שימוש ב- Raspberry Pi, מדידת גובה, לחץ וטמפרטורה בעזרת MPL3115A2: 6 שלבים

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-23 14:46

דע מה אתה הבעלים, ודע למה אתה הבעלים שלו

זה מסקרן. אנו חיים בעידן של אוטומציה באינטרנט כאשר הוא צונח לשלל יישומים חדשים. כחובבי מחשבים ואלקטרוניקה, למדנו הרבה עם ה- Raspberry Pi והחלטנו למזג את האינטרסים שלנו. פרויקט זה לוקח כשעה אם אתה חדש בחיבורי I²C ובהגדרת תוכנה, וזו דרך מצוינת להרחיב את היכולות של MPL3115A2 עם Raspberry Pi ב- Java.

שלב 1: ציוד הכרחי שאנחנו צריכים

1. פטל פטל

השלב הראשון היה השגת לוח פטל פטל. הגאון הקטן הזה משמש חובבים, מורים ויצירת סביבות חדשניות.

2. מגן I2C עבור פטל פטל

מתאם INPI2 (מתאם I2C) מספק את Raspberry Pi 2/3 יציאת I²C לשימוש עם התקני I2C מרובים. הוא זמין בחנות Dcube.

3. מד גובה, לחץ וטמפרטורה, MPL3115A2

MPL3115A2 הוא חיישן לחץ MEMS עם ממשק I²C המספק נתוני לחץ, גובה וטמפרטורה. חיישן זה משתמש בפרוטוקול I²2 לתקשורת. רכשנו חיישן זה מחנות Dcube.

4. חיבור כבל

השתמשנו בכבל החיבור I²C הזמין בחנות Dcube.

5. כבל מיקרו USB

ה- Raspberry Pi מופעל על ידי אספקת מיקרו USB.

6. שיפור גישה לאינטרנט - כבל אתרנט/מודול WiFi

אחד הדברים הראשונים שתרצה לעשות הוא לחבר את ה- Raspberry Pi שלך לאינטרנט. אתה יכול להתחבר באמצעות כבל אתרנט או עם מתאם אלחוטי USB Nano WiFi.

7. כבל HDMI (אופציונלי, לבחירתך)

אתה יכול לחבר את Raspberry Pi למסך באמצעות כבל HDMI. כמו כן, תוכל לגשת מרחוק ל- Raspberry Pi שלך באמצעות SSH/PuTTY.

שלב 2: חיבורי חומרה להרכיב את המעגל

הפוך את המעגל לפי הסכימה המוצגת. באופן כללי, החיבורים פשוטים למדי. עקוב אחר ההוראות והתמונות שלמעלה, ולא אמורות להיות לך בעיות. במהלך התכנון, בדקנו חומרה וקידוד כמו גם יסודות אלקטרוניקה. רצינו לעצב סכמה אלקטרונית פשוטה לפרויקט זה. בתרשים, תוכל להבחין בחלקים השונים, רכיבי הכוח וחיישן I²C בעקבות פרוטוקולי התקשורת I²C. יש לקוות שזה מדגים עד כמה האלקטרוניקה לפרוייקט פשוטה.

חיבור ה- Raspberry Pi ו- I2C Shield

לשם כך, פטל פיי והנח עליו את מגן I²C. לחץ בעדינות על המגן (ראה התמונה).

חיבור החיישן ו- Raspberry Pi

קח את החיישן וחבר איתו את כבל I²C. וודא שפלט I²C תמיד מתחבר לקלט I²C. אותו הדבר שאחריו יגיע ה- Raspberry Pi עם מגן I²C המותקן מעליו. יש לנו את מגן I²C ואת כבלי החיבור I²C בצד שלנו כיתרון גדול מאוד מכיוון שנשארנו רק עם אפשרות הפקק והפעלה. אין עוד בעיות סיכות וחיווט ולכן הבלבול נעלם. איזו הקלה פשוט לדמיין את עצמך ברשת החוטים ולהיכנס לזה. פשוט כמו זה!

הערה: החוט החום צריך תמיד לעקוב אחר חיבור הארקה (GND) בין הפלט של התקן אחד לקלט של התקן אחר

קישוריות לאינטרנט היא קריטית

כדי להפוך את הפרויקט שלנו להצלחה, אנו זקוקים לגישה לאינטרנט עבור ה- Raspberry Pi שלנו. בזה יש לך אפשרויות כמו חיבור כבל אתרנט (LAN). כמו כן, כדרך חלופית אך מרשימה להשתמש במתאם WiFi.

הפעלת המעגל

חבר את כבל ה- Micro USB לשקע החשמל של Raspberry Pi. הפעל אותו וואלה, אנחנו מוכנים לצאת לדרך!

חיבור למסך

אנחנו יכולים לחבר את כבל ה- HDMI למסך או שאנחנו יכולים להיות קצת חדשניים כדי להפוך את ה- Pi חסר הראש שלנו (באמצעות -SSH/PuTTY) שעוזר להוזיל את העלות הנוספת מכיוון שאנחנו איכשהו חובבים.

כאשר הרגל מתחיל לעלות כסף, זה נקרא תחביב

שלב 3: תכנות פטל פטל ב- Java

קוד הג'אווה לחיישן Raspberry Pi ו- MPL3115A2. הוא זמין במאגר Github שלנו.

