ارتفاع ، فشار و دما با استفاده از تمشک پای با MPL3115A2: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

به نظر جالب میاد. این کاملاً ممکن است در این زمان که همه ما وارد نسل اینترنت اشیا می شویم. به عنوان یک عجیب و غریب الکترونیکی ، ما با Raspberry Pi بازی می کنیم و تصمیم گرفتیم با استفاده از این دانش پروژه های جالبی بسازیم. در این پروژه ، ما ارتفاع ، فشار هوا ، دما را با استفاده از رزبری پای اندازه گیری می کنیم. بنابراین در اینجا اسناد و مدارک (همیشه در حال تغییر و گسترش) است. توصیه می کنیم دستورالعمل ها را دنبال کرده و کد را کپی کنید. بعداً می توانید آزمایش کنید پس بیایید شروع کنیم.

مرحله 1: تجهیزات ضروری که ما نیاز داریم

1. تمشک پای

اولین قدم تهیه برد Raspberry Pi بود. ما کالای خود را خریداری کردیم و شما نیز می توانید. با شروع آموزش ها ، ما مفاهیم اسکریپت نویسی و ارتباط را درک کردیم و بعداً یاد گرفتیم. این نبوغ کوچک برای علاقمندان ، معلمان و ایجاد محیطهای بدیع رایج است.

2. I²C Shield برای رزبری پای

INPI2 (آداپتور I2C) پورت Raspberry Pi 2/3 I²C را برای استفاده در چندین دستگاه I2C فراهم می کند. در فروشگاه Dcube موجود است

3. ارتفاع سنج ، سنسور فشار و دما ، MPL3115A2

MPL3115A2 یک سنسور فشار MEMS با رابط I²C برای ارائه داده های فشار/ارتفاع و دما است. این سنسور از پروتکل I²C برای برقراری ارتباط استفاده می کند. ما این سنسور را از فروشگاه Dcube خریداری کردیم

4. اتصال کابل

ما کابل اتصال I2C را در فروشگاه Dcube در دسترس داشتیم

5. کابل میکرو USB

منبع تغذیه کابل میکرو USB یک انتخاب ایده آل برای تغذیه رزبری پای است.

6 افزایش دسترسی به اینترنت - کابل اترنت/آداپتور WiFi

در این عصر ، دسترسی به هر چیزی نیاز به اتصال به اینترنت دارد (تقریباً همانطور که زندگی آفلاین نیز وجود دارد). بنابراین ما از کابل LAN یا یک آداپتور USB بی سیم (WiFi) برای ایجاد اتصال به اینترنت استفاده می کنیم تا بتوانیم از Rasp Pi خود به راحتی و بدون هیچ مشکلی استفاده کنیم.

7. کابل HDMI (اختیاری ، انتخاب شما)

کمی مشکل است. در صورت تمایل می توانید یک مانیتور دیگر را وصل کنید یا برای خود بسیار مقرون به صرفه باشید ، با ایجاد اتصال بی سر Pi با رایانه/لپ تاپ خود.

مرحله 2: اتصالات سخت افزاری برای کنار هم قرار دادن مدار

مدار را مطابق شماتیک نشان داده شده بسازید. به طور کلی ، اتصالات بسیار ساده هستند. دستورالعمل ها و تصاویر را دنبال کنید ، و مشکلی نخواهید داشت.

در حین برنامه ریزی ، سخت افزار و برنامه نویسی و همچنین مبانی الکترونیک را بررسی کردیم. ما می خواستیم یک شماتیک الکترونیکی ساده برای این پروژه طراحی کنیم. در نمودار ، می توانید قسمت های مختلف ، اجزای قدرت و سنسور I²C را دنبال کنید که پروتکل های ارتباطی I²C را دنبال می کنند. امیدوارم ، این نشان دهد که لوازم الکترونیکی این پروژه چقدر ساده است.

اتصال Raspberry Pi و I2C Shield

ابتدا رزبری پای را بردارید و I²C Shield را روی آن قرار دهید. Shield را به آرامی فشار دهید (عکس را ببینید).

