Используя Raspberry Pi, измеряйте высоту, давление и температуру с помощью MPL3115A2: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Знайте, что у вас есть, и знайте, почему вы это владеете

Это интригует. Мы живем в эпоху автоматизации Интернета, которая открывает множество новых приложений. Как энтузиасты компьютеров и электроники, мы многому научились с Raspberry Pi и решили совместить наши интересы. Этот проект займет около часа, если вы не знакомы с подключениями I²C и настройкой программного обеспечения, и это отличный способ расширить возможности MPL3115A2 с помощью Raspberry Pi на Java.

Шаг 1. Незаменимое оборудование, которое нам нужно

1. Raspberry Pi

Первым шагом было получение платы Raspberry Pi. Этот маленький гений используется любителями, учителями и при создании инновационной среды.

2. I2C Shield для Raspberry Pi

INPI2 (адаптер I2C) предоставляет Raspberry Pi 2/3 порт I²C для использования с несколькими устройствами I2C. Он доступен в магазине Dcube.

3. Высотомер, датчик давления и температуры, MPL3115A2

MPL3115A2 - это датчик давления MEMS с интерфейсом I²C для получения данных о давлении, высоте и температуре. Этот датчик использует для связи протокол I²2. Мы приобрели этот датчик в магазине Dcube.

4. Соединительный кабель

Мы использовали соединительный кабель I²C, доступный в магазине Dcube.

5. Кабель Micro USB

Raspberry Pi питается от микро-USB.

6. Улучшение доступа в Интернет - кабель Ethernet / модуль Wi-Fi

Первое, что вам нужно сделать, это подключить Raspberry Pi к Интернету. Вы можете подключиться с помощью кабеля Ethernet или адаптера Wireless USB Nano WiFi.

7. Кабель HDMI (необязательно, на ваш выбор)

Вы можете подключить Raspberry Pi к монитору с помощью кабеля HDMI. Кроме того, вы можете получить удаленный доступ к Raspberry Pi с помощью SSH / PuTTY.

Шаг 2: Подключение оборудования для сборки схемы

Выполните схему в соответствии с показанной схемой. В целом, соединения довольно простые. Следуйте инструкциям и изображениям выше, и у вас не должно возникнуть проблем. При планировании мы рассмотрели аппаратное обеспечение и кодирование, а также основы электроники. Мы хотели разработать простую электрическую схему для этого проекта. На схеме вы можете заметить различные части, компоненты питания и датчик I²C, соответствующие протоколам связи I²C. Надеюсь, это показывает, насколько проста электроника для этого проекта.

Подключение Raspberry Pi и I2C Shield

Для этого установите Raspberry Pi и поместите на него I²C Shield. Осторожно нажмите на экран (см. Рис.).

Подключение сенсора и Raspberry Pi

Возьмите датчик и подключите к нему кабель I²C. Убедитесь, что выход I²C ВСЕГДА подключен к входу I²C. То же самое будет с Raspberry Pi с установленным поверх него экраном I²C. У нас есть кабель I²C Shield и соединительные кабели I²C на нашей стороне, что является очень большим преимуществом, поскольку нам остается только опция plug and play. Больше нет проблем с контактами и проводкой, и, следовательно, нет путаницы. Какое облегчение, просто представьте себя в паутине проводов и попадаете в нее. Вот так просто!

Примечание. Коричневый провод всегда должен следовать за заземлением (GND) между выходом одного устройства и входом другого устройства

Подключение к Интернету имеет решающее значение

Чтобы наш проект увенчался успехом, нам нужен доступ в Интернет для Raspberry Pi. Здесь у вас есть такие возможности, как подключение кабеля Ethernet (LAN). Также как альтернативный, но впечатляющий способ использовать адаптер Wi-Fi.

Питание схемы

Подключите кабель Micro USB к разъему питания Raspberry Pi. Включите его и вуаля, все готово!

Подключение к экрану

Мы можем либо подключить кабель HDMI к монитору, либо внести немного новаторский подход, чтобы сделать наш Pi без головы (с использованием -SSH / PuTTY), который помогает сократить дополнительные расходы, потому что мы в какой-то мере являемся любителями.

Когда привычка начинает стоить денег, это называется хобби

Шаг 3: Программирование Raspberry Pi на Java

Код Java для датчика Raspberry Pi и MPL3115A2. Он доступен в нашем репозитории Github.

