การวัดอุณหภูมิและความชื้นโดยใช้ HTS221 และ Raspberry Pi: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

HTS221 เป็นเซ็นเซอร์ดิจิทัลแบบคาปาซิทีฟขนาดกะทัดรัดเป็นพิเศษสำหรับความชื้นสัมพัทธ์และอุณหภูมิ ประกอบด้วยองค์ประกอบการตรวจจับและวงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชันสัญญาณผสม (ASIC) เพื่อให้ข้อมูลการวัดผ่านอินเทอร์เฟซอนุกรมดิจิทัล เมื่อรวมเข้ากับคุณสมบัติมากมาย นี่เป็นหนึ่งในเซ็นเซอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการตรวจวัดความชื้นและอุณหภูมิที่สำคัญ

ในบทช่วยสอนนี้ มีการสาธิตการเชื่อมต่อโมดูลเซ็นเซอร์ HTS221 กับ raspberry pi และแสดงการเขียนโปรแกรมโดยใช้ภาษาไพ ธ อนด้วย ในการอ่านค่าความชื้นและอุณหภูมิ เราใช้ Raspberry Pi กับอะแดปเตอร์ I2C อะแดปเตอร์ I2C นี้ทำให้การเชื่อมต่อกับโมดูลเซ็นเซอร์ทำได้ง่ายและเชื่อถือได้มากขึ้น

ขั้นตอนที่ 1: ฮาร์ดแวร์ที่จำเป็น:

วัสดุที่เราต้องการเพื่อให้บรรลุเป้าหมายประกอบด้วยส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ต่อไปนี้:

1. HTS221

2. ราสเบอร์รี่ปี่

3. สายเคเบิล I2C

4. I2C Shield สำหรับราสเบอร์รี่ pi

5. สายเคเบิลอีเธอร์เน็ต

ขั้นตอนที่ 2: การเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์:

ส่วนการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์โดยทั่วไปจะอธิบายการเชื่อมต่อสายไฟที่จำเป็นระหว่างเซ็นเซอร์และราสเบอร์รี่ pi ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นพื้นฐานในขณะที่ทำงานกับระบบใด ๆ สำหรับเอาต์พุตที่ต้องการ ดังนั้น การเชื่อมต่อที่จำเป็นมีดังนี้:

HTS221 จะทำงานบน I2C นี่คือตัวอย่างไดอะแกรมการเดินสาย ซึ่งสาธิตวิธีเชื่อมต่อแต่ละอินเทอร์เฟซของเซ็นเซอร์

นอกกรอบ บอร์ดได้รับการกำหนดค่าสำหรับอินเทอร์เฟซ I2C ดังนั้นเราขอแนะนำให้ใช้การเชื่อมต่อนี้หากคุณไม่เชื่อเรื่องพระเจ้า

สิ่งที่คุณต้องมีคือสี่สาย! ต้องใช้พิน Vcc, Gnd, SCL และ SDA เพียงสี่การเชื่อมต่อเท่านั้น และเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิล I2C

การเชื่อมต่อเหล่านี้แสดงให้เห็นในภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 3: รหัสสำหรับการวัดอุณหภูมิและความชื้น:

ข้อดีของการใช้ raspberry pi คือ ให้ความยืดหยุ่นของภาษาการเขียนโปรแกรมที่คุณต้องการตั้งโปรแกรมบอร์ดเพื่อเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ ใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบของบอร์ดนี้ เรากำลังสาธิตการเขียนโปรแกรมในไพ ธ อนที่นี่ รหัสหลามสำหรับ HTS221 สามารถดาวน์โหลดได้จากชุมชน github ของเราที่ควบคุมทุกอย่างในชุมชน

เพื่อความสะดวกของผู้ใช้ เรากำลังอธิบายรหัสที่นี่ด้วย:

ในขั้นแรกของการเข้ารหัส คุณต้องดาวน์โหลดไลบรารี smbus ในกรณีของ python เนื่องจากไลบรารีนี้รองรับฟังก์ชันที่ใช้ในโค้ด ดังนั้น หากต้องการดาวน์โหลดห้องสมุด คุณสามารถไปที่ลิงก์ต่อไปนี้:

pypi.python.org/pypi/smbus-cffi/0.5.1

คุณสามารถคัดลอกโค้ดหลามที่ใช้งานได้สำหรับเซ็นเซอร์นี้จากที่นี่ด้วย:

นำเข้า smbus

เวลานำเข้า

# รับรถบัส I2C

รถบัส = smbus. SMBus(1)

# HTS221 ที่อยู่ 0x5F(95)

# เลือกการลงทะเบียนการกำหนดค่าเฉลี่ย 0x10 (16)

# 0x1B (27) ตัวอย่างอุณหภูมิเฉลี่ย = 256 ตัวอย่างเฉลี่ยความชื้น = 512

bus.write_byte_data(0x5F, 0x10, 0x1B)

# HTS221 ที่อยู่ 0x5F(95)

# เลือกควบคุม register1, 0x20(32)

# 0x85 (133) เปิดเครื่อง, อัปเดตอย่างต่อเนื่อง, อัตราการส่งข้อมูล = 1 Hz

bus.write_byte_data(0x5F, 0x20, 0x85)

