Đo độ ẩm và nhiệt độ bằng HTS221 và Raspberry Pi: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

HTS221 là một cảm biến kỹ thuật số điện dung siêu nhỏ gọn cho độ ẩm và nhiệt độ tương đối. Nó bao gồm một phần tử cảm biến và một mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng tín hiệu hỗn hợp (ASIC) để cung cấp thông tin đo lường thông qua các giao diện nối tiếp kỹ thuật số. Được tích hợp rất nhiều tính năng, đây là một trong những cảm biến thích hợp nhất cho các phép đo nhiệt độ và độ ẩm quan trọng.

Trong hướng dẫn này, trình diễn giao diện của mô-đun cảm biến HTS221 với raspberry pi và lập trình của nó bằng ngôn ngữ python cũng đã được minh họa. Để đọc các giá trị độ ẩm và nhiệt độ, chúng tôi đã sử dụng raspberry pi với bộ điều hợp I2C. Bộ điều hợp I2C này giúp kết nối với mô-đun cảm biến dễ dàng và đáng tin cậy hơn.

Bước 1: Yêu cầu phần cứng:

Các tài liệu mà chúng tôi cần để hoàn thành mục tiêu của mình bao gồm các thành phần phần cứng sau:

1. HTS221

2. Raspberry Pi

3. Cáp I2C

4. I2C Shield cho raspberry pi

5. Cáp Ethernet

Bước 2: Kết nối phần cứng:

Phần kết nối phần cứng về cơ bản giải thích các kết nối dây cần thiết giữa cảm biến và pi raspberry. Đảm bảo các kết nối chính xác là điều cần thiết cơ bản trong khi làm việc trên bất kỳ hệ thống nào để có kết quả đầu ra mong muốn. Vì vậy, các kết nối cần thiết như sau:

HTS221 sẽ hoạt động trên I2C. Đây là sơ đồ đấu dây ví dụ, minh họa cách đấu dây cho từng giao diện của cảm biến.

Ngoài ra, bo mạch được định cấu hình cho giao diện I2C, vì vậy, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng kết nối này nếu bạn không có kiến thức khác.

Tất cả những gì bạn cần là bốn dây! Chỉ cần bốn kết nối là chân Vcc, Gnd, SCL và SDA và chúng được kết nối với sự trợ giúp của cáp I2C.

Các kết nối này được thể hiện trong các hình trên.

Bước 3: Mã đo độ ẩm và nhiệt độ:

Lợi thế của việc sử dụng raspberry pi là cung cấp cho bạn sự linh hoạt của ngôn ngữ lập trình mà bạn muốn lập trình bo mạch để giao diện cảm biến với nó. Khai thác lợi thế này của bảng này, chúng tôi đang trình diễn ở đây lập trình của nó trong python. Bạn có thể tải xuống mã python cho HTS221 từ cộng đồng github của chúng tôi, đó là Cộng đồng Kiểm soát Mọi thứ.

Cũng như để người dùng dễ dàng sử dụng, chúng tôi cũng giải thích mã ở đây:

Là bước đầu tiên của quá trình viết mã, bạn cần tải xuống thư viện smbus trong trường hợp là python, vì thư viện này hỗ trợ các chức năng được sử dụng trong mã. Vì vậy, để tải thư viện, bạn có thể truy cập liên kết sau:

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

Bạn cũng có thể sao chép mã python đang hoạt động cho cảm biến này từ đây:

nhập khẩu smbus

thời gian nhập khẩu

# Nhận xe buýt I2C

bus = smbus. SMBus (1)

Địa chỉ # HTS221, 0x5F (95)

# Chọn thanh ghi cấu hình trung bình, 0x10 (16)

# 0x1B (27) Mẫu trung bình nhiệt độ = 256, Mẫu trung bình độ ẩm = 512

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

Địa chỉ # HTS221, 0x5F (95)

# Chọn thanh ghi điều khiển1, 0x20 (32)

# 0x85 (133) BẬT nguồn, Cập nhật liên tục, Tốc độ đầu ra dữ liệu = 1 Hz

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

time.sleep (0,5)

Địa chỉ # HTS221, 0x5F (95)

# Đọc các giá trị Hiệu chuẩn từ bộ nhớ không thay đổi của thiết bị

# Giá trị Hiệu chỉnh Độ ẩm

# Đọc lại dữ liệu từ 0x30 (48), 1 byte

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

H0 = val / 2

# Đọc lại dữ liệu từ 0x31 (49), 1 byte

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

H1 = val / 2

# Đọc lại dữ liệu từ 0x36 (54), 2 byte

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

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

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

# Đọc lại dữ liệu từ 0x3A (58), 2 byte

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

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

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

# Giá trị Hiệu chỉnh Nhiệt độ

# Đọc lại dữ liệu từ 0x32 (50), 1 byte

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

T0 = (T0 & 0xFF)

# Đọc lại dữ liệu từ 0x32 (51), 1 byte

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

T1 = (T1 & 0xFF)

# Đọc lại dữ liệu từ 0x35 (53), 1 byte

raw = bus.read_byte_data (0x5F, 0x35)

raw = (raw & 0x0F)

# Chuyển đổi các giá trị Hiệu chuẩn nhiệt độ thành 10-bit

T0 = ((thô & 0x03) * 256) + T0

T1 = ((thô & 0x0C) * 64) + T1

# Đọc lại dữ liệu từ 0x3C (60), 2 byte

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

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

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

# Đọc lại dữ liệu từ 0x3E (62), 2 byte

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

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

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

# Đọc lại dữ liệu từ 0x28 (40) với thanh ghi lệnh 0x80 (128), 4 byte

# độ ẩm msb, độ ẩm lsb, msb nhiệt độ, nhiệt độ lsb

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

# Chuyển đổi dữ liệu

độ ẩm = (dữ liệu [1] * 256) + dữ liệu [0]

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

temp = (dữ liệu [3] * 256) + dữ liệu [2]

nếu nhiệt độ> 32767:

nhiệt độ - = 65536

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

fTemp = (cTemp * 1.8) + 32

# Xuất dữ liệu ra màn hình

in "Độ ẩm tương đối:%.2f %%"% độ ẩm

in "Nhiệt độ tính bằng độ C:%.2f C"% cTemp

in "Nhiệt độ tính bằng F:%.2f F"% fTemp

Phần mã được đề cập bên dưới bao gồm các thư viện cần thiết để thực thi đúng mã python.

nhập khẩu smbus

thời gian nhập khẩu

Mã có thể được thực thi bằng cách gõ lệnh được đề cập bên dưới trong dấu nhắc lệnh.

$> python HTS221.py

Đầu ra của cảm biến cũng được hiển thị trong hình trên để người dùng tham khảo.

Bước 4: Ứng dụng:

HTS221 có thể được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng khác nhau như máy làm ẩm không khí và tủ lạnh, v.v. Cảm biến này cũng được ứng dụng trong một lĩnh vực rộng lớn hơn bao gồm tự động hóa nhà thông minh, tự động hóa công nghiệp, thiết bị hô hấp, theo dõi tài sản và hàng hóa.