Բարձրություն, ճնշում և ջերմաստիճան ՝ օգտագործելով Raspberry Pi- ն MPL3115A2- ով ՝ 6 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Հետաքրքիր է հնչում. Դա միանգամայն հնարավոր է այն ժամանակաշրջանում, երբ մենք բոլորս գնում ենք դեպի IoT սերունդ: Որպես էլեկտրոնիկայի սարսափ, մենք խաղում էինք Raspberry Pi- ի հետ և որոշեցինք հետաքրքիր նախագծեր կատարել ՝ օգտագործելով այս գիտելիքները: Այս նախագծում մենք չափելու ենք բարձրությունը, օդի ճնշումը, ջերմաստիճանը ՝ օգտագործելով Raspberry Pi- ն: Այսպիսով, այստեղ է գնում փաստաթղթերը (միշտ փոփոխվում և ընդլայնվում են): Խորհուրդ ենք տալիս սկսել հրահանգներին հետևելով և պատճենել ծածկագիրը: Հետագայում կարող եք փորձարկել: Այսպիսով, եկեք սկսենք:

Քայլ 1. Մեզ անհրաժեշտ սարքավորումներ

1. Ազնվամորի Պի

Առաջին քայլը Raspberry Pi տախտակի ձեռքբերումն էր: Մենք գնել ենք մերը, և դուք նույնպես: Սկսեցինք սովորել ձեռնարկներից, մենք հասկացանք սցենարի և կապի հասկացությունները և սովորեցինք դրանից հետո: Այս փոքրիկ հանճարը տարածված է հոբբիիստների, ուսուցիչների և նորարար միջավայրեր ստեղծելու համար:

2. I²C Shield ազնվամորի Pi- ի համար

INPI2- ը (I2C ադապտեր) ապահովում է Raspberry Pi 2/3 և I²C պորտը I2C բազմաթիվ սարքերով օգտագործելու համար: Այն հասանելի է Dcube Store- ում

3. Բարձրաչափ, ճնշման և ջերմաստիճանի տվիչ, MPL3115A2:

MPL3115A2- ը MEMS ճնշման տվիչ է ՝ I²C ինտերֆեյսով, որը տալիս է ճնշման/բարձրության և ջերմաստիճանի տվյալներ: Այս տվիչը հաղորդակցության համար օգտագործում է I²C արձանագրությունը: Այս սենսորը մենք գնել ենք Dcube Store- ից

4. Միացման մալուխ

Մենք ունեինք I2C միացնող մալուխ, որը հասանելի էր Dcube Store- ում

5. Միկրո USB մալուխ

Միկրո USB մալուխ Էլեկտրամատակարարումը իդեալական ընտրություն է Raspberry Pi- ի սնուցման համար:

6 Ինտերնետ հասանելիության բարելավում - Ethernet մալուխ/WiFi ադապտեր

Այս դարաշրջանում, որևէ բանի հասանելիություն ձեռք բերելու համար անհրաժեշտ է ինտերնետ կապ (գրեթե այնպես, ինչպես կա նաև անցանց կյանք): Այսպիսով, մենք գնում ենք LAN մալուխի կամ անլար Nano USB ադապտերի (WiFi) խորհրդատվության միջոցով `ինտերնետ կապ ստեղծելու համար, որպեսզի մենք կարողանանք մեր Rasp Pi- ն օգտագործել հեշտությամբ և առանց որևէ խնդրի:

7. HDMI մալուխ (ըստ ցանկության, ձեր ընտրությամբ)

Դա մի փոքր բարդ է: Եթե ցանկանում եք, կարող եք այլ մոնիտոր կցել, կամ դա ինքներդ ձեզ համար շատ ծախսարդյունավետ կլինի ՝ ձեր համակարգչի/նոութբուքի հետ անգլուխ Pi կապ հաստատելով:

Քայլ 2: Սարքաշարային միացումներ `միացնելու համար միացումը

Կատարեք սխեման ըստ ցուցադրված սխեմատիկայի: Ընդհանուր առմամբ, կապերը շատ պարզ են: Հետևեք հրահանգներին և պատկերներին, և դուք չպետք է խնդիրներ ունենաք:

Պլանավորելու ընթացքում մենք նայեցինք ապարատային և կոդավորման, ինչպես նաև էլեկտրոնիկայի հիմունքներին: Մենք ցանկանում էինք նախագծել էլեկտրոնիկայի պարզ սխեմատիկ այս նախագծի համար: Դիագրամում դուք կարող եք նկատել տարբեր մասեր, էներգիայի բաղադրիչներ և I²C սենսոր ՝ հետևելով I²C հաղորդակցության արձանագրություններին: Հուսանք, սա ցույց է տալիս, թե որքան պարզ է այս նախագծի էլեկտրոնիկան:

Raspberry Pi- ի և I2C Shield- ի միացում

Առաջին հերթին վերցրեք Raspberry Pi- ն և դրա վրա տեղադրեք I²C Shield- ը: Մեղմորեն սեղմեք վահանը (տես նկարը):

