DHT11 是一款小型數位感測器，利用內建熱敏電阻、濕度元件及內部 ADC 測量溫度與濕度。它能搭配一般微控制器使用，只需簡單的接線即可。本文詳細說明其優點、腳位、感測過程、通訊方式、規格、設定步驟、限制及應用。
DHT11 感測器概述
DHT11 是一款緊湊且低成本的數位感測器，設計用於測量溫度與相對濕度。它結合了校準過的 NTC 熱敏電阻、一個電容式濕度元件以及一個內部 8 位元 ADC。感測器輸出預處理的數位資料，簡化與 Arduino、ESP8266/ESP32、Raspberry Pi 及其他微控制器平台的整合。其小巧的體積、穩定的效能以及適合初學者的數位介面，使其適合室內環境監測及基本物聯網系統。
DHT11感測器的主要優點
簡易數位輸出
採用數位單線協定提供溫度與濕度讀數，免除類比測量電路的需求。
非常經濟實惠
以極低成本提供可靠的環境讀數，使得基礎及教育感測設備都十分實用。
廣泛相容性
可支援常見開發板如 Arduino、ESP 系列模組、Raspberry Pi、PIC 及 STM32，僅需基本韌體函式庫。
簡化接線
採用三腳介面（VCC、DATA、GND），即使在緊湊型或初學者專案中也能快速且無誤地接線。
低功率運作
在主動與閒置狀態下消耗極少電流，因此對於由小型電池或 USB 電源供電的裝置非常有用。
寬度圖書館支援
由豐富的社群圖書館與文件支援，縮短設定時間並提升故障排除效率。
DHT11 腳位與電氣規格
腳位概述
| 針號。 | 徽章名稱 | 功能 | 註釋 |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC | 電源輸入 | 適用於3.3–5.5V電壓 |
| 2 | 資料 | 數位訊號腳位 | 需要一個上拉電阻 |
| 3 | 北卡羅來納州 / GND | 未接地 | 視模組類型而定 |
| 4 | GND | 地面 | 共同參考點 |
電氣特性
| 參數 | 典型價值 | 說明 |
|---|---|---|
| 供電電壓 | 3.0–5.5V | 適用於3V與5V系統 |
| 最大電流 | 2.5 mA | 低運作電流 |
| 備用電流 | < 100 μA | 閒置時的最低功耗 |
| 抽樣率 | 1 Hz | 每秒更新一次 |
| 通訊 | 單線數位 | 使用簡單的時序基礎協定 |
DHT11 溫度與濕度感測過程
DHT11 採用兩個內部感測元件：
• NTC 熱敏電阻：透過隨熱值變化改變電阻來偵測溫度。
• 電容濕度感測器：透過空氣中濕度影響的電容變化來測量相對濕度。
內建微控制器持續讀取這些類比變化，套用工廠校正曲線，並將測量值轉換為數位值。這種完全數位的輸出確保讀數穩定，無需外部 ADC 或校正演算法。
DHT11 單線資料通訊
啟動條件後，微控制器會拉動 DATA 腳位約 18 毫秒以請求讀數，然後放開該線。DHT11 會以存在脈衝回應，表示已準備好傳送資料。握手後，感測器會在同一條單線匯流排上傳送一個 40 位元的資料框。框架包含濕度、溫度及校驗碼，排列如下表所示：
| 資料區段 | 說明 |
|---|---|
| 濕度（整數）為8位元 | 濕度的整數部分 |
| 濕度（小數）8位元 | 濕度的十進位部分 |
| 8位元表示溫度（整數） | 溫度的整數部分 |
| 8位元表示溫度（十進位） | 溫度的十進位部分 |
| 校驗碼為 8 位元 | 驗證傳輸資料 |
畫面中的每個位元依據訊號保持高電平的時間來編碼。透過測量這些高階持續時間，微控制器重建所有40位元，並恢復濕度、溫度及校驗和值。
DHT11 技術規格
| 分類 | 規格 |
|---|---|
| 溫度範圍 | 0°C 至 50°C |
| 溫度準確度 | ±2°C |
| 濕度範圍 | 20%–90% 相對濕度 |
| 濕度精確度 | ±5% 相對濕度 |
| 溫度解析度 | 1°C |
| 濕度解析度 | 1% |
| 輸出類型 | 數位（單線） |
| 取樣區間 | 1秒 |
| 運作電流 | 0.5–2.5 mA |
| 儲存條件 | –20°C 至 60°C，相對濕度 20–90% |
| 感測器壽命 | \~5 年典型 |
