💧 Проект: прецизионный термогигрометр на HTU21D с выводом на LCD1602

Цифровой датчик HTU21D измеряет температуру и влажность воздуха по шине I2C с более высокой заводской точностью, чем бюджетные комбо-датчики, а результат в реальном времени выводится на экран LCD1602.

Как это работает

HTU21D — ёмкостной датчик влажности с отдельным термоэлементом внутри одного корпуса: изменение влажности воздуха меняет электрическую ёмкость чувствительного слоя, а встроенный в датчик контроллер сам пересчитывает это в проценты относительной влажности и градусы, отдавая Arduino уже готовые значения по I2C без ручной калибровки. По паспортным данным HTU21D обычно заявляет точность порядка ±2% по влажности и ±0.3°C по температуре — заметно точнее, чем у более дешёвых комбо-датчиков типа AM2320/DHT, у которых погрешность обычно в полтора-два раза выше; на практике это означает более стабильные и повторяемые показания, особенно в середине диапазона влажности.

В отличие от аналоговых датчиков влажности (вроде резистивных почвенных), HTU21D не требует подбора порогов и калибровочных коэффициентов под конкретный экземпляр — один и тот же код даёт одинаково точные показания на разных платах одной партии, потому что калибровка уже выполнена производителем и записана в саму микросхему.

Пошаговая сборка

Так как реализации данного модуля бывают разные, если у вас на плате нет тех контактов, которые указаны ниже — сориентируйтесь по названиям контактов на своей плате.

HTU21D: SDA → A4, SCL → A5, VCC → 3.3V или 5V (проверьте по маркировке на конкретной плате — большинство версий HTU21D работают от 3.3V, но многие готовые модули имеют встроенный стабилизатор и разведены под 5V), GND → GND.
LCD1602 с I2C-переходником подключается на ту же шину: SDA → A4, SCL → A5, VCC → 5V, GND → GND (адреса у датчика и дисплея разные, конфликта на одной шине не будет).
На плате переходника I2C для LCD1602 обычно есть подстроечный резистор синего цвета — им регулируется контрастность символов, если экран горит, но текста не видно.

Скетч

// ВНИМАНИЕ: рекомендую отладить код через монитор порта, так как я языковая
// модель, а не специализированный кодер, и могу что-то упустить. Основу
// и идею я накидал, но проверьте под свою схему.

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_HTU21DF.h>   // библиотека Adafruit для датчика HTU21D
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // библиотека для LCD-дисплея через I2C-переходник

Adafruit_HTU21DF htu;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  lcd.init();
  lcd.backlight();

  if (!htu.begin()) {
    Serial.println("HTU21D не найден на шине I2C!");
    lcd.print("HTU21D error");
    while (1) delay(1000);
  }
}

void loop() {
  float temp = htu.readTemperature();
  float hum = htu.readHumidity();

  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("T: ");
  lcd.print(temp);
  lcd.print(" C   ");

  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("H: ");
  lcd.print(hum);
  lcd.print(" %   ");

  Serial.print("Температура: ");
  Serial.print(temp);
  Serial.print(" C, Влажность: ");
  Serial.print(hum);
  Serial.println(" %");

  delay(1000);
}

Библиотека Adafruit_HTU21DF ставится через Менеджер библиотек Arduino IDE (поиск "Adafruit HTU21DF"). Если LCD не откликается — проверьте адрес на шине I2C через скетч-сканер I2C (обычно 0x27 или 0x3F), если не отвечает сам датчик — его стандартный адрес 0x40, конфликтов с LCD не будет.

Частые проблемы

Датчик не найден на шине I2C — проверьте питание (3.3V или 5V по маркировке конкретной платы) и правильность SDA/SCL.
Дисплей горит, но символов не видно — покрутите синий подстроечный резистор контрастности на плате I2C-переходника.
Показания температуры/влажности выглядят "замороженными" и не меняются — датчику требуется небольшое время на внутреннее измерение (десятки миллисекунд), слишком частый опрос в быстром цикле без задержки может возвращать одно и то же последнее значение.
Показания слегка завышены по температуре — датчик, расположенный рядом с самим Arduino или дисплеем, может немного нагреваться от их тепла; для точных измерений разместите датчик на небольшом расстоянии от других компонентов.

Как улучшить проект

Добавить звуковое оповещение (пассивный или активный зуммер) при выходе влажности или температуры за заданный диапазон.
Логировать показания с меткой времени во внешнюю EEPROM или на SD-карту для построения графика влажности за сутки.
Вычислять и дополнительно показывать точку росы (температуру, при которой начнётся конденсация) по формуле на основе температуры и влажности.