اتصال سنسور و رزبری پای

سنسور را بردارید و کابل I²C را با آن وصل کنید. مطمئن شوید خروجی I²C همیشه به ورودی I²C متصل شود. همانطور که رزبری پای با سپر I²C روی آن نصب شده است. ما I²C Shield و کابل های اتصال I²C را در کنار خود به عنوان یک مزیت بسیار بزرگ داریم زیرا تنها گزینه plug and play برای ما باقی مانده است. دیگر نیازی به پین و سیم کشی نیست و بنابراین ، سردرگمی از بین رفته است. چه تسکین دهنده ای است که فقط خود را در شبکه سیمها و ورود به آن تصور کنید. فقط فرآیند ساده ای که ذکر کردیم.

توجه: سیم قهوه ای همیشه باید اتصال GND (GND) بین خروجی یک دستگاه و ورودی دستگاه دیگر را دنبال کند

اتصال به اینترنت امری حیاتی است

شما در اینجا حق انتخاب دارید. می توانید رزبری پای را با کابل LAN یا آداپتور USB بی سیم Nano USB برای اتصال WiFi متصل کنید. به هر حال ، این هدف اصلی یعنی اتصال به اینترنت را انجام داد.

تغذیه مدار

کابل Micro USB را به پریز برق رزبری پای وصل کنید. آن را روشن کنید و خوب است برویم.

اتصال به صفحه نمایش

ما می توانیم کابل HDMI را به یک مانیتور جدید متصل کنیم یا بتوانیم Pi بدون سر خود را با استفاده از دسترسی از راه دور مانند-SSH/PuTTY خلاق و مقرون به صرفه بسازیم. (من می دانم که ما مانند یک سازمان مخفی تأمین مالی نمی شویم)

مرحله 3: برنامه نویسی Raspberry Pi در پایتون

کد پایتون برای رزبری پای و سنسور MPL3115A2. در مخزن Github ما موجود است.

قبل از رفتن به کد ، مطمئن شوید که دستورالعمل های داده شده در فایل Readme را مطالعه کرده اید و رزبری پای خود را مطابق آن تنظیم کرده اید. فقط یک لحظه طول می کشد تا این کار انجام شود.

ارتفاع از فشار با استفاده از معادله زیر محاسبه می شود:

h = 44330.77 {1 - (p / p0) ^ 0.1902632} + OFF_H (مقدار ثبت نام)

جایی که p0 = فشار سطح دریا (101326 Pa) و h بر حسب متر است. MPL3115A2 از این مقدار استفاده می کند زیرا ثبت آفست به عنوان 2 پاسکال در هر LSB تعریف شده است.

کد به وضوح در مقابل شما قرار دارد و در ساده ترین شکل است که می توانید تصور کنید و نباید مشکلی داشته باشید.

همچنین می توانید کد پایتون فعال برای این سنسور را از اینجا کپی کنید.

# توزیع شده با مجوز اراده آزاد # MPL3115A2 # این کد برای کار با ماژول کوتاه MPL3115A2_I2CS I2C موجود در ControlEverything.com طراحی شده است. #

smbus وارد کنید

زمان واردات

# اتوبوس I2C بگیرید

bus = smbus. SMBus (1)

آدرس # MPL3115A2 ، 0x60 (96)

# انتخاب کنترل ثبت ، 0x26 (38) # 0xB9 (185) حالت فعال ، OSR = 128 ، گذرگاه حالت ارتفاع سنج. write_byte_data (0x60 ، 0x26 ، 0xB9) # آدرس MPL3115A2 ، 0x60 (96) # ثبت ثبت پیکربندی داده ها ، 0x13 (19) # 0x07 (07) رویداد آماده داده برای ارتفاع ، فشار ، گذرگاه درجه حرارت فعال است. data_byte_data (0x60 ، 0x13، 0x07) # آدرس MPL3115A2 ، 0x60 (96) # ثبت کنترل کنترل ، 0x26 (38) # 0xB9 (185) حالت فعال ، OSR = 128 ، گذرگاه حالت ارتفاع سنج. write_byte_data (0x60 ، 0x26 ، 0xB9)

زمان خواب (1)

آدرس # MPL3115A2 ، 0x60 (96)

# خواندن داده ها از 0x00 (00) ، 6 بایت # وضعیت ، tHeight MSB1 ، tHeight MSB ، tHeight LSB ، temp MSB ، داده LSB temp = bus.read_i2c_block_data (0x60 ، 0x00 ، 6)