Սենսորային և ազնվամորու Pi- ի միացում

Վերցրեք սենսորը և միացրեք I²C մալուխը դրա հետ: Համոզվեք, որ I²C ելքը ՄԻՇՏ միանում է I²C մուտքին: Նույնը պետք է հաջորդի Raspberry Pi- ին, որի վրա տեղադրված է I²C վահանը: Մենք ունենք I²C Shield և I²C միացնող մալուխները մեր կողմից ՝ որպես մեծ առավելություն, քանի որ մեզ մնում է միայն plug and play տարբերակը: Այլևս քորոցների և էլեկտրագծերի խնդիր չկա, և, հետևաբար, խառնաշփոթը վերացել է: Ինչպիսի relief թեթևացում, ինչպես պարզապես պատկերացրեք ինքներդ ձեզ լարերի ցանցում և դրա մեջ մտնելով: Պարզապես այն պարզ գործընթացը, որը մենք նշեցինք:

Նշում. Շագանակագույն մետաղալարը միշտ պետք է հետևի Ground (GND) կապին մի սարքի ելքի և մեկ այլ սարքի մուտքի միջև:

Ինտերնետ կապը կենսական նշանակություն ունի

Դուք իրականում այստեղ ընտրություն ունեք: Դուք կարող եք միացնել Raspberry Pi- ն LAN մալուխով կամ անլար Nano USB ադապտերով WiFi միացման համար: Ինչևէ, դա արեց հիմնական նպատակը ՝ ինտերնետին միանալը:

Շղթայի սնուցումը

Միացրեք Micro USB մալուխը Raspberry Pi- ի սնուցման վարդակին: Լուսավորեք այն, և մենք լավ ենք գնում:

Միացում էկրանին

Մենք կարող ենք կամ HDMI մալուխը միացնել նոր մոնիտորին, կամ կարող ենք դարձնել մեր անգլուխ Pi- ն, որը ստեղծագործական և ծախսարդյունավետ է ՝ օգտագործելով հեռավոր մուտքի նման ՝ SSH/PuTTY: (Ես գիտեմ, որ մենք չենք ֆինանսավորվում գաղտնի կազմակերպության նման)

Քայլ 3: Raspberry Pi ծրագրավորում Python- ում

Raspberry Pi- ի և MPL3115A2 սենսորի Python ծածկագիրը: Այն հասանելի է մեր Github շտեմարանում:

Նախքան ծածկագրին անցնելը, համոզվեք, որ կարդացել եք Readme ֆայլում տրված հրահանգները և ըստ դրա կարգավորեք ձեր Raspberry Pi- ն: Դա անելու համար կպահանջվի ընդամենը մի պահ:

Բարձրությունը հաշվարկվում է ճնշումից ՝ օգտագործելով ստորև բերված հավասարումը.

h = 44330.77 {1 - (p / p0) ^ 0.1902632} + OFF_H (Register Value)

Որտեղ p0 = ծովի մակարդակի ճնշումը (101326 Pa) և h- ը մետր է: MPL3115A2- ն օգտագործում է այս արժեքը, քանի որ օֆսեթ գրանցամատյանը սահմանվում է որպես 2 Pascals մեկ LSB- ի համար:

Կոդն ակնհայտորեն ձեր առջև է և այն ամենապարզ ձևով, որը դուք կարող եք պատկերացնել, և դուք չպետք է խնդիրներ ունենաք:

Այս սենսորի համար կարող եք պատճենել նաև աշխատող Python ծածկագիրը այստեղից:

# Տարածված է ազատ կամքի լիցենզիայի միջոցով: # MPL3115A2 # Այս կոդը նախատեսված է աշխատելու MPL3115A2_I2CS I2C մինի մոդուլի հետ, որը հասանելի է ControlEverything.com կայքում: #

ներմուծել smbus

ներմուծման ժամանակը

# Ձեռք բերեք I2C ավտոբուս

ավտոբուս = smbus. SMBus (1)

# MPL3115A2 հասցե, 0x60 (96)

# Ընտրել հսկիչ ռեգիստր, 0x26 (38) # 0xB9 (185) Ակտիվ ռեժիմ, OSR = 128, Altimeter ռեժիմի ավտոբուս: գրել_բայթ_ տվյալներ (0x60, 0x26, 0xB9) # MPL3115A2 հասցե, 0x60 (96) # Ընտրել տվյալների կազմաձևման գրանցամատյան, 0x13 (19) # 0x07 (07) Տվյալների պատրաստ իրադարձությունը միացված է բարձրության, ճնշման, ջերմաստիճանի ավտոբուսի համար: գրել_բայթ_տվյալներ (0x60, 0x13, 0x07) # MPL3115A2 հասցե, 0x60 (96) # Ընտրել կառավարման ռեգիստր, 0x26 (38) # 0xB9 (185) Ակտիվ ռեժիմ, OSR = 128, Բարձրաչափի ռեժիմ bus.write_byte_data (0x60, 0x26, 0xB9)

ժամանակ. քուն (1)

# MPL3115A2 հասցե, 0x60 (96)

# Կարդացեք տվյալները 0x00- ից (00), 6 բայթ # կարգավիճակ, tHeight MSB1, tHeight MSB, tHeight LSB, temp MSB, temp LSB data = bus.read_i2c_block_data (0x60, 0x00, 6)

