Pomocou Raspberry Pi zmerajte nadmorskú výšku, tlak a teplotu pomocou MPL3115A2: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Vedzte, čo vlastníte a prečo to vlastníte

Je to zaujimave Žijeme v dobe internetovej automatizácie, ktorá sa vrhá do množstva nových aplikácií. Ako nadšenci počítačov a elektroniky sme sa s Raspberry Pi veľa naučili a rozhodli sme sa spojiť svoje záujmy. Tento projekt trvá asi hodinu, ak ste nováčik v pripojení I²C a nastavení softvéru, a je to skvelý spôsob, ako rozšíriť možnosti MPL3115A2 o Raspberry Pi v Jave.

Krok 1: Nepostrádateľné vybavenie, ktoré potrebujeme

1. Raspberry Pi

Prvým krokom bolo získanie dosky Raspberry Pi. Tento malý génius používajú fanúšikovia, učitelia a vytváranie inovatívnych prostredí.

2. I2C štít pre Raspberry Pi

INPI2 (adaptér I2C) poskytuje port Raspberry Pi 2/3 a I²C na použitie s viacerými zariadeniami I2C. Je k dispozícii v obchode Dcube Store.

3. Výškomer, snímač tlaku a teploty, MPL3115A2

MPL3115A2 je snímač tlaku MEMS s rozhraním I²C, ktorý poskytuje údaje o tlaku, nadmorskej výške a teplote. Tento senzor používa na komunikáciu protokol I²2. Tento senzor sme kúpili v obchode Dcube Store.

4. Pripojovací kábel

Použili sme prepojovací kábel I²C, ktorý je k dispozícii v obchode Dcube Store.

5. Kábel Micro USB

Raspberry Pi je napájané napájaním micro USB.

6. Vylepšenie prístupu na internet - ethernetový kábel/modul WiFi

Jedna z prvých vecí, ktoré budete chcieť urobiť, je pripojiť vaše Raspberry Pi k internetu. Pripojiť sa môžete pomocou ethernetového kábla alebo pomocou bezdrôtového USB Nano WiFi adaptéra.

7. Kábel HDMI (voliteľný, vaša voľba)

Raspberry Pi môžete pripojiť k monitoru pomocou kábla HDMI. K svojmu Raspberry Pi môžete tiež vzdialene pristupovať pomocou SSH/PuTTY.

Krok 2: Hardvérové pripojenia na zostavenie obvodu

Vytvorte obvod podľa zobrazenej schémy. Vo všeobecnosti sú pripojenia celkom jednoduché. Postupujte podľa vyššie uvedených pokynov a obrázkov a nemali by ste mať žiadne problémy. Pri plánovaní sme sa zamerali na hardvér a kódovanie, ako aj na základy elektroniky. Chceli sme pre tento projekt navrhnúť jednoduchú schému elektroniky. Na diagrame si môžete všimnúť rôzne časti, napájacie komponenty a snímač I²C podľa komunikačných protokolov I²C. Našťastie to ukazuje, aká jednoduchá je elektronika pre tento projekt.

Pripojenie štítu Raspberry Pi a I2C

Za týmto účelom Raspberry Pi a umiestnite naň štít I²C. Jemne stlačte štít (pozri obrázok).

Pripojenie senzora a Raspberry Pi

Vezmite snímač a pripojte k nemu kábel I²C. Zaistite, aby sa výstup I²C VŽDY pripájal k vstupu I²C. To isté bude nasledovať Raspberry Pi s nad ním namontovaným štítom I²C. Štít I²C Shield a prepojovacie káble I²C máme na našej strane ako veľmi veľkú výhodu, pretože nám zostáva iba možnosť Plug and Play. Už žiadne problémy s kolíkmi a káblami, a preto zmätok je preč. Aká to úľava, keď si predstavíte seba v spleti drôtov a pustíte sa do toho. Také jednoduché!

Poznámka: Hnedý vodič by mal vždy nasledovať po uzemnení (GND) medzi výstupom jedného zariadenia a vstupom iného zariadenia

Pripojenie k internetu je zásadné

Aby bol náš projekt úspešný, potrebujeme pre naše Raspberry Pi prístup na internet. V tomto máte možnosti, ako je pripojenie ethernetového (LAN) kábla. Tiež ako alternatívny, ale pôsobivý spôsob použitia adaptéra WiFi.

Napájanie obvodu

Zapojte kábel Micro USB do napájacieho konektora Raspberry Pi. Zapnite a voilá, môžeme vyraziť!

Pripojenie k obrazovke

Buď môžeme mať kábel HDMI pripojený k monitoru, alebo môžeme byť trochu inovatívni pri vytváraní nášho bezhlavého Pi (pomocou -SSH/PuTTY), čo pomáha znížiť dodatočné náklady, pretože sme nejakým spôsobom nadšenci.

Keď zvyk začne stáť peniaze, nazýva sa to koníček

Krok 3: Programovanie Raspberry Pi v Jave

Kód Java pre snímač Raspberry Pi a MPL3115A2. Je k dispozícii v našom úložisku Github.

