#include
Барометр — это устройство, которое измеряет атмосферное давление. То есть давление воздуха, который давит на нас со всех сторон. Еще со школы мы знаем, что первый барометр представлял собой тарелку с ртутью, и перевернутой пробиркой в ней. Автором этого устройства был Эванджели́ста Торриче́лли — итальянский физик и математик. Снять показания ртутного барометра можно так же просто, как и показания спиртового термометра: чем давление снаружи колбы больше, тем выше столбик ртути внутри неё. Пары ртути, как известно, весьма ядовиты.
Позже, появился более безопасный прибор — барометр-анероид. В этом барометре ртуть была заменена на гофрированную коробку из тонкой жести, в которой создано разрежение. Под воздействием атмосферы, коробочка сжимается и через систему рычагов поворачивает стрелку на циферблате. Вот так выглядят эти два барометра. Слева — анероид, справа — барометр Торричелли.
Зачем нам может понадобиться барометр? Чаще всего, этот прибор используют на летательных аппаратах для определения высоты полета. Чем выше аппарат поднимается над уровнем моря, тем меньшее давление испытывает бортовой барометр. Зная эту зависимость, легко определить высоту.
Другой распространенный вариант использования — самодельная погодная станция. В этом случае мы можем использовать известные зависимости грядущей погоды от атмосферного давления. Помимо барометра, на такие станции ставят датчики влажности и температуры.
Электронный барометр
Такие громоздкие барометры мы не сможем использовать в робототехнике. Нам нужен миниатюрный и энергоэффективный прибор, который легко подключается к той же Ардуино Уно. Большинство современных барометров делают по технологии МЭМС, так же как и гиротахометры с акселерометрами. МЭМС барометры основаны на пьезорезистивном, либо на тензометрическом методе, в которых используется эффект изменения сопротивления материала под действием деформирующих сил.
Если открыть корпус МЭМС барометра, можно увидеть чувствительный элемент (справа), который находится прямо под отверстием в защитном корпусе прибора, и плату управления (слева), которая осуществляет первичную фильтрацию и преобразование измерений.
Датчики BMP085 и BMP180
К самым доступным датчикам давления, которые часто используются полетных контроллерах и в разного рода самодельных электронных устройствах, можно отнести датчики компании BOSH: BMP085 и BMP180. Второй барометр более новый, но полностью совместимый со старой версией.
Немного важных характеристик BMP180:
- диапазон измеряемых значений: от 300 гПа до 1100 гПа (от -500м от +9000м над уровнем моря);
- напряжение питания: от 3.3 до 5 Вольт;
сила тока: 5 мкА при скорости опроса — 1 Герц; - уровень шума: 0.06 гПа (0.5м) в грубом режиме (ultra low power mode) и 0.02 гПа (0.17м) а режиме максимального разрешения (advanced resolution mode).
Теперь подключим этот датчик к контроллеру, и попробуем оценить атмосферное давление.
Подключение BMP180
Оба датчика имеют I2C интерфейс, так что их без проблем можно подключить к любой платформе из семейства Ардуино. Вот как выглядит таблица подключения к Ардуино Уно.
| BMP 180 | GND | VCC | SDA | SCL |
| Ардуино Уно | GND | +5V | A4 | A5 |
Принципиальная схема
Внешний вид макета
Программа
Для работы с датчиком нам понадобится библиотека: BMP180_Breakout_Arduino_Library
Скачиваем её из репозитория, и устанавливаем в Arduino IDE. Теперь все готово для написания первой программы. Попробуем получить сырые данные из датчика, и вывести их в монитор COM порта.
#include
Процедура получения заветного давления из датчика не такая тривиальная, и состоит из нескольких этапов. В упрощенном виде алгоритм выглядит так:
- запрашиваем у барометра показания встроенного датчика температуры;
- ждем время A, пока датчик оценивает температуру;
- получаем температуру;
- запрашиваем у барометра давление;
- ждем время B, пока датчик оценивает давление;
- получаем значение давления;
- возвращаем значение давления из функции.
Время B зависит от точности измерений, которая задается в функции startPressure . Единственный аргумент этой функции может принимать значения от 0 до 3, где 0 — самая грубая и самая быстрая оценка, 3 — самая точная оценка давления.
Загружаем программу на Ардуино Уно, и наблюдаем поток измерений атмосферного давления. Попробуем поднять датчик над головой, и опустить до уровня пола. Показания будут немного меняться. Осталось только разобраться, как нам преобразовать эти непонятные числа в высоту над уровнем моря.
Преобразование давления в высоту над уровнем моря
Датчик BMP180 возвращает величину давления в гектопаскалях (гПа). Именно в этих единицах принято измерять атмосферное давление. 1 гПа = 100 Паскалей. Известно, что на уровне моря давление в среднем составляет 1013 гПа, и каждый дополнительный метр над уровнем моря будет уменьшать это давление всего на 0.11 гПа (примерно).
Таким образом, если мы вычтем из результата функции getPressure число 1013, и разделим оставшуюся разность на 0.11, то мы получим значение высоты над уровнем моря в метрах. Вот так изменится наша программа:
Void loop(){ double P, Alt; P = getPressure(); Alt = (P - 1013)/0.11; Serial.println(Alt, 2); delay(100); }
В действительности, давление зависит от высоты над уровнем моря нелинейно, и наша формула годится лишь для высот на которых мы с вами обычно живем. Благо, человечеству известная более точная зависимость давления от высоты, которую мы можем применить для получения более точных результатов.
Здесь p — измеренное в данной точке давление, p0 — давление относительно которого идет отсчет высоты.
В библиотеке SFE_BMP180 уже есть функция, которая использует указанную. формулу для получения точной высоты. Используем её в нашей программе.
#include
Я не стал полностью копировать функцию getPressure, чтобы сохранить читабельность текста.
В программе появилась еще одна переменная P0 — это давление, которое мы измерим на старте программы. В случае летательного аппарата, P0 будет давлением на взлетной площадке, относительно которой мы начнем набор высоты.
Визуализация
Теперь попробуем отобразить показания давления в программе SFMonitor , и посмотрим как меняется давление при движении датчика на высоту 2 метра.
Static const byte PACKET_SIZE = 1;
static const byte VALUE_SIZE = 2;
static const boolean SEPARATE_VALUES = true;
#include
В результате работы программы получим график давления в Паскалях:
Заключение
Как мы уяснили из урока, определение высоты над уровнем моря не такая тривиальная задача. Мало того, что давление зависит от высоты нелинейно, так еще картину портят различные внешние факторы. Например, давление у нас дома постоянно меняется с течением времени. Даже за несколько минут, высота измеренная нашим прибором может варьироваться в диапазоне 0.5 — 1 метра. Температура так же сильно влияет на качество измерений, поэтому нам приходится учитывать её при расчете давления.
Для летательных аппаратов рекомендуется использовать датчики повышенной точности, такие как MS5611. У этого барометра точность измерений может достигать 0,012 гПа, что в 5 раз лучше, чем у BMP180. Также, для уточнения барометрической высоты полета применяют координаты GPS.
Успехов в наблюдении за атмосферой! 🙂
BMP180 — Датчик абсолютного давления, построенный по пьезорезистивной схеме, он имеет низкий шум и высокую линейность, а также высокую скорость установки показаний. На кристалле расположен MEMS-датчик в виде гибкой кремниевой мембраны, закрывающей камеру со стандартным давлением. На мембране расположены тензодатчики, которые включены по схеме моста, и изменяют своё сопротивление при изгибе мембраны. Изгиб мембраны зависит от разности между окружающим давлением и давлением в камере, и выходной сигнал с тензомоста зависит от давления окружающей среды. Так как параметры мембраны и резисторов зависят от температуры, то на кристалле расположен цифровой термометр, показания которого используются для компенсации данных барометра, но может использоваться и самостоятельно. Не рекомендуется использование для компенсации данных барометра данные о температуре с других датчиков. Термометр в BMP180 расположен на самом измерительном кристалле, он измеряет температуру чувствительного элемента — поэтому его показания наиболее близки к температуре барометра и точны. Барометр может работать с максимальной точностью 2 Пa (если использовать его как барометрический высотомер это соответствует погрешности измерения высоты в 17 см).
Технические характеристики:
Напряжение питания 1.62V — 3.6V.
Интерфейс подключения I2C.
Точность до 0.02hPa (17cm).
Диапазон: 300hPa to 1100hPa (+9000m to -500m).
Выходные данные: 16 бит давление и температура
разрешение по давлению 0.01hPa
разрешение по температуре 0.1 о С
Arduino Example Code
#include
#include
/***************************************************
This is an example for the BMP085 Barometric Pressure & Temp Sensor
Designed specifically to work with the Adafruit BMP085 Breakout
----> https://www.adafruit.com/products/391
These displays use I2C to communicate, 2 pins are required to
interface
Adafruit invests time and resources providing this open source code,
please support Adafruit and open-source hardware by purchasing
products from Adafruit!
Written by Limor Fried/Ladyada for Adafruit Industries.
BSD license, all text above must be included in any redistribution
****************************************************/
// Connect VCC of the BMP085 sensor to 3.3V (NOT 5.0V!)
// Connect GND to Ground
// Connect SCL to i2c clock - on "168/"328 Arduino Uno/Duemilanove/etc thats Analog 5
// Connect SDA to i2c data - on "168/"328 Arduino Uno/Duemilanove/etc thats Analog 4
// EOC is not used, it signifies an end of conversion
// XCLR is a reset pin, also not used here
Adafruit_BMP085 bmp;
Void setup() {
Serial.begin(9600);
if (!bmp.begin()) {
Serial.println("Could not find a valid BMP085 sensor, check wiring!");
while (1) {}
}
}
Void loop() {
Serial.print("Temperature = ");
Serial.print(bmp.readTemperature());
Serial.println(" *C");
Serial.print("Pressure = ");
Serial.print(bmp.readPressure());
Serial.println(" Pa");
// Calculate altitude assuming "standard" barometric
// pressure of 1013.25 millibar = 101325 Pascal
Serial.print("Altitude = ");
Serial.print(bmp.readAltitude());
Serial.println(" meters");
Serial.print("Pressure at sealevel (calculated) = ");
Serial.print(bmp.readSealevelPressure());
Serial.println(" Pa");
// you can get a more precise measurement of altitude
// if you know the current sea level pressure which will
// vary with weather and such. If it is 1015 millibars
// that is equal to 101500 Pascals.
Serial.print("Real altitude = ");
Serial.print(bmp.readAltitude(101500
));
Serial.println(" meters");
Serial.println();
delay(500);
}
Данный скетч выводит
- Temperature = хх.хх *C — Температура в градусах Цельсия
- Pressure = хх Pa — Атмосферное давление в Паскалях
- Altitude = хх.хх meters — Высота в метрах
- Pressure at sealevel (calculated) = хх Pa — Атмосферное давление в Паскалях (относительно уровня моря (расчетная))
- Real altitude = хх.хх meters — Реальная высота (расчетная)
Для того чтобы выводить атмосферное давление в мм ртутного столбанадо изменить несколько строк
Serial.print ("Pressure = ");
Serial.print (bmp.readPressure() / 133.322); // Полученное значение в Па делим на 133,322 и получаем мм.рт.ст.
Serial.println (" mm"); // и соответственно меняем "Pa" на "mm"
Serial.print ("Pressure at sealevel (calculated) = ");
Serial.print (bmp.readSealevelPressure() / 133.322);
Serial.println (" mm");
Настройка датчика BMP180
Атмосферное давление зависит от места измерения, температуры воздуха и погоды. На уровне моря среднегодовое атмосферное давление составляет p н = 1013.25 мбар = 101,325 кПа (нормальное давление) при среднегодовой температуре 15°С. И при подъеме на каждые 8 м атмосферное давление падает на 100 Па = 1 мбар.
Можно получить более точное измерение высоты. Если мы знаем, текущее давление над уровнем моря для наших координат. Для этого надо узнать нашу реальную высоту над уровнем моря с помощью карт от Google, для этого перейдем по ссылке . В окне с картой от Google находим наше место положение и кликаем левой кнопкой мышки, для установки метки на карте, и получаем данные по высоте над уровнем моря для нашей точки. Также не забываем учесть на каком этаже мы находимся и прибавить высоту этажей нашим данным.
Нормальное атмосферное давление на уровне моря составляет приблизительно 101,3 кПа или 101325 Па. Проще для получения нужного значения воспользоваться онлайн калькулятором - Расчёт атмосферного давления на различных высотах , а для перевода из (мм рт. ст.)
в (Па)
есть простая формула Па = мм рт. ст.
* 133,322
. Для калибровки высоты нам потребуется внести изменения в строку
Serial . print (bmp . readAltitude (101500 ) ) ;
где вместо значения 101500 вводим своё рассчитанное значение.
Вещи, которых нужно остерегаться
Дайте ему воздух: Помните, что BMP180 необходим доступ окружающего воздуха для измерения его давления, так что не стоит его укладывать в герметичный корпус.
Но не слишком много воздуха: С другой стороны, воздействие быстро движущихся воздушных потоков или ветра могут вызвать кратковременные колебания давления, которые будут влиять ваши показания. Защетите устройство от сильных воздушных потоков.
Температурный режим: Потому что точное значение температуры необходимо для измерения давления, старайтесь не подвергать устройство резким изменениям температуры, и держите его подальше от горячих частей и других источников тепла.
Влага: BMP180 чувствителен к влаге и не должен контактировать с водой.
Свет: Удивительно, датчик BMP180 чувствителен к свету, который может войти в устройство через отверстие в верхней части чипа. Для достижения максимальной точности, следует оградить чип от окружающего света.
Всем доброго времени суток, ну что же... просто начнем!!! Эта статья о подключении датчика барометрического давления BMP180 к одноплатному компьютеру Arduino Uno , но не так то всё просто, как хотелось бы на первый взгляд. Выводить измеренные и преобразованные значения температуры мы будем на 7-ми сегментный дисплей на базе драйвера MAX7219 . И выводиться они будут в качестве бегущей строчки из двух преобразованных единиц измерения - это градусы Цельсия и градусы Фаренгейта.
Датчик BMP180 является не только датчиком барометрического давления, но и высокоточным датчиком температуры. Это очень чувствительный прибор, в конце статьи будет показано обзорное видео, посмотрев которое, можно будет убедиться насколько он чувствителен. Ну а далее, можно привести характеристики датчика BMP180 :
- Напряжение питания 3.3 вольт
- Потребляемый ток 5 мКА при частоте опроса 1 Hz
- Интерфейс подключения - I2C
- Разброс точности по измеренному давлению +-0.12 hPa (+-1 метр по высоте)
- Диапазон измерения температуры от -40*С до +85*С
- Диапазон измерения давления: от 300 до 1100 hPа
Пришло время подключить датчик к плате Arduino Uno , но так как у нас замеренные и преобразованные значения будут выводиться на 7-ми сегментный дисплей, то на нижеследующей схеме мы покажем полное подключение всех приборов, а также распиновку датчика BMP180 :
В общем то в схеме подключения нет ничего сложного, всё видно и понятно, следующим шагом перейдем к написанию скетча. Несколько важных моментов в реализации визуализации измеренных и преобразованных значений:
- Выводить на дисплей только преобразованные значения температуры (ниже описывается почему)
- Значения температуры должны быть реализованы с десятыми долями градуса(как это видно на картинке превью)
- Реализовать визуализацию в виде бегущей строки
- Обязательно наличие диагностических сообщений о состоянии датчика при включении и инициализации
- Используем библиотеку для работы с датчиком
Почему же всё таки выводить только значения температуры... Конечно, хотелось бы охватить полностью все возможности датчика BMP180 , но для визуализации на 7-ми сегментном дисплее, потребуется задействовать более сложные символы для отображения в сообщениях "бегущей строки", чем те которые можно реально создать используя для модулей визуализации данного типа. Поэтому было решено отображать только преобразованные значения температуры, но и вообще в целом, обычно редко кто смотрит на показания атмосферного давления когда к примеру собирается на прогулку. И всё же - если кто-то захочет более тонко изучить работу с датчиком BMP180, то в подключаемой библиотеке есть два примера, которые могут более детально разъяснить как получать и преобразовывать давление и температуру при помощи данного датчика.
В итоге, был создан вот такой скетч, с комментариями разработчика:
#include "SFE_BMP180.h" #include "Wire.h" #include "LedControl.h" //Прототип функции для прокрутки сообщения msgScrolling() void msgScrolling(byte msg, int msgSize, int dScroll); //Прототип функции по обработке данных температуры //и подготовке сообщения void TmsgPreparation(double value, bool degree); //Создаём объект LC класса LedControl для работы с дисплеем LedControl LC = LedControl(12, 11, 10, 8); //Создаём объект BMP180Sensor класса SFE_BMP180 для работы с датчиком SFE_BMP180 BMP180Sensor; //Время задержки отрисовки символов при прокрутке const int delayScrolling = 300; //Сообщение "Инициализация датчика успешна" byte msgInitSuccess = {91, 79, 21, 91, 29, 5, 16, 21, 16, 15, 0, 91, 28, 13, 13, 79, 91, 91}; //Сообщение "Инициализация датчика безуспешна" byte msgInitFail = {91, 79, 21, 91, 29, 5, 16, 21, 16, 15, 0, 71, 119, 48, 14}; //Массив численных символов без точки byte Digit = {126, 48, 109, 121, 51, 91, 95, 112, 127, 123}; //Массив численных символов с точкой byte pDigit = {254, 176, 237, 249, 179, 219, 223, 240, 255, 251}; //Символьные знаки byte deg = 99; //Символ "градуса" byte C = 78; //Символ "С" - Цельсий byte F = 71; //Символ "F" - Фаренгейт byte S = 1; //Символ "-" - знак минуса(если измеренное значение ниже нуля) void setup() { //Устройство(7-ми сегментный дисплей) выводим из спящего режима LC.shutdown(0, false); //Установить яркость дисплея на 8 //Всего возможных режимов яркости от 0 до 15 LC.setIntensity(0, 8); //Очистить дисплей LC.clearDisplay(0); //Инициализация датчика на шине I2C if(BMP180Sensor.begin()) { //Сообщение на прокрутку - инициализация датчика успешна msgScrolling(msgInitSuccess, sizeof(msgInitSuccess), delayScrolling); } else { while(true) { //Сообщение на прокрутку - инициализация датчика безуспешна msgScrolling(msgInitFail, sizeof(msgInitFail), delayScrolling); } } } void loop() { char status; double T, tCelsius, tFahrenheit; //Начинаем измерения температуры //функция startTemperature() возвращает количество миллисекунд //с начала процесса измерения, если процесс измерения прошел правильно, //сохраним это значение в переменную status //Если функция возвращает 0 то процесс измерения прошел неправильно status = BMP180Sensor.startTemperature(); if(status != 0) { //Подождать то самое количество миллисекунд delay(status); //Получить замеренное и обработанное значение температуры //в градусах Цельсия, и сохранить в переменной Т //функция getTemperature() возвращает 1 если вызов её //прошел успешно, и 0 если функция не смогла инициализировать //переменную Т измеренным значением status = BMP180Sensor.getTemperature(T); if(status != 0) { //Присвоение значения переменным //и обработка градуировок для шкалы Фаренгейта tCelsius = T; tFahrenheit = (9.0 / 5.0) * T + 32.0; } } //Обработка значения и //подготовка сообщения - температура TmsgPreparation(tCelsius, false); TmsgPreparation(tFahrenheit, true); } //Здесь собственно сама функция для прокрутки готовых сообщений //справа - налево /* * Параметры: * byte msg - указатель на массив символьных данных * int msgSize - размер массива символьных данных * int dScroll - задержка прокрутки(сдвига сообщения влево) * в миллисекундах */ void msgScrolling(byte msg, int msgSize, int dScroll) { for(int i = 0; i < 8 + msgSize; i ++) { for(int n = i, j = 0; n >= 0, j < msgSize; n --, j ++) { LC.setRow(0, n, msg[j]); LC.setRow(0, n - 1, B00000000); } delay(dScroll); } } /* * Здесь функция подготовки сообщения, прежде чем оно будет выведено * для прокрутки на дисплее. Параметры: * double value - значение температуры двойной степени точности * bool degree - флаг для определения шкалы градуирования * если false - значит градусы Цельсия * если true - значит градусы Фаренгейта */ void TmsgPreparation(double value, bool degree) { //Приводим к абсолютному значению и сохраняем в переменной T //Это унифицирует значение и сократит код функции вдвое double T = abs(value); //Здесь значение фильтруется, если есть отклонение на пол градуса //от нуля то всё равно формировать сообщение что температура равна 0 //Итак, если замеренная температура меньше 0.5 то ставим 0 if(T < 0.5) { //Резервируем символьный массив на три символа byte preMsg; //Первый символ - это естественно 0 preMsg = Digit; //Второй символ - это сгенерированный символ "градус" preMsg = deg; //Проверка флага градуировки if(degree) { //Если true - то это градусы Фаренгейта //и третий символ в массиве будет содержать //сгенерированный символ F(код 71) preMsg = F; } else { //Иначе, если true - то это градусы Цельсия //и третий символ в массиве будет содержать //сгенерированный символ С(код 78) preMsg = C; } //Отправляем указатель на проинициализированный символьный массив preMsg //в качестве первого параметра функции для прокрутки сообщений //второй параметр - это размер символьного массива preMsg //третий параметр - задержка сдвига(прокрутки влево) в миллисекундах msgScrolling(preMsg, sizeof(preMsg), delayScrolling); //После прокрутки сообщения покинуть тело функции return; } //Если больше 0.5 но меньше 1 if(T < 1) { byte preMsg; preMsg = pDigit; preMsg = Digit; preMsg = deg; if(degree) { preMsg = F; } else { preMsg = C; } //Здесь нужно знать показания температуры //Отрицательные или положительные, //если отрицательные - добавить отрисовку знака минус if(value < 0) { byte rdyMsg; //В первый байт массива символов сообщения //записываем знак rdyMsg = S; //Далее - слияние массивов в готовое сообщение for(int i = 1; i < sizeof(rdyMsg); i ++) { // rdyMsg[i] = preMsg; } msgScrolling(rdyMsg, sizeof(rdyMsg), delayScrolling); return; } else { msgScrolling(preMsg, sizeof(preMsg), delayScrolling); return; } } //Если больше 1 но меньше 10 if(T < 10) { byte preMsg; preMsg = pDigit; preMsg = Digit; preMsg = deg; if(degree) { preMsg = F; } else { preMsg = C; } if(value < 0) { byte rdyMsg; //В первый байт массива символов сообщения //записываем знак rdyMsg = S; //Далее - слияние массивов в готовое сообщение for(int i = 1; i < sizeof(rdyMsg); i ++) { // rdyMsg[i] = preMsg; } msgScrolling(rdyMsg, sizeof(rdyMsg), delayScrolling); return; } else { msgScrolling(preMsg, sizeof(preMsg), delayScrolling); return; } } //Если больше 10 но меньше 100 if(T < 100) { byte preMsg; preMsg = Digit; preMsg = pDigit; preMsg = Digit; preMsg = deg; if(degree) { preMsg = F; } else { preMsg = C; } if(value < 0) { byte rdyMsg; //В первый байт массива символов сообщения //записываем знак rdyMsg = S; //Далее - слияние массивов в готовое сообщение for(int i = 1; i < sizeof(rdyMsg); i ++) { // rdyMsg[i] = preMsg; } msgScrolling(rdyMsg, sizeof(rdyMsg), delayScrolling); return; } else { msgScrolling(preMsg, sizeof(preMsg), delayScrolling); return; } } //Если больше 100 но меньше 1000 if(T < 1000) { byte preMsg; preMsg = Digit; preMsg = Digit; preMsg = pDigit; preMsg = Digit; preMsg = deg; if(degree) { preMsg = F; } else { preMsg = C; } if(value < 0) { byte rdyMsg; //В первый байт массива символов сообщения //записываем знак rdyMsg = S; //Далее - слияние массивов в готовое сообщение for(int i = 1; i < sizeof(rdyMsg); i ++) { // rdyMsg[i] = preMsg; } msgScrolling(rdyMsg, sizeof(rdyMsg), delayScrolling); return; } else { msgScrolling(preMsg, sizeof(preMsg), delayScrolling); return; } } }
Еще хотелось бы сказать, что в стандартной библиотеке LedControl не было найдено функций прокрутки, может быть мы будем теми кто дополнит эту библиотеку? Что же, всё зависит от пожеланий наших посетителей, комментируйте, пробуйте, задавайте вопросы... Ждем ваших отзывов. Видео работы скетча также прилагается к этой статье, смотрим результаты работы скетча:
BMP085 – это сенсор для контроля барометрического давления (кроме этого, он еще контролирует и температуру).