เวลานอน(0.5)

# HTS221 ที่อยู่ 0x5F(95)

# อ่านค่าสอบเทียบจากหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนของอุปกรณ์

# ค่าสอบเทียบความชื้น

# อ่านข้อมูลย้อนหลังตั้งแต่ 0x30 (48), 1 byte

val = bus.read_byte_data(0x5F, 0x30)

H0 = วาล / 2

# อ่านข้อมูลย้อนหลังตั้งแต่ 0x31 (49), 1 byte

val = bus.read_byte_data(0x5F, 0x31)

H1 = วาล /2

# อ่านข้อมูลย้อนหลังจาก 0x36 (54), 2 ไบต์

val0 = bus.read_byte_data(0x5F, 0x36)

val1 = bus.read_byte_data(0x5F, 0x37)

H2 = ((val1 & 0xFF) * 256) + (val0 & 0xFF)

# อ่านข้อมูลย้อนหลังจาก 0x3A (58), 2 ไบต์

val0 = bus.read_byte_data(0x5F, 0x3A)

val1 = bus.read_byte_data(0x5F, 0x3B)

H3 = ((val1 & 0xFF) * 256) + (val0 & 0xFF)

# ค่าสอบเทียบอุณหภูมิ

# อ่านข้อมูลย้อนหลังตั้งแต่ 0x32 (50), 1 byte

T0 = bus.read_byte_data(0x5F, 0x32)

T0 = (T0 & 0xFF)

# อ่านข้อมูลย้อนหลังตั้งแต่ 0x32 (51), 1 byte

T1 = bus.read_byte_data(0x5F, 0x33)

T1 = (T1 & 0xFF)

# อ่านข้อมูลย้อนหลังตั้งแต่ 0x35 (53), 1 byte

ดิบ = bus.read_byte_data(0x5F, 0x35)

ดิบ = (ดิบ & 0x0F)

# แปลงค่าการปรับเทียบอุณหภูมิเป็น 10-bits

T0 = ((ดิบ & 0x03) * 256) + T0

T1 = ((ดิบ & 0x0C) * 64) + T1

# อ่านข้อมูลย้อนหลังจาก 0x3C (60), 2 ไบต์

val0 = bus.read_byte_data(0x5F, 0x3C)

val1 = bus.read_byte_data(0x5F, 0x3D)

T2 = ((val1 & 0xFF) * 256) + (val0 & 0xFF)

# อ่านข้อมูลย้อนหลังจาก 0x3E (62), 2 ไบต์

val0 = bus.read_byte_data(0x5F, 0x3E)

val1 = bus.read_byte_data(0x5F, 0x3F)

T3 = ((val1 & 0xFF) * 256) + (val0 & 0xFF)

# อ่านข้อมูลย้อนหลังตั้งแต่ 0x28 (40) พร้อมรีจิสเตอร์คำสั่ง 0x80 (128), 4 ไบต์

# msb ความชื้น, lsb ความชื้น, msb อุณหภูมิ, อุณหภูมิ lsb

ข้อมูล = bus.read_i2c_block_data(0x5F, 0x28 | 0x80, 4)

#แปลงข้อมูล

ความชื้น = (ข้อมูล[1] * 256) + ข้อมูล[0]

ความชื้น = ((1.0 * H1) - (1.0 * H0)) * (1.0 * ความชื้น - 1.0 * H2) / (1.0 * H3 - 1.0 * H2) + (1.0 * H0)

อุณหภูมิ = (ข้อมูล[3] * 256) + ข้อมูล[2]

ถ้าอุณหภูมิ > 32767:

อุณหภูมิ -= 65536

cTemp = ((T1 - T0) / 8.0) * (ชั่วคราว - T2) / (T3 - T2) + (T0 / 8.0)

fTemp = (cTemp * 1.8) + 32

# ส่งออกข้อมูลไปยังหน้าจอ

พิมพ์ "ความชื้นสัมพัทธ์: %.2f %%" %humidity

พิมพ์ "อุณหภูมิในเซลเซียส: %.2f C" %cTemp

พิมพ์ "อุณหภูมิเป็นฟาเรนไฮต์: %.2f F" %fTemp

ส่วนของรหัสที่กล่าวถึงด้านล่างประกอบด้วยไลบรารีที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการรหัสหลามที่ถูกต้อง

นำเข้า smbus

เวลานำเข้า

รหัสสามารถดำเนินการได้โดยพิมพ์คำสั่งที่กล่าวถึงด้านล่างในพรอมต์คำสั่ง

$> python HTS221.py

เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ยังแสดงในภาพด้านบนสำหรับการอ้างอิงของผู้ใช้

ขั้นตอนที่ 4: การใช้งาน:

HTS221 สามารถใช้ได้กับสินค้าอุปโภคบริโภคต่างๆ เช่น เครื่องทำความชื้นในอากาศและตู้เย็น เป็นต้น เซ็นเซอร์นี้ยังพบการใช้งานในขอบเขตที่กว้างขึ้น รวมถึงระบบอัตโนมัติในบ้านอัจฉริยะ ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม อุปกรณ์ระบบทางเดินหายใจ การติดตามทรัพย์สินและสินค้า