Sensor de Umidade Relativa do Ar HTU21D

O HTU21D de comunicação de umidade relativa do ar e temperatura ambiente que possuem dois modelos disponíveis no mercado, um com filtro contra poeira e outro sem.

Aplicações

Segundo o datasheet do componente, ele pode ser implementado em diversas aplicações bastante interessantes como:

• Eletrodomésticos;
• Medicas;
• Impressoras;
• Umidificadores.

Especificações

• Voltagem de Trabalho: -0,3V a 3,6V;
• Voltagem de Pico: 3,8V;
• Consumo:
  • 0,02uA a 0,14uA em Sleep Mode;
  • 300uA a 500uA em Medição;
• Tamanho: 3 x 3 x 0.9mm;
• Interfaces de comunicação: I²C.

Faixas de Leitura

• Termômetro: -40 a  +125 °C;
• Higrômetro: 0  a 100%.

O que é Umidade Relativa do Ar?

A umidade relativa do ar nada mais é do que quantos por cento do ar atmosférico está saturado com vapor de água, que é calculado pela pela seguinte formula:

• Pressão de Vapor d’água no ar (Pv);
• Pressão de Vapor saturado à temperatura de bulbo Seco (Pvs);
• Umidade Relativa do ar (UR).

Inclusive há um projeto aqui que é o sensor de umidade caseiro usando termistores, algodão, água e um arduino.

Peculiaridades

Uma característica sem duvidas é positiva nesse sensor é o encapsulamento e forma em que a fabricante disponibilizou dois modelos um sem proteção contra poeira e um com filtro de polímero politetrafluoretileno (PTFE).

Leitura

Assim como a grande maioria dos sensores presentes no mercado, trabalhando com método capacitivo, basicamente o nível de concentração de água no ar altera essa capacitância e o sensor calcula o percentual encima disso.

Sua precisão não é a das melhores do mercado, ultrapassando até mesmo a própria margem de erro dada pela fabricante, como é possível perceber no experimento comparativo entre sensores do site kandrsmith mas nos teste realizado os valores eram bem aceitáveis.

Segundo o datasheet do HTU21D, a maior parte da sua variação está abaixo de 20% e acima de 80% de humidade como mostra o gráfico abaixo:

Correção

No datasheet a fabricante disponibilizou uma formula para obter corrigir a umidade relativa do ar com base na temperatura.

• T: Temperatura lida;
• RHa: Umidade ambiente;
• RHc: Umidade corrigida.

Dimensões

Uma dos fatores que mais gostei do sensor foi de fato o encapsulamento que tem uma abertura muito boa que facilita uma possível limpeza futura e a opção que a fabricante disponibilizou dos modelos com e sem filtro.

HTU21D com Arduino e ESP32

O HTU21D funcionou muito bem tanto com o Arduino quanto no ESP32. As placas que são vendidas com esse sensor geralmente apresenta conversor de nível lógico e regulador de tensão, caso não tenha, não alimente com 5v pois o HTU21D trabalha com até 3v6.

Diagrama

Caso queria usar com o ESP32 é só colocar o SDA no G21, o SCL no G22 e alimentar o HTU21D com 3v3.

Código

O código abaixo funciona perfeitamente em Arduinos e ESP32/8266, mas é necessário que tenha a biblioteca Adafruit_HTU21DF.h. O script pode ser copiado aqui no site ou baixado via GitHub.

/*-----------------------------------------------------------------------------
* Projeto: HTU21D com Arduino
* Saiba mais: https://elcereza.com/
* Disponibilizado por: https://elcereza.com/
* Editado por: Gustavo Cereza
*----------------------------------------------------------------------------*/

#include "Adafruit_HTU21DF.h"

Adafruit_HTU21DF htu = Adafruit_HTU21DF();

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("HTU21D-F test");
  
  if (!htu.begin()) {
    Serial.println("Couldn't find sensor!");
    while (1);
  }
}

void loop() {
  
  float temp = htu.readTemperature();
  float rel_hum = htu.readHumidity() + (-0.15*(25 - temp));

  Serial.print("Temp: "); Serial.print(temp); Serial.print(" C");
  Serial.print("\t\t");
  Serial.print("Humi: "); Serial.print(rel_hum); Serial.println(" \%");
  delay(500);
}

Funcionamento

Considerações

O HTU21D é um ótimo sensor para quem busca coloca-lo em aplicações que talvez precise fazer uma ou outra manutenção, pois o encapsulamento do modelo sem filtro facilita muito o manejo na limpeza. Entretanto, por mais que o experimento do kandrsmith tenha demonstrado que esse sensor não é um dos mais precisos, nos testes realizados com o Arduino e o HTU21D não houve problemas, dando resultados muitos fieis.