Čidlo MPL3115A2 měří atmosferický tlak, teplotu a nadmořskou výšku. Jedná se o přesnější variantu čidla MPL115A2. Je možné ho sehnat například na rpishop.cz.
Doporučuji koupit verzi z Adafruit (modrá varianta). Není k ní potřeba nic dalšího. Podle toho, co jsem našel na internetu, tak verze od SparkFun (červená varianta) bude asi potřebovat nějaké přídavné odpory (330Ω), které se budou muset zařadit mezi čidlo a Raspberry na pinech SDA a SCL.
Měřící rozsah tlakového čidla je 500-1100 hPa, což na měření atmosferického tlaku v našich zeměpisných končinách naprosto vyhovuje.
Jak tedy toto čidlo připojit k Raspberry Pi?
K připojení čidla nejsou potřeba žádné přídavné odpory. Prostě se jen připájí pinový nástavec a drátovými propojkami (alza.cz nebo rpishop.cz) se připojí k Raspberry Pi.
Schéma připojení je naznačeno na obrázku.
Hlavně je důležité připojit piny SDA a SCL ke správným pinům na Raspberry Pi (piny 3 a 5). Tyto dva jsou totiž určeny pro připojování I2C zařízení.
Načtení hodnoty z čidla.
sudo raspi-config
Vyberte možnost 5 Interfacing Options a v následujícím menu P5 I2C. Na otázku, zda chcete povolit ARM I2C interface odpovězte Yes 🙂.
Po povolení bude potřeba Raspberry restartovat. Pokud restart nespustí přímo raspi-config tak použijte příkaz
sudo reboot
Otestovat si připojení čidla je možné pomocí příkazu
gpio i2cd -y 1
Ve výpisu by se mělo vyskytovat číslo 60. To je totiž jeho adresa 7-bitová I2C adresa.
Nikde se mi nepodařilo najít postup, jak jen tak cvičně načíst hodnoty z čidla.
Jediné, co jsem nalezl je python script, který načtení a výpis zařídí.
https://github.com/ControlEverythingCommunity/MPL3115A2/blob/master/Python/MPL3115A2.py
Program v Pythonu
Zkoušel jsem tento script a funguje bez problémů. Jen jedna věc mě zarazila 🙂. Když se teplota v meteostanici dostala pod 0, tak najednou čidlo vykazovalo teploty kolem 250 stupňů celsia a to asi není dobře 🙂.
Řešení je ale jednoduché. Čidlo používá pro hodnotu teploty doplňkový kód a s tím autor programu nepočítal. Aby i záporné hodnoty byli správně, je nutné doplnit odečtení 256 v případě, že teplota překročí hodnotu 128°C.
Program po zohlednění doplňkového kódu je
import time
import smbus
def read_temp_and_presure():
bus = smbus.SMBus(1)
# MPL3115A2 address, 0x60(96)
# Select control register, 0x26(38)
# 0xB9(185) Active mode, OSR = 128, Altimeter mode
time.sleep(1)
bus.write_byte_data(0x60, 0x26, 0xB9)
# MPL3115A2 address, 0x60(96)
# Select data configuration register, 0x13(19)
# 0x07(07) Data ready event enabled for altitude, pressure, temperature
bus.write_byte_data(0x60, 0x13, 0x07)
# MPL3115A2 address, 0x60(96)
# Select control register, 0x26(38)
# 0xB9(185) Active mode, OSR = 128, Altimeter mode
bus.write_byte_data(0x60, 0x26, 0xB9)
time.sleep(1)
# MPL3115A2 address, 0x60(96)
# Read data back from 0x00(00), 6 bytes
# status, tHeight MSB1, tHeight MSB, tHeight LSB, temp MSB, temp LSB
data = bus.read_i2c_block_data(0x60, 0x00, 6)
# Convert the data to 20-bits
tHeight = ((data[1] * 65536) + (data[2] * 256) + (data[3] & 0xF0)) / 16
temp = ((data[4] * 256) + (data[5] & 0xF0)) / 16
altitude = tHeight / 16.0
cTemp = temp / 16.0
# Negative numbers are in Ones' complement
if cTemp > 128:
cTemp = 256 - cTemp
fTemp = cTemp * 1.8 + 32
# MPL3115A2 address, 0x60(96)
# Select control register, 0x26(38)
# 0x39(57) Active mode, OSR = 128, Barometer mode
bus.write_byte_data(0x60, 0x26, 0x39)
time.sleep(1)
# MPL3115A2 address, 0x60(96)
# Read data back from 0x00(00), 4 bytes
# status, pres MSB1, pres MSB, pres LSB
data = bus.read_i2c_block_data(0x60, 0x00, 4)
# Convert the data to 20-bits
pres = ((data[1] * 65536) + (data[2] * 256) + (data[3] & 0xF0)) / 16
pressure = (pres / 4.0) / 100.0
return pressure, altitude, cTemp, fTemp
while True:
print(read_temp_and_presure())
time.sleep(60)
Další věcí, kterou je potřeba vyřešit je, že čidlo měří atmosferický tlak v dané nadmořské výšce (dle umístění meteostanice) a za dané teploty. Všechny běžné meteostanice ale přepočítavají tlak na hladinu moře a teplotu 0°C. Aby byly údaje porovnatelné. Takže pokud Vás nezajímá tlak přesný, ale přepočtený, je nutné tento přepočet také doplnit. Já ho doplnil až v PHP scriptu, který data zobrazuje, abych si nepoškozoval naměřené hodnoty. Údaje pro tento přepočet ale čidlo poskytuje všechny, které jsou potřeba.
Vzorec pro přepočet atmosferického tlaku na hladinu moře
P0 = P * ((1 – ((0,0065 * Alt) / (Temp + 0,0065 * Alt + 273,15))) ^ -5,257)
P0 je tlak přepočtený na hladinu moře.
P je tlak naměřený meteostanicí.
Alt je nadmořská výška ve které je umístěna meteostanice.
Temp je teplota naměřená meteostanicí.
A PHP script pro výpočet
$correction = (1 - ((0.0065 * $altitude) / ($temperature + (0.0065 * $altitude) + 273.15)));
$correction = $correction ** (-5.257);
$sea_level_pressure = $pressure * $correction;
Příklad se zápisem hodnot do databáze
Specifikace čidla:
Napájení 3.0 – 5.5 V
Tlakový rozsah 500 – 1100 hPa
Zdroje:
https://github.com/ControlEverythingCommunity/MPL3115A2/blob/master/Python/MPL3115A2.py
http://www.observatore.cz/calc/Psta2Psea.html
https://www.adafruit.com/product/1893
