حساس(حس کننده) دما و فشار بارومتریک BMP180 برای آردوینو
حساس(حس کننده) BMP180 یک دستگاه چندکاره است که دما و فشار بارومتری را اندازهگیری میکند و آن را برای کاربردهای مختلفی مانند پایش هوا و اندازهگیری ارتفاع ایدهآل میسازد. در این آموزش، حساس(حس کننده) BMP180 را به یک آردوینو متصل میکنیم، دادههای دما و فشار را میخوانیم و نتایج را نمایش میدهیم. تا پایان این پروژه قادر خواهید بود خوانشهای دقیق دما را به واحدهای سانتیگراد و فارنهایت و همچنین مقادیر فشار را به میلیبار و اینچ جیوه بهدست آورید.

برای روشنتر شدن مفاهیم و مراحل کدنویسی، شما را تشویق میکنم ویدیوی مربوطه را برای توضیحات دقیق تماشا کنید (در ویدیو در 00:00).
سختافزار به زبان ساده
BMP180 یک حساس(حس کننده) دیجیتال است که از طریق I2C ارتباط برقرار میکند و این امکان را فراهم میسازد تا بهسادگی با میکروکنترلرهایی مانند آردوینو سازگار شود. این حساس(حس کننده) چهار پایه دارد:Vn (منبع تغذیه),GND(زمین),SDA(خط داده)، وSCL(خط کلاک). حساس(حس کننده) در محدوده ولتاژ 1.8 تا 3.6 ولت کار میکند، اما میتوان آن را با استفاده از رگولاتور ولتاژ از یک منبع تغذیه 5V تنظیمشده تغذیه کرد.
توانایی این حساس(حس کننده) در اندازهگیری فشار جو، آن را برای کاربردهایی که نیاز به برآورد ارتفاع و پایش وضعیت هوا دارند مناسب میسازد. BMP180 همچنین شامل یک حساس(حس کننده) دمای داخلی است که برای بهدستآوردن اندازهگیریهای دقیق فشار ضروری است. با اندازهگیری دما پیش از اندازهگیری فشار، حساس(حس کننده) میتواند نوسانات دما که بر اندازهگیریهای فشار تأثیر میگذارند، جبران کند.
جزئیات دیتاشیت
| تولیدکننده | بوش |
|---|---|
| شماره قطعه | BMP180 |
| ولتاژ منطق/ورودی-خروجی | 1.8 - 3.6 ولت |
| ولتاژ تغذیه | 1.8 - 5.0 ولت |
| جریان خروجی (معمولی) | 5 میکروآمپر |
| جریان پیک (حداکثر) | 1 mA |
| راهنمای فرکانس PWM | مشمول نیست |
| آستانههای منطقی ورودی | قابل اعمال نیست |
| افت ولتاژ / Rدرین-سورس (حالت روشن)/ اشباع | قابل اعمال نیست |
| محدودیتهای حرارتی | -40 تا 85 °C |
| بسته | 3.6 در 3.8 mm |
| یادداشتها / واریانتها | مصرف انرژی کم |
- برای جلوگیری از آسیب دیدن حساس(حس کننده)، از مناسب بودن سطوح ولتاژ اطمینان حاصل کنید.
- در صورت لزوم از مقاومتهای pull-up روی خطوط I2C استفاده کنید.
- برای قرائتهای دقیق، حساس(حس کننده) را در محیطی با دمای پایدار نگه دارید.
- ارتفاع را بر اساس موقعیت خاص خود کالیبره کنید تا نتایج دقیقتری بهدست آورید.
- منبع تغذیه را پایش کنید تا اطمینان حاصل کنید که در محدودههای مشخص باقی میماند.
دستورالعملهای سیمکشی

برای سیمکشی حساس(حس کننده) BMP180 به آردوینو خود، با اتصالVnپایه BMP180 را به پایه 5V روی آردوینو متصل کنید. سپس، ... را وصل کنیدGNDپایه را به زمین آردوینو متصل کنید. برای ارتباط I2C، ...SDAپایه به پایه آنالوگ A4 آردوینو وSCLپایه را به A5 متصل کنید. اطمینان حاصل کنید که اتصالات محکم باشند تا از بروز هرگونه مشکل ارتباطی جلوگیری شود.
اگر از مدل دیگری از آردوینو استفاده میکنید، توجه داشته باشید که پایههای I2C ممکن است متفاوت باشند. برای مثال، روی یک Mega2560، ...SDAوSCLپایهها به ترتیب 20 و 21 هستند. همیشه نقشهٔ پایهها را برای برد خاص خود دوباره بررسی کنید تا از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل کنید.