# Փոխարկեք տվյալները 20 բիթ

tHeight = ((տվյալները [1] * 65536) + (տվյալները [2] * 256) + (տվյալները [3] և 0xF0)) / 16 temp = ((տվյալները [4] * 256) + (տվյալները [5] & 0xF0)) / 16 բարձրություն = t Բարձրություն / 16.0 cTemp = ջերմաստիճան / 16.0 fTemp = cTemp * 1.8 + 32

# MPL3115A2 հասցե, 0x60 (96)

# Ընտրել կառավարման ռեգիստր, 0x26 (38) # 0x39 (57) Ակտիվ ռեժիմ, OSR = 128, Բարոմետր ռեժիմի ավտոբուս: գրել_բայթ_տվյալներ (0x60, 0x26, 0x39)

ժամանակ. քուն (1)

# MPL3115A2 հասցե, 0x60 (96)

# Կարդացեք տվյալները 0x00- ից (00), 4 բայթ # կարգավիճակ, pres MSB1, pres MSB, pres LSB տվյալներ = bus.read_i2c_block_data (0x60, 0x00, 4)

# Փոխարկեք տվյալները 20 բիթ

pres = ((տվյալները [1] * 65536) + (տվյալները [2] * 256) + (տվյալները [3] և 0xF0)) / 16 ճնշումը = (նախնական / 4.0) / 1000.0

# Ելքի տվյալները էկրանին

տպել "ureնշում. %.2f kPa" %ճնշման տպում "Բարձրություն ՝ %.2f մ" %բարձրություն տպել "Cերմաստիճանը Celsius:

Քայլ 4. Կոդի գործնականությունը (թեստավորում)

Այժմ, ներբեռնեք (կամ git pull) ծածկագիրը և բացեք այն Raspberry Pi- ում:

Գործարկեք տերմինալում Կոդ կազմելու և վերբեռնելու հրամանները և տեսեք արտադրանքը Մոնիտորի վրա: Մի քանի վայրկյան անց այն կցուցադրի բոլոր պարամետրերը: Համոզվելուց հետո, որ ամեն ինչ հարթ է աշխատում, կարող եք այս նախագիծը դարձնել ավելի մեծ նախագիծ:

Քայլ 5: Applicրագրեր և առանձնահատկություններ

MPL3115A2 Precision Altimeter I²C սենսորի ընդհանուր օգտագործումը այնպիսի ծրագրերում են, ինչպիսիք են Քարտեզը (Քարտեզի օժանդակություն, նավարկություն), Մագնիսական կողմնացույց, կամ GPS (GPS Dead Reckoning, GPS Enhancement For Emergency Services), Բարձր ճշգրտության բարձրաչափություն, սմարթֆոններ/պլանշետներ, անհատական էլեկտրոնիկայի բարձրաչափություն և արբանյակներ (Եղանակային կայանի սարքավորում/կանխատեսում):

Օրինակ ՝ անհատական էլեկտրոնիկայի բարձրաչափի պատրաստման նախագիծ, որը չափում է բարձրությունը, օդի ճնշումը, ջերմաստիճանը ՝ օգտագործելով Raspberry Pi: Անձնական էլեկտրոնիկայի բարձրաչափը ընդհանուր առմամբ բավականին արագ նախագիծ է: Մի քանի պահ կպահանջվի, եթե դուք ունեք բոլոր մասերը և իմպրովիզներ չանեք (իհարկե, կարող եք): Pressureնշման բարձրաչափը բարձրաչափ է, որը հանդիպում է ինքնաթիռների մեծ մասում, եւ սքայդավորդները նմանատիպ նպատակներով օգտագործում են դաստակի վրա տեղադրված տարբերակներ: Արշավականներն ու լեռնագնացներն օգտագործում են դաստակի վրա տեղադրված կամ ձեռքի բարձրաչափեր:

Քայլ 6: Եզրակացություն

Հուսով եմ, որ այս նախագիծը ոգեշնչում է հետագա փորձերին: Այս I²C սենսորը աներևակայելի բազմակողմանի է, էժան և մատչելի: Քանի որ դա չափազանց փոփոխական ծրագիր է, կան հետաքրքիր եղանակներ, որոնցով կարող եք երկարաձգել այս նախագիծը և այն դարձնել ավելի լավը: Օրինակ, բարձրաչափը գործիք է, որն ընտրովի չէ արտաճանապարհային տրանսպորտային միջոցներում ՝ նավարկությանն օգնելու համար: Որոշ բարձրակարգ շքեղ մեքենաներ, որոնք երբեք նախատեսված չէին թողնել ասֆալտապատ ճանապարհները, օգտագործում են այս տեխնոլոգիան: Ձեր հարմարության համար մենք ունենք YouTube- ում հետաքրքիր վիդեո ձեռնարկ, որը կարող է ձեռք մեկնել ձեր ուսումնասիրություններին: Հուսով եմ, որ այս նախագիծը ոգեշնչում է հետագա փորձերին: