Barometrisk tryksensorkreds - Arbejds- og grænsefladedetaljer

I denne artikel skal vi undersøge, hvad der er et barometer, og hvordan man interface en barometrisk BMP180-sensor med Arduino. Vi vil også udforske nogle af dens vigtige specifikationer, og endelig lærer vi at forudsige vejr ved hjælp af barometriske aflæsninger.

Hvad er barometer?

Barometer er et instrument til måling af atmosfærisk tryk. Det atmosfæriske tryk er den mængde kraft, der udøves af jordens atmosfære. Jordens atmosfæriske tryk ændrer sig fra tid til anden, ændringen i det atmosfæriske tryk kan forudsige kortvarig vejrforhold i det lokale område.

I moderne tid kan vi få vejrudsigter på vores fingerspidser via smartphone, tv, radio osv. Men i de tidlige dage, omkring det 17. århundrede, var vejrudsigten afhængig af barometer, som blev fremstillet ved hjælp af giftige kemiske grundstoffer som kviksølv.

Kviksølvbaseret barometer var et praktisk værktøj til forskere for landmænd. Det forudsagde vejret ret præcist, det hjalp videnskabsmanden med at gennemføre videnskabelige eksperimenter med atmosfæren, og landmændene ved, hvornår de skal dyrke afgrøder på det rigtige tidspunkt.

Senere blev mekanisk baseret barometer opfundet, som ikke brugte nogen form for væske. Heldigvis lever vi i en æra med avanceret teknologi, hvor barometriske sensorer er billige og ikke størrelse mere end vores tommelfinger negle.

Illustration af barometrisk sensor:

Nu ved du hvad et barometer er, og hvor det bruges.

Specifikationer:

• Det kan måle tryk fra 300hPa til 1100hPa (1hPa = 100Pa), 'Pa' betegner Pascal og hPa betegner hektopascal.
• Driftstemperatur er fra -40 til +85 grader Celsius.
• Måling af temperatur fra 0 til 65 grader Celsius.
• Typisk driftsspænding 3,3V.
• Strømforbrug 5 mikroampere.
Lad os nu dykke ned i kredsløbsdiagrammet.

Hvordan det virker

Det barometriske BMP180-sensorkredsløb ved hjælp af Arduino er faktisk meget simpelt, da det bruger i2C-bus, som er totrådskommunikation. Chippen bruger 3,3 V fra Arduino fra indbygget reguleret strømforsyning. Det kan måle lokalt atmosfærisk tryk og omgivelsestemperatur.

Forfatterens prototype:

Programmet er designet til at beregne andre parametre, såsom atmosfærisk tryk ved havets overflade og højde fra havets overflade, hvilket vi kan se fra Serial monitor of IDE.

Inden du dykker ned i programmeringsdelen, skal du downloade biblioteksfilen fra følgende link: github.com/adafruit/Adafruit_BMP085_Unified.git og tilføje til Arduino-biblioteksmappen.

Programkode:

//-----------Program by R.Girish----------------//
#include
#include
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(' Pascal')
Serial.print('Altitude = ')
Serial.print(bmp.readAltitude())
Serial.println(' meters')
Serial.print('Pressure at sealevel (calculated) = ')
Serial.print(bmp.readSealevelPressure())
Serial.println(' Pascal')
Serial.print('Real altitude = ')
Serial.print(bmp.readAltitude(101500))
Serial.println(' meters')
Serial.println()
delay(10000)
}
//-----------Program by R.Girish----------------//

Linket til biblioteksfilen er oprindeligt lavet til BMP085, men det er kompatibelt med BMP180.

BEMÆRK: Under kompilering af programmet giver IDE en advarsel, ignorer det, koden og biblioteket fungerer fint.

Hvordan forudsiger vejret?

Vejrudsigten, der sendes på tv og radioer, måles fra havets overflade og ikke lokalt atmosfærisk tryk, det er fordi højden kan påvirke aflæsningen fra sted til sted, og måling ved havets overflade vil give en standardværdi på tværs af hele barometeret. Så vi fokuserer på trykniveau ved havniveau (beregnet) på seriel skærm.

Det atmosfæriske tryk bliver ved med at ændre sig, og der kan ikke opnås nogen konstant værdi. Men man kan bestemme vejret ved at overvåge aflæsningen med et eller andet tidsinterval.

Se på aflæsningerne og noter det, vent en halv time og noter læsningen igen. Hvis aflæsningen går højt, betyder det, at vejret bliver solrigt. Hvis aflæsningen bliver lav, kan vi forudsige storm eller regn.

Dette er det samme på tværs af alle barometre. Højere forskellen mellem indledende og aktuelle aflæsninger, jo større er muligheden for at ændre vejrtilstanden.