# داده ها را به 20 بیت تبدیل کنید

tHeight = ((داده [1] * 65536) + (داده [2] * 256) + (داده [3] و 0xF0)) / 16 temp = ((داده [4] * 256) + (داده [5] & 0xF0)) / 16 ارتفاع = tHeight / 16.0 cTemp = temp / 16.0 fTemp = cTemp * 1.8 + 32

آدرس # MPL3115A2 ، 0x60 (96)

# انتخاب کنترل کنترل ، 0x26 (38) # 0x39 (57) حالت فعال ، OSR = 128 ، گذرگاه حالت فشارسنج. data_write_byte_data (0x60 ، 0x26 ، 0x39)

زمان خواب (1)

آدرس # MPL3115A2 ، 0x60 (96)

# خواندن اطلاعات از 0x00 (00) ، 4 بایت # وضعیت ، pres MSB1 ، pres MSB ، pres LSB data = bus.read_i2c_block_data (0x60 ، 0x00 ، 4)

# داده ها را به 20 بیت تبدیل کنید

pres = ((data [1] * 65536) + (data [2] * 256) + (data [3] & 0xF0)) / 16 فشار = (pres / 4.0) / 1000.0

# خروجی داده ها به صفحه

چاپ "فشار:٪.2f kPa"٪ چاپ فشار "ارتفاع:٪.2f متر"٪ ارتفاع چاپ "دما در درجه سانتیگراد:٪.2f C"٪ c چاپ دما "دما در فارنهایت:٪.2f F"٪ fTemp

مرحله 4: کاربرد کد (آزمایش)

اکنون ، کد را بارگیری (یا git pull) کرده و در Raspberry Pi باز کنید.

دستورات کامپایل و بارگذاری کد را در ترمینال اجرا کنید و خروجی را در مانیتور ببینید. پس از چند ثانیه ، تمام پارامترها نمایش داده می شود. پس از اطمینان از اینکه همه چیز بدون مشکل کار می کند ، می توانید این پروژه را به پروژه بزرگتری تبدیل کنید.

مرحله 5: برنامه ها و ویژگی ها

کاربرد متداول سنسور MPL3115A2 Precision Altimeter I²C در برنامه هایی مانند نقشه (نقشه کمک ، ناوبری) ، قطب نما مغناطیسی ، یا GPS (حساب GPS Dead ، افزایش GPS برای خدمات اضطراری) ، ارتفاع سنجی با دقت بالا ، گوشی های هوشمند/تبلت ها ، ارتفاع سنج الکترونیک شخصی است. و ماهواره ها (تجهیزات ایستگاه هواشناسی/پیش بینی).

برای مثال پروژه ای برای ساخت ارتفاع سنج شخصی الکترونیک که ارتفاع ، فشار هوا ، دما را با استفاده از رزبری پای اندازه گیری می کند. ارتفاع سنج الکترونیکی شخصی یک پروژه بسیار سریع برای ساخت است. اگر همه قسمت ها را داشته باشید و بداهه نگویید (البته می توانید!) فقط چند لحظه طول می کشد. ارتفاع سنج فشار یک ارتفاع سنج است که در اکثر هواپیماها یافت می شود و چتربازان از نسخه های مچ بند برای اهداف مشابه استفاده می کنند. کوهنوردان و کوهنوردان از ارتفاع سنج های مچ یا دستی استفاده می کنند.

مرحله 6: نتیجه گیری

امیدوارم این پروژه الهام بخش آزمایش های بیشتر باشد. این سنسور I²C فوق العاده همه کاره ، ارزان و در دسترس است. از آنجا که این یک برنامه بسیار تغییرپذیر است ، راه های جالبی وجود دارد که می توانید این پروژه را گسترش دهید و آن را حتی بهتر کنید. به عنوان مثال ، ارتفاع سنج یک وسیله اختیاری در وسایل نقلیه آفرود برای کمک به ناوبری است. برخی از خودروهای لوکس با عملکرد بالا که هرگز قصد نداشتند جاده های آسفالته را ترک کنند ، از این فناوری استفاده می کنند. برای راحتی شما ، ما یک فیلم آموزشی جالب در YouTube داریم که ممکن است به کاوش شما کمک کند. امیدوارم این پروژه الهام بخش آزمایش های بیشتر باشد.