Primeiros Passos com o Briick HTU21D

Introdução

Já pensou em criar uma estação meteorológica extremamente compacta? Com o Briick Sensor de Temperatura e Umidade HTU21D e uma BlackBoard Edge, isso é possível.

Neste tutorial mostraremos como o sensor HTU21D funciona, qual biblioteca instalar e como ler temperatura e umidade com ele através da Edge.

Lista de Materiais

BRIICK - Sensor de Temperatura e Umidade HTU21D

R$39.00

Cabo USB Micro B 80cm

R$9.90

Observação: a BlackBoard Edge é vendida "sozinha", portanto é necessário adquirir um cabo Micro USB separadamente se não possuir um.

Conceitos Teóricos

Antes de colocarmos a mão na massa e vermos como usar o Briick HTU21D de fato, vamos entender um pouco melhor como ele realiza a leitura de temperatura e umidade.

Leitura de Umidade

Este sensor realiza a medição de umidade relativa do ar através de um filme de polímero que é exposto por um recorte no encapsulamento do componente, como demarcado na imagem abaixo.

recorte-encapsulamento — Recorte do Encapsulamento do HTU21D

Com este recorte, a passagem de vapor d'água é permitida para o polímero do sensor e assim ele é capaz de medir umidade. Como esta abertura não possui proteção, é necessário ter extremo cuidado ao usar este sensor em ambiente externo, para que nenhuma gota de água ou poeira entre nesta abertura.

Para o sensor HTU21D, a precisão típica da leitura de umidade relativa do ar é de +/- 2 %.

Leitura de Temperatura

O mesmo polímero responsável por realizar a leitura de umidade também possui uma saída de tensão variável à temperatura. Como a umidade relativa do ar pode ser interferida pela temperatura, e vice-versa, o sensor possui uma compensação dinâmica, que é calculada automaticamente pelo microcontrolador interno do sensor.

Para o sensor HTU21D, a precisão típica da leitura de temperatura é de +/- 0.3°C.

Circuito

Os módulos Briick foram desenvolvidos para facilitar a vida do maker, portanto o circuito elétrico é extremamente simples. Basta conectar a BlackBoard Edge ao módulo utilizando o cabo incluso com o módulo, como na imagem abaixo.

conexao-modulo — Conexão do Módulo à Placa

Vale lembrar que vários módulos Briick podem ser conectados em série e tanto faz a posição dos módulos nesta linha, todos funcionarão corretamente.

Instalação da Biblioteca

Para ler temperatura e umidade pelo HTU21D, precisamos instalar uma biblioteca, e isso pode ser feito diretamente pelo "Gerenciador de Bibliotecas" da Arduino IDE. Para abri-lo na Arduino IDE 2.0, clique sobre o ícone de livros na barra lateral. Caso esteja utilizando uma IDE anterior à versão 2.0, siga o caminho da imagem a seguir, ou pressione "Ctrl+Shift+l".

caminho-gerenciador — Caminho para o "Gerenciador de Bibliotecas"

Com o gerenciador aberto, independentemente da versão, digite "htu21d" no campo de pesquisa e busque pela biblioteca desenvolvida pela Sparkfun, como demarcado na imagem abaixo.

Com a biblioteca encontrada, pressione o botão "Instalar" e aguarde alguns instantes. Assim que a biblioteca estiver instalada, será apresentada uma etiqueta "Instalada" ao lado da versão da biblioteca, como na próxima imagem.

Leitura das Grandezas

Com a biblioteca instalada, carregue o código a seguir para a sua BlackBoard Edge. Caso seja a sua primeira vez utilizando a placa, recomendamos que siga os passos do tutorial Primeiros Passos com a BlackBoard Edge.

/*******************************************************************************
* Primeiros Passos com o Briick HTU21D (v1.0)
* 
* Codigo para exibir as leituras de temperatura e umidade relativa do ar 
* ambiente atraves do HTU21D.
* 
* Copyright 2023 RoboCore.
* Escrito por Giovanni de Castro (27/02/2023).
* 
* This program is free software: you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License as published by
* the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
* (at your option) any later version (<https://www.gnu.org/licenses/>).
*******************************************************************************/

// Adicao da biblioteca
#include "SparkFunHTU21D.h"

// Criacao do objeto para leitura do sensor
HTU21D htu;

// Criacao das variaveis que armazenam as leituras
float umidade_ar;
float temperatura_ambiente;

void setup() {

  // Inicializacao do monitor serial
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Leitura de Temperatura e Umidade do Briick HTU21D");

  // Inicializacao da comunicacao I2C com o sensor
  htu.begin();
}

void loop() {

  // Realiza a leitura de umidade do sensor
  umidade_ar = htu.readHumidity();

  // Realiza a leitura de temperatura do sensor
  temperatura_ambiente= htu.readTemperature();

  // Exibe as informacoes no monitor serial
  Serial.print(" Temperatura: ");
  Serial.print(temperatura_ambiente, 2);
  Serial.print(" C");
  Serial.print("| Umidade:");
  Serial.print(umidade_ar, 2);
  Serial.println(" %");

  // Aguarda 1 segundo para nova leitura
  delay(1000);
}

Entendendo o Código

O código se inicia com a inclusão da biblioteca instalada anteriormente, e em seguida com a criação do objeto htu para o controle do sensor pela biblioteca. Para finalizar as declarações globais do código, criamos as variáveis umidade_ar e temperatura_ambiente para armazenar as respectivas leituras de umidade e temperatura feitas pelo sensor.

Já nas configurações do código, apenas inicializamos o monitor serial em 115200 bps, e inicializamos a comunicação I2C com o sensor através do comando htu.begin().

Por fim, na repetição do código, a cada 1 segundo (delay(1000) ao final), salvamos as leituras do sensor nas respectivas variáveis através dos comandos umidade_ar = htu.readHumidity() e temperatura_ambiente = htu.readTemperature() para exibi-las na sequência no monitor serial.

O Que Deve Acontecer

Após carregar o código para a placa, abra o monitor serial e acompanhe as leituras do sensor. Lembrando que o sensor irá retornar as leituras do ambiente, portanto a comparação com sites ou aplicativos meteorológicos não será muito precisa, já que essas leituras são retornadas por uma média da sua região ou cidade, enquanto o sensor mede a sensação térmica do seu ambiente.

Conclusão

Neste tutorial vimos como o sensor HTU21D funciona, qual biblioteca usar para lê-lo e como realizar as leituras de temperatura e umidade relativa do ar do sensor.