Датчик используется во многих проектах, в том числе и с использованием Arduino, так как у него практически нет аналогов. Кроме того, стоит он тоже недорого. Первый вопрос, который возникает: а зачем кому-то мерять атмосферное давление? На то есть две причины. Первая - контролировать высоту над уровнем моря. С увеличением высоты над уровнем моря, давление падает. Очень удобно в походах, в качестве альтернативы GPS навигаторам. Кроме того, показатель атмосферного давления используют для прогнозирования погоды.
На смену BMP085 в свое время пришел датчик BMP180, который подключается к Arduino и другим микроконтроллерам так же как и его предшественник, но при этом меньше и стоит дешевле.
Технические характеристики BMP085
- Диапазон чувствительности: 300-1100 гПа (9000 м - 500 м над уровнем моря);
- Разрешающая способность: 0.03 гПа / 0.25 м;
- Рабочая температура -40 до +85°C, точность измерения температуры +-2°C;
- Подключение по i2c;
- V1 на модуле использует 3.3 В питания и питания логики;
- V2 на модуле использует 3.3-5 В питание и питание логики;
После перезагрузки Arduino IDE, можете запустить первый скетч-пример, код которого приведен ниже:
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BMP085_U.h>
Adafruit_BMP085_Unified bmp = Adafruit_BMP085_Unified(10085);
void setup(void)
Serial.begin(9600);
Serial.println("Pressure Sensor Test"); Serial.println("");
/* Инициализируем сенсор */
if(!bmp.begin())
/* Если появилась надпись: "There was a problem detecting the BMP085 ...",
Проверьте правильность подключения сенсора */
Serial.print("Ooops, no BMP085 detected ... Check your wiring or I2C ADDR!");
sensors_event_t event;
bmp.getEvent(&event);
/* отображаем результаты (барометрическое давление измеряется в гПа) */
if (event.pressure)
/* Отображаем атмосферное давление в гПа */
Serial.print("Pressure: "); Serial.print(event.pressure); Serial.println(" hPa");
Открываем окно серийного монитора (скорость передачи данных - 9600). Наш скетч должен выводить данные о давлении в гПа (гектопаскалях). Можно проверить работоспособность сенсора, нажав пальцем на сенсор. На рисунке показаны значения давления после нажатия пальцем.
Измерение высоты над уровнем моря
Вы наверняка знаете, что давление падает с увеличением высоты. То есть, мы можем рассчитать высоту, зная давление и температуру. Опять таки, математику мы оставим за кадром. Если вам интересны расчеты, можете ознакомиться с ними на этой странице Википедии .
В примере, который приведен ниже будет использована дополнительная библиотека Arduino. Для расчета высоты с помощью датчика BMP085, обновите функцию "void loop()". Необходимые изменения скетча приведены в скетче ниже. В результате вы получите значение температуры на основании уровня давления и значения температуры.
