour = "0"+str(hour)
    if minutes < 10:
        minutes = "0"+str(minutes)
    if seconds < 10:
        seconds = "0"+str(seconds) 

    return textFormat.format(hour, minutes, seconds)


print("Zeit\t\t","Temperatur\t", "rel. Luftfeuchtigkeit", sep="|");

while True:
    d.measure()
    print(str(getTimestamp())+"\t",str(d.temperature())+"°C\t\t", str(d.humidity())+"%", sep="|")
    time.sleep(2)

Die tabellarische Ausgabe der Sensordaten auf der Kommandozeile hat den Vorteil das wir diese recht einfach ablesen können und wir könnten diese auch markieren und in eine andere Datei formatiert kopieren.

Ausgeben in eine CSV-Datei mit Sensordaten des DHT11 auf dem ESP32 mit MicroPython

Wir können auf dem Mikrocontroller auch Dateien schreiben und so die Sensorwerte aufzeichnen. Wie du Dateien schreibst werde ich dir in einem späteren Beitrag noch genauer erläutern, hier möchte ich dir der Vollständigkeitshalber ein kleines Programm zeigen, welches die Daten vom Sensor in eine CSV Datei mit dem Namen „sensordata.csv“ schreibt.

import dht
from machine import Pin, RTC
import time
import os

csvDatei = 'sensordata.csv'
lineBreak = '\r\n'
dht11Sensor = dht.DHT11(Pin(19, Pin.IN))

def getTimestamp():
    rtc = RTC()
    currentDateTime = rtc.datetime()
    year = currentDateTime[0]
    month = currentDateTime[1]
    day = currentDateTime[2]
    unknown = currentDateTime[3]
    hour = currentDateTime[4]
    minutes = currentDateTime[5]
    seconds = currentDateTime[6]
    textFormat = "{0}.{1}.{2} {3}:{4}:{5}"
    return textFormat.format(day, month, year, hour, minutes, seconds)

if not csvDatei in os.listdir():
    headline = "Zeit;Temperatur;rel. Luftfeuchtigkeit";
    with open(csvDatei, 'w') as f:
        print(headline)
        f.write(headline)
        f.write(lineBreak)

while True:
    dht11Sensor.measure()
    line = str(getTimestamp())+";"+str(dht11Sensor.temperature())+";"+ str(dht11Sensor.humidity())
    with open(csvDatei, 'a') as f:
        print(line)
        f.write(line)
        f.write(lineBreak)
    
    time.sleep(2)

Der Code erstellt auf dem Mikrocontroller die Datei „sensordaten.csv“ welche über das Kontextmenü (rechte Maustaste auf der Datei) heruntergeladen werden kann. Zusätzlich wird beim Ausführen des Programmes die Daten auf der Kommandozeile ausgegeben.

Ausblick

Die ermittelten Sensordaten könnten wir auch via HTTP Request an ThingSpeak senden und dort extern speichern und visualisieren. Wie du das machst, erläutere ich dir im nächsten Beitrag, sei also gespannt.