Прежде чем переходить к коду, убедитесь, что вы прочитали инструкции, приведенные в файле Readme, и настройте Raspberry Pi в соответствии с ними. Для этого потребуется немного времени. Высота рассчитывается по давлению с помощью следующего уравнения:

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

где p0 = давление на уровне моря (101326 Па), а h - в метрах. MPL3115A2 использует это значение, поскольку регистр смещения определяется как 2 паскаля на младший бит. Код явно перед вами, и он в простейшей форме, которую вы можете себе представить, и у вас не должно возникнуть проблем.

Вы также можете скопировать рабочий код Java для этого датчика отсюда.

// Распространяется по свободной лицензии.// Используйте его любым способом, коммерческим или бесплатным, при условии, что он соответствует лицензиям на связанные с ним работы. // MPL3115A2 // Этот код разработан для работы с мини-модулем MPL3115A2_I2CS I2C, доступным на ControlEverything.com. //

import com.pi4j.io.i2c. I2CBus;

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

открытый класс MPL3115A2

{public static void main (String args ) выдает исключение {// Создание шины I2C. I2CBus Bus = I2CFactory.getInstance (I2CBus. BUS_1); // Получение устройства I2C, адрес I2C MPL3115A2 0x60 (96) I2CDevice device = Bus.getDevice (0x60); // Выбор регистра управления // Активный режим, OSR = 128, режим высотомера device.write (0x26, (byte) 0xB9); // Выбор регистра конфигурации данных // Событие готовности данных включено для высоты, давления, температуры device.write (0x13, (byte) 0x07); // Выбор регистра управления // Активный режим, OSR = 128, режим высотомера device.write (0x26, (byte) 0xB9); Thread.sleep (1000);

// Считываем 6 байтов данных с адреса 0x00 (00)

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

// Преобразуем данные в 20-битные

int tHeight = ((((данные [1] & 0xFF) * 65536) + ((данные [2] & 0xFF) * 256) + (данные [3] & 0xF0)) / 16); int temp = ((данные [4] * 256) + (данные [5] & 0xF0)) / 16; удвоенная высота = tHeight / 16,0; двойной cTemp = (temp / 16.0); двойной fTemp = cTemp * 1.8 + 32;

// Выбираем контрольный регистр

// Активный режим, OSR = 128, режим барометра device.write (0x26, (byte) 0x39); Thread.sleep (1000); // Считываем 4 байта данных с адреса 0x00 (00) // status, pres msb1, pres msb, pres lsb device.read (0x00, data, 0, 4);

// Преобразуем данные в 20-битные

int pres = (((данные [1] & 0xFF) * 65536) + ((данные [2] & 0xFF) * 256) + (данные [3] & 0xF0)) / 16; двойное давление = (прес / 4,0) / 1000,0; // Вывод данных на экран System.out.printf ("Давление:%.2f кПа% n", давление); System.out.printf ("Высота:%.2f m% n", высота); System.out.printf ("Температура в градусах Цельсия:%.2f C% n", cTemp); System.out.printf ("Температура в градусах Фаренгейта:%.2f F% n", fTemp); }}

Шаг 4: Практичность Кодекса (рабочий)

Теперь загрузите (или выполните git pull) код и откройте его в Raspberry Pi. Выполните команды для компиляции и загрузки кода в терминал и посмотрите результат на мониторе. Через несколько секунд он отобразит все параметры. Убедившись, что все работает без сбоев, вы можете превратить этот проект в более крупный.

Шаг 5. Приложения и функции

Чаще всего датчик точного высотомера MPL3115A2 используется в таких приложениях, как карта (помощник по карте, навигация), магнитный компас или GPS (определение точного счета GPS, улучшение GPS для экстренных служб), высокоточная альтиметрия, смартфоны / планшеты, альтиметрия личной электроники и Спутники (оборудование метеостанции / прогнозирование).

Например, Используя этот датчик и Rasp Pi, вы можете построить цифровой визуальный высотомер, наиболее важный элемент оборудования для прыжков с парашютом, который может измерять высоту, давление и температуру воздуха. Вы можете добавить марлю ветра и другие датчики, чтобы сделать их более интересными.

Шаг 6: Заключение

Поскольку программа удивительно настраиваема, есть много интересных способов, которыми вы можете расширить этот проект и сделать его еще лучше. Например, альтиметр / интерферометр может включать в себя несколько высотомеров, установленных на мачтах, которые будут регистрировать измерения одновременно, обеспечивая тем самым непрерывное, одно- или многоальтиметрическое покрытие большой площади. У нас есть интересный видеоурок на YouTube, который поможет вам лучше понять этот проект.