Predtým, ako prejdete na kód, prečítajte si pokyny uvedené v súbore Readme a nastavte podľa neho svoje Raspberry Pi. Bude to chvíľu trvať. Nadmorská výška sa vypočíta z tlaku pomocou nižšie uvedenej rovnice:

h = 44330,77 {1 - (p / p0) ^ 0,1902632} + OFF_H (hodnota registra)

kde p0 = tlak hladiny mora (101326 Pa) a h je v metroch. MPL3115A2 používa túto hodnotu, pretože ofsetový register je definovaný ako 2 pascaly na LSB. Kód je jasne pred vami a je v najjednoduchšej forme, akú si dokážete predstaviť, a nemali by ste mať žiadne problémy.

Odtiaľto môžete skopírovať funkčný kód Java pre tento senzor.

// Distribuované s licenciou slobodnej vôle.// Používajte ho akýmkoľvek spôsobom chcete, so ziskom alebo zadarmo, za predpokladu, že sa zmestí do licencií súvisiacich diel. // MPL3115A2 // Tento kód je navrhnutý tak, aby fungoval s mini modulom MPL3115A2_I2CS I2C, ktorý je k dispozícii na ControlEverything.com. //

import com.pi4j.io.i2c. I2CBus;

import com.pi4j.io.i2c. I2CDevice; import com.pi4j.io.i2c. I2CFactory; import java.io. IOException;

verejná trieda MPL3115A2

{public static void main (String args ) throws Exception {// Create I2C bus I2CBus Bus = I2CFactory.getInstance (I2CBus. BUS_1); // Získať zariadenie I2C, adresa MPL3115A2 I2C je 0x60 (96) I2CDevice zariadenie = Bus.getDevice (0x60); // Vyberte riadiaci register // Aktívny režim, OSR = 128, prístroj výškomeru device.write (0x26, (byte) 0xB9); // Vyberte register konfigurácie údajov // Udalosť pripravená na údaje povolená pre nadmorskú výšku, tlak, teplotu zariadenia.write (0x13, (byte) 0x07); // Vyberte riadiaci register // Aktívny režim, OSR = 128, prístroj výškomeru device.write (0x26, (byte) 0xB9); Thread.sleep (1000);

// Prečítajte 6 bajtov údajov z adresy 0x00 (00)

// stav, tHeight msb1, tHeight msb, tHeight lsb, temp msb, temp lsb byte data = nový byte [6]; device.read (0x00, data, 0, 6);

// Previesť údaje na 20-bitové

int tHeight = ((((data [1] & 0xFF) * 65536) + ((data [2] & 0xFF) * 256) + (data [3] & 0xF0)) / 16); int temp = ((údaje [4] * 256) + (údaje [5] & 0xF0)) / 16; dvojnásobná nadmorská výška = tVýška / 16,0; dvojnásobok cTemp = (teplota / 16,0); dvojnásobok fTemp = cTemp * 1,8 + 32;

// Vyberte riadiaci register

// Aktívny režim, OSR = 128, barometrický režim device.write (0x26, (byte) 0x39); Thread.sleep (1000); // Prečítajte 4 bajty dát z adresy 0x00 (00) // stav, pres msb1, pres msb, pres lsb device.read (0x00, data, 0, 4);

// Previesť údaje na 20-bitové

int pres = (((data [1] & 0xFF) * 65536) + ((data [2] & 0xFF) * 256) + (data [3] & 0xF0)) / 16; dvojnásobný tlak = (prez / 4,0) / 1000,0; // Výstup údajov na obrazovku System.out.printf ("Tlak: %.2f kPa %n", tlak); System.out.printf ("Nadmorská výška: %.2f m %n", nadmorská výška); System.out.printf ("Teplota v stupňoch Celzia: %.2f C %n", cTemp); System.out.printf ("Teplota vo Fahrenheite: %.2f F %n", fTemp); }}

Krok 4: Praktickosť kódexu (fungovanie)

Teraz si stiahnite (alebo git pull) kód a otvorte ho v Raspberry Pi. Spustite príkazy na kompiláciu a nahrajte kód na terminál a pozrite sa na výstup na monitore. Po niekoľkých sekundách sa zobrazia všetky parametre. Keď sa ubezpečíte, že všetko funguje hladko, môžete tento projekt previesť na väčší projekt.

Krok 5: Aplikácie a funkcie

Bežné použitie senzora presného výškomera MPL3115A2 je v aplikáciách, ako je mapa (asistencia mapy, navigácia), magnetický kompas alebo GPS (GPS mŕtve zúčtovanie, vylepšenie GPS pre núdzové služby), vysoko presná výškomer, smartfóny/tablety, výškomer osobnej elektroniky a Satelity (vybavenie meteorologickej stanice/predpovede).

Napríklad pre Pomocou tohto senzora a Rasp Pi môžete vytvoriť digitálny vizuálny výškomer, najdôležitejšiu súčasť parašutistického vybavenia, ktoré dokáže merať nadmorskú výšku, tlak vzduchu a teplotu. Môžete pridať veternú gázu a ďalšie senzory, aby boli zaujímavejšie.

Krok 6: Záver

Pretože je program úžasne prispôsobiteľný, existuje mnoho zaujímavých spôsobov, ktorými môžete tento projekt rozšíriť a ešte vylepšiť. Napríklad výškomer/interferometer by zahŕňal niekoľko výškomerov namontovaných na stožiaroch, ktoré by získavali merania súčasne, čím by sa zabezpečilo kontinuálne, jedno- alebo multi-výškomerové širokopásmové pokrytie. Na YouTube máme zaujímavý video návod, ktorý vám môže pomôcť lepšie porozumieť tomuto projektu.