المشاركات
Sensing Barometric Pressure
BMP085
اليوم سيكون موضوع تدوينتي هو الحساس BMP085 و هو حساس يستخدم لقراءة الضغط الجوي , و يعتمد على البروتوكول I2C في التخاطب مع المتحكم الأصغري .
يتميز BMP085 لعدة مزايا منها :
1) يعطي مدى ضغط جوي من (300-1100)hPa أي من( -500, 9000) meter
2) فولتية تشغيل منخفضة (1.8V-3.6V ).
3)استهلاك متدني للطاقة
4) له خاصية خطية , تجعل دقة القراءة عالية جداً (0.06hPa) أي تقريباً 0.5 متر ! .
5) الدقة Resolution عالية جداً (0.03hPa ~ 0.25m )
6) استخدام البروتوكول I2C
7) منخفض التكلفة مقارنة بأنواع أخرى
كل هذا المميزات المتوفرة في هذا الحساس , تجعلنا قادرين على التعامل معه من أجل معرفة الضغط الجوي .
السؤال الآن , لماذا يتوجب علينا الضغط الجوي ؟
قد يكون له العديد من الأسباب , و أهم سبب أراه شخصياً هو قدرتنا على التنبؤ بالحالة الجوية , لذلك نسمع غالباً المتنبئ الجوي يذكر الضغط الجوي في كل نشرة جوية " منخفض جوي أو مرتفع جوي " .
حسناً لنلقي نظرة على الحساس BMP085 من حيث مداخله
Vcc : هو مدخل التغذية , و يغذى من مصدر 3.3 فولت من بطاقة الأردوينو , تذكر أن لا تغذي هذا الحساس من مصدر أكبر من 3.6 فولت لأنه سيتسبب بتخريبه .
SDA: هو مربط البيانات في الحساس , و تنتقل عبره البيانات من و إلى المتحكم , و بما أننا نتحدث عن البروتوكول I2C لذلك يوصل هذا المربط مع الرجل A4 ببطاقة الأردوينو .
SCL: هو دخل الساعة الذي ستتغير الأوامر و البيانات اعتماداً على قدح هذا المربط , و يربط مع الرجل A5 ببطاقة الأردوينو .
Gnd: و هو الأرضي , و يشبك مع سالب مصدر التغذية.
الرجلان المتبقيتان XCLR و EOC هما مدخلي التصفير و انهاء وقت انتظار الأوامر , لن نستعملها هنا .
و التوصيل كما في الشكل ادناه :
 |
| this Schematic are taken from Ladyada tutorial which you can find it on this link http://learn.adafruit.com/bmp085/wiring-the-bmp085 |
التوصيل سهل , أليس كذلك
المعدات التي سنحتاجها لإجراء هذه التجربة سهلة جداً .
1) بطاقة اردوينو
2) الحساس BMP085
3) اسلاك توصيل
4) لوحة تعليمية مثقوبة BreadBoard
البرنامج :
بعد الأنتهاء من توصيل الحساس BMP085 مع بطاقة الأردوينو , سنبدأ بالبرمجة و سأتبع طريقتين بالبرمجة
1) باستخدام مكتبة wire.h الخاصة بالبروتوكول I2C فقط .
2) باستخدام مكتبة wire.h و مكتبة خاصة لهذا الحساس BMP85.h و أنا أفضلها بالتعامل مع هذا الحساس .
1) باستخدام مكتبة wire.h الخاصة بالبروتوكول I2C فقط .
سيحتوي هذا البرنامج على معادلات رياضية معقدة نوعاً ما , مردها للمعادلة الرياضية التي سنحتاجها لمعالجة إشارة الحساس و التي تساوي :
و كل حد من حدود المعادلة أعلاه هي :
و من النشرة الفنية نعرف أن عنوان هذا الحساس هو 0x77 , هذا العنوان مهم جداً للتواصل بين المتحكم و الحساس .
الكود موجود هنا :
//......................................................................
// this code was written on bilder blog , More information
// http://bildr.org/2011/06/bmp085-arduino/
//Arduino 1.0+ Only //Arduino 1.0+ Only /*Based largely on code by Jim Lindblom Get pressure, altitude, and temperature from the BMP085. Serial.print it out at 9600 baud to serial monitor. */ #include <Wire.h> #define BMP085_ADDRESS 0x77 // I2C address of BMP085 const unsigned char OSS = 0; // Oversampling Setting // Calibration values int ac1; int ac2; int ac3; unsigned int ac4; unsigned int ac5; unsigned int ac6; int b1; int b2; int mb; int mc; int md; // b5 is calculated in bmp085GetTemperature(...), this variable is also used in bmp085GetPressure(...) // so ...Temperature(...) must be called before ...Pressure(...). long b5; void setup(){ Serial.begin(9600); Wire.begin(); bmp085Calibration(); } void loop() { float temperature = bmp085GetTemperature(bmp085ReadUT()); //MUST be called first float pressure = bmp085GetPressure(bmp085ReadUP()); float atm = pressure / 101325; // "standard atmosphere" float altitude = calcAltitude(pressure); //Uncompensated caculation - in Meters Serial.print("Temperature: "); Serial.print(temperature, 2); //display 2 decimal places Serial.println("deg C"); Serial.print("Pressure: "); Serial.print(pressure, 0); //whole number only. Serial.println(" Pa"); Serial.print("Standard Atmosphere: "); Serial.println(atm, 4); //display 4 decimal places Serial.print("Altitude: "); Serial.print(altitude, 2); //display 2 decimal places Serial.println(" M"); Serial.println();//line break delay(1000); //wait a second and get values again. } // Stores all of the bmp085's calibration values into global variables // Calibration values are required to calculate temp and pressure // This function should be called at the beginning of the program void bmp085Calibration() { ac1 = bmp085ReadInt(0xAA); ac2 = bmp085ReadInt(0xAC); ac3 = bmp085ReadInt(0xAE); ac4 = bmp085ReadInt(0xB0); ac5 = bmp085ReadInt(0xB2); ac6 = bmp085ReadInt(0xB4); b1 = bmp085ReadInt(0xB6); b2 = bmp085ReadInt(0xB8); mb = bmp085ReadInt(0xBA); mc = bmp085ReadInt(0xBC); md = bmp085ReadInt(0xBE); } // Calculate temperature in deg C float bmp085GetTemperature(unsigned int ut){ long x1, x2; x1 = (((long)ut - (long)ac6)*(long)ac5) >> 15; x2 = ((long)mc << 11)/(x1 + md); b5 = x1 + x2; float temp = ((b5 + 8)>>4); temp = temp /10; return temp; } // Calculate pressure given up // calibration values must be known // b5 is also required so bmp085GetTemperature(...) must be called first. // Value returned will be pressure in units of Pa. long bmp085GetPressure(unsigned long up){ long x1, x2, x3, b3, b6, p; unsigned long b4, b7; b6 = b5 - 4000; // Calculate B3 x1 = (b2 * (b6 * b6)>>12)>>11; x2 = (ac2 * b6)>>11; x3 = x1 + x2; b3 = (((((long)ac1)*4 + x3)<<OSS) + 2)>>2; // Calculate B4 x1 = (ac3 * b6)>>13; x2 = (b1 * ((b6 * b6)>>12))>>16; x3 = ((x1 + x2) + 2)>>2; b4 = (ac4 * (unsigned long)(x3 + 32768))>>15; b7 = ((unsigned long)(up - b3) * (50000>>OSS)); if (b7 < 0x80000000) p = (b7<<1)/b4; else p = (b7/b4)<<1; x1 = (p>>8) * (p>>8); x1 = (x1 * 3038)>>16; x2 = (-7357 * p)>>16; p += (x1 + x2 + 3791)>>4; long temp = p; return temp; } // Read 1 byte from the BMP085 at 'address' char bmp085Read(unsigned char address) { unsigned char data; Wire.beginTransmission(BMP085_ADDRESS); Wire.write(address); Wire.endTransmission(); Wire.requestFrom(BMP085_ADDRESS, 1); while(!Wire.available()) ; return Wire.read(); } // Read 2 bytes from the BMP085 // First byte will be from 'address' // Second byte will be from 'address'+1 int bmp085ReadInt(unsigned char address) { unsigned char msb, lsb; Wire.beginTransmission(BMP085_ADDRESS); Wire.write(address); Wire.endTransmission(); Wire.requestFrom(BMP085_ADDRESS, 2); while(Wire.available()<2) ; msb = Wire.read(); lsb = Wire.read(); return (int) msb<<8 | lsb; } // Read the uncompensated temperature value unsigned int bmp085ReadUT(){ unsigned int ut; // Write 0x2E into Register 0xF4 // This requests a temperature reading Wire.beginTransmission(BMP085_ADDRESS); Wire.write(0xF4); Wire.write(0x2E); Wire.endTransmission(); // Wait at least 4.5ms delay(5); // Read two bytes from registers 0xF6 and 0xF7 ut = bmp085ReadInt(0xF6); return ut; } // Read the uncompensated pressure value unsigned long bmp085ReadUP(){ unsigned char msb, lsb, xlsb; unsigned long up = 0; // Write 0x34+(OSS<<6) into register 0xF4 // Request a pressure reading w/ oversampling setting Wire.beginTransmission(BMP085_ADDRESS); Wire.write(0xF4); Wire.write(0x34 + (OSS<<6)); Wire.endTransmission(); // Wait for conversion, delay time dependent on OSS delay(2 + (3<<OSS)); // Read register 0xF6 (MSB), 0xF7 (LSB), and 0xF8 (XLSB) msb = bmp085Read(0xF6); lsb = bmp085Read(0xF7); xlsb = bmp085Read(0xF8); up = (((unsigned long) msb << 16) | ((unsigned long) lsb << 8) | (unsigned long) xlsb) >> (8-OSS); return up; } void writeRegister(int deviceAddress, byte address, byte val) { Wire.beginTransmission(deviceAddress); // start transmission to device Wire.write(address); // send register address Wire.write(val); // send value to write Wire.endTransmission(); // end transmission } int readRegister(int deviceAddress, byte address){ int v; Wire.beginTransmission(deviceAddress); Wire.write(address); // register to read Wire.endTransmission(); Wire.requestFrom(deviceAddress, 1); // read a byte while(!Wire.available()) { // waiting } v = Wire.read(); return v; } float calcAltitude(float pressure){ float A = pressure/101325; float B = 1/5.25588; float C = pow(A,B); C = 1 - C; C = C /0.0000225577; return C; }
البرنامج كبير و صعب شرحه لغير المحترفين بالبرمجة و لغير المطلع على النشرة الفنية الخاصة بهذا الحساس , على العموم هذا البرنامج يقوم بقراءة الضغط الجوي و يقيس الأرتفاع اعتماداً على هذا المنحنى الذي يبين العلاقة بين الضغط و الأرتفاع
كل فكرة البرنامج هي عمل معايرة لقيم الحرارة و الضغط المأخوذة من الحساس و أدخالها في جملة المعايرة و القيام بالعمليات الحسابية اللازمة لأخذ القيمة النهائية .
حسناً لننتقل للجزء الثاني .
2) باستخدام مكتبة wire.h و مكتبة خاصة لهذا الحساس
قم بتحميل المكتبة من هذا الرابط Library Download و قم بتحميل المكتبة كملف مضغوط x.zip "ستجده اعلى يسار الشاشة" ثم قم بفك الضغط و وضع المكتبة في مسار المكتبات داخل ملف الأردوينو " تأكد من أن اسم المجلد الذي ستضعه هو(Adafruit_BMP085 ) لانه غير ذلك لن تعمل المكتبة !" و شغل البرنامج الذي يأتي كمثال مع المكتبة .
سأنهي التدوينة بتوضيح الآتي ,عند تطبيق البرنامج و رغبتنا في معرفة الأرتفاع الذي نتواجد عليه الآن , يمكننا أضافة أمر لقراءة الأرتفاع لكنه في بادئ الأمر سيعطي خطأ واضحاً في القراءة , فما سبب ذلك ؟
يختلف الموقع altitude بالنسبة للضغط , لأعتماد ذلك على درجة الحرارة "أو حالة الطقس" , الضغط عند مستوى سطح البحر متغير أعتماداً على تغير الطقس , إذن ما العمل ؟
البرنامج الموجود مع المكتبة يعطي الموقع الدقيق الذي أنت فيه إذا تم ضبط قيمة الضغط الجوي لسطح البحر داخل البرنامج .
يتم ذلك داخل الأمر
القيمة التي نضعها بين قوسين يمكن أخذها من أي موقع متخصص بالحالة الجوية على الأنترنت , أنا أخذت القيمة من هذا الموقع
ما ستحتاجه هو قيمة الضغط الجوي عند سطح البحر في هذه اللحظة
و هذه القيمة تساوي 101200Pa , نعوضها داخل القوس , فتظهر النتيجة أقرب للصحة .
أتمنى أن يكون ما قدمته اليوم مفيداً و شيقاً و أنتظر تعليقاتكم و مشاركاتكم حول الموضوع
تحياتي
يختلف الموقع altitude بالنسبة للضغط , لأعتماد ذلك على درجة الحرارة "أو حالة الطقس" , الضغط عند مستوى سطح البحر متغير أعتماداً على تغير الطقس , إذن ما العمل ؟
البرنامج الموجود مع المكتبة يعطي الموقع الدقيق الذي أنت فيه إذا تم ضبط قيمة الضغط الجوي لسطح البحر داخل البرنامج .
يتم ذلك داخل الأمر
ما ستحتاجه هو قيمة الضغط الجوي عند سطح البحر في هذه اللحظة
أتمنى أن يكون ما قدمته اليوم مفيداً و شيقاً و أنتظر تعليقاتكم و مشاركاتكم حول الموضوع
تحياتي
جميل .. احسنت
ردحذف