| 尺寸 | \~15.5 × 12 × 5.5 mm |
DHT11與其他常見感測器的比較
| 特色 | DHT11 | DHT22 | BME280 | DS18B20 |
|---|---|---|---|---|
| 溫度範圍 | 0–50°C | –40–80°C | –40–85°C | –55–125°C |
| 溫度準確度 | ±2°C | ±0.5°C | ±0.5°C | ±0.5°C |
| 濕度範圍 | 20–90% | 0–100% | 0–100% | 無資料 |
| 濕度精確度 | ±5% | ±2–5% | ±2–3% | 無資料 |
| 可在 3.3V 下運作 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 |
| 抽樣率 | 1 Hz | 0.5 Hz | 快 | 1 Hz |
| 成本 | 非常低 | 中等 | 高 | 低 |
| 最佳用途 | 簡單專案 | 更高準確度需求 | 進階監測 | 僅以溫度為基準的設定 |
DHT11 校正與良好測量實務
• 通電後讓感測器穩定1至2分鐘。
• 避免將它放置在熱源、暖通空調通風口、陽光或窗戶附近。
• 在 DATA 線上使用4.7 kΩ上拉電阻以穩定通訊。
• 應用軟體過濾（移動平均、中位數篩選）以提升資料更清晰。
• 保持線路短以減少訊號雜訊與時序誤差。
• 確保感測器周圍空氣流通暢通，以精確測量環境。
Arduino DHT11 感測器設定指南
接線
• VCC → 5V
• GND → 地面
• 資料→ 任何數位腳位（常見為 D2）
• 在 DATA 與 VCC 之間新增 4.7 kΩ 上拉電阻
軟體
• 安裝 Adafruit DHT 感測器函式庫
• 開啟名為 DHTtester 的範例草圖
• 上傳程式碼並檢查序列監控器讀數
DHT11 限制與使用限制
主要限制
• 溫度範圍狹窄（0–50°C）
• 與較新型感測器精度較低
• 無法測量氣壓
• 取樣率慢
• 濕度超過90%時準確度降低
避免使用DHT11
• 需要更高的精度
• 感測器將置於戶外
• 快速更新很重要
• 濕度常常超過90%
DHT11感測器的不同應用
居家溫度與濕度監測
DHT11 有助於檢查室內環境，讓您輕鬆判斷房間是溫暖、涼爽、乾燥還是潮濕。
室內空氣品質追蹤
它提供基本的濕度數據，能支持小型室內空間的簡單空氣品質檢查。
智慧家庭自動化系統
DHT11 可以根據溫度或濕度的變化觸發裝置開關等動作。
教室與學習專案
其簡單的接線與清晰的數位輸出，使其適合用於學校教學基礎感測的活動。
基本氣象站建造
感測器能追蹤室內溫度與濕度，協助打造小型且簡單的天氣設定。
溫室與植物區域監測
DHT11 能監測生長區域的濕度與溫度，幫助維持環境穩定。
簡單物聯網資料記錄專案
它在簡便的物聯網裝置中，非常適合傳送或記錄氣候資料。
暖通空調狀況檢查
感測器能偵測溫度與濕度的微小變化，協助監控基本室內氣候行為。
伺服器與設備室監控
當設備空間的溫度或濕度升高過高時，它可以提醒系統。
圍欄環境監測
DHT11 可測量小型箱子或箱內的環境狀況，確保環境維持在安全範圍內。
結論
DHT11 透過簡單的數位介面提供基本的溫度與濕度讀數。其結構、感測方式及電氣限制使其適合受控的室內環境。了解其腳位排列、時序過程、設定需求及精度範圍，有助於確保正確運作。這些細節決定了DHT11何時適合用於環境監測任務。
常見問題 [常見問題]
DHT11 能偵測突如其來的溫度或濕度變化嗎？
不。DHT11 每秒更新一次且反應緩慢，因此無法捕捉快速變化。
線材長度會影響 DHT11 的準確度嗎？
是。長線路會導致訊號雜訊和時序錯誤。保持線距低於20–30公分以確保讀數穩定。
DHT11 在工廠是如何校準的？
感測器將校正資料儲存在其內部記憶體中，且這些資料無法更改。
DHT11 會受到冷凝影響嗎？
是。冷凝可能導致讀數錯誤或感測器暫時失效，直到感測器乾燥。
DHT11 能連續運行多年而不漂移嗎？
它可以持續運轉，但隨著時間推移，特別是在溫暖或潮濕的環境中，準確度會逐漸下降。
DHT11 在傳送資料時會消耗更多電力嗎？
是。電流在測量和傳輸過程中會短暫增加，但仍維持在正常運作範圍內。