לפני שתמשיך לקוד, הקפד לקרוא את ההוראות המופיעות בקובץ ה- Readme ולהגדיר את ה- Raspberry Pi בהתאם לכך. זה ייקח רק רגע. הגובה מחושב מהלחץ באמצעות המשוואה שלהלן:

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

כאשר p0 = לחץ פני הים (101326 Pa) ו- h הוא במטר. MPL3115A2 משתמש בערך זה מאחר שרשם הקיזוז מוגדר כ -2 פסקל לכל LSB. הקוד נמצא בבירור מולך והוא בצורה הפשוטה ביותר שאתה יכול לדמיין ולא אמורות להיות לך בעיות.

תוכל להעתיק מכאן גם את קוד ה- Java שעובד עבור חיישן זה.

// מופץ ברישיון רצון חופשי. // השתמש בו בכל דרך שתרצה, להרוויח או בחינם, בתנאי שהוא מתאים לרישיונות של העבודות המשויכות אליו. // MPL3115A2 // קוד זה נועד לעבודה עם מודול מיני MPL3115A2_I2CS I2C הזמין ב- ControlEverything.com. //

ייבא com.pi4j.io.i2c. I2CBus;

ייבא com.pi4j.io.i2c. I2CDevice; יבוא com.pi4j.io.i2c. I2CFactory; יבוא java.io. IOException;

מעמד ציבורי MPL3115A2

{main static void main (String args ) זורק חריגה {// צור אוטובוס I2C I2CBus Bus = I2CFactory.getInstance (I2CBus. BUS_1); // קבל מכשיר I2C, כתובת I2C MPL3115A2 היא 0x60 (96) I2CDevice device = Bus.getDevice (0x60); // בחר פקד בקרה // מצב פעיל, OSR = 128, מצב מד גובה device.write (0x26, (בייט) 0xB9); // בחר רישום תצורת נתונים // אירוע מוכן לנתונים מופעל לגובה, לחץ, טמפרטורה device.write (0x13, (byte) 0x07); // בחר פקד בקרה // מצב פעיל, OSR = 128, מכשיר מצב גובה. Skriv (0x26, (בייט) 0xB9); Thread.sleep (1000);

// קרא 6 בתים של נתונים מהכתובת 0x00 (00)

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

// המר את הנתונים ל- 20 סיביות

int tHeight = ((((data [1] & 0xFF) * 65536) + ((data [2] & 0xFF) * 256) + (data [3] & 0xF0)) / 16); int temp = ((data [4] * 256) + (data [5] & 0xF0)) / 16; גובה כפול = גובה / 16.0; cTemp כפול = (טמפ ' / 16.0); כפול fTemp = cTemp * 1.8 + 32;

// בחר רשום בקרה

// מצב פעיל, OSR = 128, מצב ברומטר device.write (0x26, (בייט) 0x39); Thread.sleep (1000); // קרא 4 בתים של נתונים מהכתובת 0x00 (00) // status, pres msb1, pres msb, pres lsb device.read (0x00, data, 0, 4);

// המר את הנתונים ל- 20 סיביות

int pres = (((data [1] & 0xFF) * 65536) + ((data [2] & 0xFF) * 256) + (data [3] & 0xF0)) / 16; לחץ כפול = (pres / 4.0) / 1000.0; // נתוני פלט למסך System.out.printf ("לחץ: %.2f kPa %n", לחץ); System.out.printf ("גובה: %.2f מ %n", גובה); System.out.printf ("טמפרטורה בצלזיוס: %.2f C %n", cTemp); System.out.printf ("טמפרטורה בפרנהייט: %.2f F %n", fTemp); }}

שלב 4: פרקטיות הקוד (עבודה)

עכשיו, הורד (או git משוך) את הקוד ופתח אותו ב- Raspberry Pi. הפעל את הפקודות כדי לאסוף ולהעלות את הקוד במסוף ולראות את הפלט על צג. לאחר מספר שניות, הוא יציג את כל הפרמטרים. לאחר שתוודא שהכל עובד בצורה חלקה, אתה יכול לקחת את הפרויקט הזה לפרויקט גדול יותר.

שלב 5: יישומים ותכונות

השימוש הנפוץ בחיישן מד גובה MPL3115A2 הוא ביישומים כמו מפה (מפת סיוע, ניווט), מצפן מגנטי, או GPS (חישוב מתים GPS, שיפור GPS לשירותי חירום), מד גובה גבוה, סמארטפונים/טאבלטים, אלטימטריה של אלקטרוניקה אישית ו לווינים (ציוד תחנת מזג אוויר/חיזוי).

למשל בעזרת חיישן זה ו- Rasp Pi תוכלו לבנות מד גובה חזותי דיגיטלי, ציוד הצניחה החשוב ביותר, שיכול למדוד גובה, לחץ אוויר וטמפרטורה. אתה יכול להוסיף גזה רוח וחיישנים אחרים כדי להפוך אחד מעניין יותר.

שלב 6: מסקנה

מכיוון שהתוכנית ניתנת להתאמה אישית להפליא, ישנן דרכים מעניינות רבות בהן תוכל להרחיב את הפרויקט הזה ולהפוך אותו לטוב עוד יותר. לדוגמה, מד גובה/אינטרפרומטר יכלול מספר גובהים המותקנים על תרנים אשר ירכשו מדידות בו זמנית, ובכך יספק כיסוי שטח רציף, יחיד או רב גובה. יש לנו הדרכת וידאו מעניינת ב- YouTube שיכולה לעזור לך להבין טוב יותר את הפרויקט הזה.