/* создаем новое событие (event) для сенсора */
sensors_event_t event;
bmp.getEvent(&event);
/* отображаем результаты (барометрическое давление в гПа) */
if (event.pressure)
/* отображаем атмосферное давление в гПа */
Serial.print("Pressure: ");
Serial.print(event.pressure);
Serial.println(" hPa");
/* для расчета высоты с определенной точностью, необходимо знать *
* среднее давление и температуру окружающей среды
* в градусах по цельсию в момент снятия показаний*
* если у вас нет этих данных, можно использовать "значение по умолчанию",
* которое равно 1013.25 гПа (это значение определено как
* SENSORS_PRESSURE_SEALEVELHPA *
* в файле sensors.h). Но в результаты будут не точными*
* необходимые значения можно найти на сайтах с прогнозами температур*
* или на ресурсах информационных центров при больших аэропортах*
* например, для Париже, Франция, можно найти текущее среднее значение давления*
* по на сайте: http://bit.ly/16Au8ol */
/* получаем текущее значение температуры с датчика BMP085 */
float temperature;
bmp.getTemperature(&temperature);
Serial.print("Temperature: ");
Serial.print(temperature);
Serial.println(" C");
/* конвертируем полученные данные в высоту */
/* обновляем следующую строку, отображая текущие значения */
float seaLevelPressure = SENSORS_PRESSURE_SEALEVELHPA;
Serial.print("Altitude: ");
Serial.print(bmp.pressureToAltitude(seaLevelPressure,
Serial.println(" m");
Serial.println("");
Serial.println("Sensor error");
Запускаем скетч и видим рассчитанную высоту над уровнем моря.
Точность показаний BMP085 можно значительно увеличить, уточнив среднестатистическое значение давления, которое меняется в зависимости от погоды. Каждый 1 гПа давления, который мы не учли, приводит к ошибке в 8.5 метра!
На рисунке ниже приведены значения давлений с одного из информационных ресурсов европейского аэропорта. Желтым цветом выделено значение давления, которое нам можно использовать для уточнения результатов.
Изменим в нашем скетче следующую строку, записав в ней актуальное значение (1009 гПа):
float seaLevelPressure = 1009;
В результате мы получим несколько другие результаты:
Совет: когда вы уточняете давление, не забудьте привести используемые данные к гПа.
Использование BMP085 (API v1)
Повторимся в очередной раз: для того, чтобы узнать давление и высоту над уровнем моря, надо провести некоторые расчеты. Но все они уже включены в библиотеку Adafruit_BMP085 Arduino Library (API v1), скачать которые можно ссылке .
После установки библиотек, необходимо перезагрузить Arduino IDE
После перезагрузки можете запустить первый скетч-пример:
#include <Wire.h>
Adafruit_BMP085 bmp;
Serial.begin(9600);
Serial.println(" *C");
Serial.print("Pressure = ");
Serial.println(" Pa");
Serial.println();
После прошивки вашего Arduino, откройте серийный монитор. Установите скорость обмена данными на 9600. Скетч будет выводить температуру в градусах по Цельсию и давление в паскалях. Если вы приложите палец к чувствительному элементу датчика, температура и давление увеличатся:
Измерение высоты над уровнем моря (API v1)
Для контроля высоты над уровнем моря, достаточно просто запустить скетч, который приведен ниже:
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_BMP085.h>
Adafruit_BMP085 bmp;
Serial.begin(9600);
Serial.print("Temperature = ");
Serial.print(bmp.readTemperature());
Serial.println(" *C");
Serial.print("Pressure = ");
Serial.print(bmp.readPressure());
Serial.println(" Pa");
// рассчитываем высоту над уровнем моря, отталкиваясь от значений
//"стандартного" барометрического давления, равного 1013.25 милибар = 101325 Паскаль
Serial.print("Altitude = ");
Serial.print(bmp.readAltitude());
Serial.println(" meters");
Serial.println();
Запускаем скетч для отображения результатов:
Судя по показаниям выше, мы находимся на высоте -21.5 метра относительно уровня моря. Но ведь мы знаем, что находимся над морем! Вспоминаем о той же проблеме, что и при использовании API V2. Надо учесть погоду! Ок. Предположим, мы нашли качественный метеорогический веб-сайт и давление составляет 101,964 Па. Открываем пример Examples->BMP085test в Arduino IDE и правим строку, которая выделена на рисунке ниже:
В эту строку надо ввести данные текущего давления. После нового запуска, вы обнаружите, что данные разительно поменялись и у нас получилось 29.58 метров со знаком плюс, что гораздо больше похоже на правду.
Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!