نمونههای شِفر (کود) و راهنمای گامبهگام
#include
#include
SFE_BMP180 pressure;
#define ALTITUDE 90.0 // Altitude of Robojax Headquarter
در شِفر (کود)، با وارد کردن کتابخانههای لازم شروع میکنیم:SFE_BMP180.hبرای حساس(حس کننده) وWire.hبرای ارتباط I2C. ما یک نمونه از شی BMP180 به نامpressureو ارتفاعی را که قرائتهای ما با استفاده از آن گرفته خواهد شد تعیین کنیدALTITUDEثابت.
void setup() {
Serial.begin(9600);
if (pressure.begin()) Serial.println("BMP180 init success");
else { Serial.println("BMP180 init fail\n\n"); while(1); }
}
آنsetupاین تابع ارتباط سریال را با نرخ 9600 baud مقداردهی اولیه میکند و تلاش میکند حساس(حس کننده) BMP180 را راهاندازی کند. اگر مقداردهی اولیه ناموفق باشد، برنامه وارد یک حلقهٔ بینهایت میشود تا از ادامهٔ اجرا جلوگیری کند که نشاندهندهٔ مشکل در اتصال است.
void loop() {
char status;
double T, P, p0, a;
status = pressure.startTemperature();
if (status != 0) {
delay(status);
status = pressure.getTemperature(T);
if (status != 0) {
Serial.print("temperature: "); Serial.print(T,2);
}
}
}
درloopدر تابع، ابتدا با فراخوانی خواندن دما را آغاز میکنیمstartTemperature(). در صورت موفقیت، منتظر تکمیل اندازهگیری میمانیم و دما را باgetTemperature(T)، جایی کهTمقدار دما را ذخیره میکند. سپس دما در نمایشگر مسلسل نمایش داده میشود.
نمایش / آنچه باید انتظار داشته باشید
وقتی تغذیه متصل و سیمکشی درست باشد، BMP180 هر پنج ثانیه بهطور پیوسته دادههای دما و فشار را قرائت و نمایش میدهد. باید مقادیر دما را هم به سانتیگراد و هم به فارنهایت، و همچنین مقادیر فشار مطلق و فشار نسبی ببینید. اگر حساس(حس کننده) بهدرستی کار کند، قرائتها بدون خطا دریافت میشوند. مراقب مشکلات احتمالی مانند سطح ولتاژ نادرست یا اتصالات شل باشید، زیرا اینها میتوانند باعث عدم دریافت دادهها شوند.
/*
*
* Arduino Sketch for BMP180 Temperature and Barometric Pressure sensor for Arduino
* to display temperature and pressure and altitude (calculated from pressure)
*
*
* updated by Ahmad Shamshiri on June 27, 2018 at 17:30 in Ajax, Ontario, Canada
* for Robojax.com
* This code has been explained in this video: https://youtu.be/76zxBjIK3WM
* This code has been downloaded from Robojax.com
*/
/* SFE_BMP180 library example sketch
This sketch shows how to use the SFE_BMP180 library to read the
Bosch BMP180 barometric pressure sensor.
https://www.sparkfun.com/products/11824
Like most pressure sensors, the BMP180 measures absolute pressure.
This is the actual ambient pressure seen by the device, which will
vary with both altitude and weather.
Before taking a pressure reading you must take a temperature reading.
This is done with startTemperature() and getTemperature().
The result is in degrees C.
Once you have a temperature reading, you can take a pressure reading.
This is done with startPressure() and getPressure().
The result is in millibar (mb) aka hectopascals (hPa).
If you'll be monitoring weather patterns, you will probably want to
remove the effects of altitude. This will produce readings that can
be compared to the published pressure readings from other locations.
To do this, use the sealevel() function. You will need to provide
the known altitude at which the pressure was measured.
If you want to measure altitude, you will need to know the pressure
at a baseline altitude. This can be average sealevel pressure, or
a previous pressure reading at your altitude, in which case
subsequent altitude readings will be + or - the initial baseline.
This is done with the altitude() function.
Hardware connections:
- (GND) to GND
+ (VDD) to 3.3V
(WARNING: do not connect + to 5V or the sensor will be damaged!)
You will also need to connect the I2C pins (SCL and SDA) to your
Arduino. The pins are different on different Arduinos:
Any Arduino pins labeled: SDA SCL
Uno, Redboard, Pro: A4 A5
Mega2560, Due: 20 21
Leonardo: 2 3
Leave the IO (VDDIO) pin unconnected. This pin is for connecting
the BMP180 to systems with lower logic levels such as 1.8V
Have fun! - Your friends at SparkFun.
The SFE_BMP180 library uses floating-point equations developed by the
Weather Station Data Logger project: http://wmrx00.sourceforge.net/
Our example code uses the "beerware" license. You can do anything
you like with this code. No really, anything. If you find it useful,
buy me a beer someday.
V10 Mike Grusin, SparkFun Electronics 10/24/2013
V1.1.2 Updates for Arduino 1.6.4 5/2015
*/
// Your sketch must #include this library, and the Wire library.
// (Wire is a standard library included with Arduino.):
#include <SFE_BMP180.h>
#include <Wire.h>
// You will need to create an SFE_BMP180 object, here called "pressure":
SFE_BMP180 pressure;
#define ALTITUDE 90.0 // Altitude of Robojax Headquarter (Ajax, Ontario, Canada)
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println("REBOOT");
// Initialize the sensor (it is important to get calibration values stored on the device).
if (pressure.begin())
Serial.println("BMP180 init success");
else
{
// Oops, something went wrong, this is usually a connection problem,
// see the comments at the top of this sketch for the proper connections.
Serial.println("BMP180 init fail\n\n");
while(1); // Pause forever.
}
}
void loop()
{
char status;
double T,P,p0,a;
// Loop here getting pressure readings every 10 seconds.
// If you want sea-level-compensated pressure, as used in weather reports,
// you will need to know the altitude at which your measurements are taken.
// We're using a constant called ALTITUDE in this sketch:
Serial.println();
Serial.print("provided altitude: ");
Serial.print(ALTITUDE,0);
Serial.print(" meters, ");
Serial.print(ALTITUDE*3.28084,0);
Serial.println(" feet");
// If you want to measure altitude, and not pressure, you will instead need
// to provide a known baseline pressure. This is shown at the end of the sketch.
// You must first get a temperature measurement to perform a pressure reading.
// Start a temperature measurement:
// If request is successful, the number of ms to wait is returned.
// If request is unsuccessful, 0 is returned.
status = pressure.startTemperature();
if (status != 0)
{
// Wait for the measurement to complete:
delay(status);
// Retrieve the completed temperature measurement:
// Note that the measurement is stored in the variable T.
// Function returns 1 if successful, 0 if failure.
status = pressure.getTemperature(T);
if (status != 0)
{
// Print out the measurement:
Serial.print("temperature: ");
Serial.print(T,2);
Serial.print(" deg C, ");
Serial.print((9.0/5.0)*T+32.0,2);
Serial.println(" deg F");
// Start a pressure measurement:
// The parameter is the oversampling setting, from 0 to 3 (highest res, longest wait).
// If request is successful, the number of ms to wait is returned.
// If request is unsuccessful, 0 is returned.
status = pressure.startPressure(3);
if (status != 0)
{
// Wait for the measurement to complete:
delay(status);
// Retrieve the completed pressure measurement:
// Note that the measurement is stored in the variable P.
// Note also that the function requires the previous temperature measurement (T).
// (If temperature is stable, you can do one temperature measurement for a number of pressure measurements.)
// Function returns 1 if successful, 0 if failure.
status = pressure.getPressure(P,T);
if (status != 0)
{
// Print out the measurement:
Serial.print("absolute pressure: ");
Serial.print(P,2);
Serial.print(" mb, ");
Serial.print(P*0.0295333727,2);
Serial.println(" inHg");
// The pressure sensor returns abolute pressure, which varies with altitude.
// To remove the effects of altitude, use the sealevel function and your current altitude.
// This number is commonly used in weather reports.
// Parameters: P = absolute pressure in mb, ALTITUDE = current altitude in m.
// Result: p0 = sea-level compensated pressure in mb
p0 = pressure.sealevel(P,ALTITUDE); // we're at 90 meters (Boulder, CO)
Serial.print("relative (sea-level) pressure: ");
Serial.print(p0,2);
Serial.print(" mb, ");
Serial.print(p0*0.0295333727,2);
Serial.println(" inHg");
// On the other hand, if you want to determine your altitude from the pressure reading,
// use the altitude function along with a baseline pressure (sea-level or other).
// Parameters: P = absolute pressure in mb, p0 = baseline pressure in mb.
// Result: a = altitude in m.
a = pressure.altitude(P,p0);
Serial.print("computed altitude: ");
Serial.print(a,0);
Serial.print(" meters, ");
Serial.print(a*3.28084,0);
Serial.println(" feet");
}
else Serial.println("error retrieving pressure measurement\n");
}
else Serial.println("error starting pressure measurement\n");
}
else Serial.println("error retrieving temperature measurement\n");
}
else Serial.println("error starting temperature measurement\n");
delay(5000); // Pause for 5 seconds.
}
منابع و مراجع
-
خارجیجزئیات محصول از سازندهbosch-sensortec.com
-
خارجیکتابخانه BMP180 اسپارکفانgithub.com
فایلها📁
کتابخانههای آردوینو (zip)
-
کتابخانه آردوینو BMP180
robojax-BMP180-Library.zip0.02 MB
برگه مشخصات (pdf)
-
برگه مشخصات بوش BMP180
https://ae-bst.resource.bosch.com/media/_tech/media/datasheets/BST-BMP180-DS000.pdf0.64 MB