Ler as condições ambientais de um sensor

Artigo
05/10/2023

Um dos cenários mais comuns para dispositivos IoT é a deteção de condições ambientais. Estão disponíveis vários sensores para monitorizar a temperatura, a humidade, a pressão barométrica e muito mais.

Neste tópico, irá utilizar o .NET para ler as condições ambientais de um sensor.

Pré-requisitos

Computador de quadro único (SBC) baseado em ARM (ARMv7 ou superior)
BME280 humidade/pressão barométrica/sensor de temperatura simultânea
Fios jumper
Breadboard (opcional)
Placa simultânea raspberry Pi GPIO (opcional)
SDK .NET 7 ou posterior

Nota

Este tutorial é escrito partindo do princípio de que o dispositivo de destino é Raspberry Pi. No entanto, este tutorial pode ser utilizado para qualquer SBC baseado em Linux que suporte .NET, como Orange Pi, ODROID e muito mais.

Importante

Existem muitos fabricantes de fugas de BME280. A maioria dos designs são semelhantes e o fabricante não deve fazer qualquer diferença para a funcionalidade. Este tutorial tenta contabilizar as variações. Certifique-se de que a análise do BME280 inclui uma interface do Circuito do Inter-Integrated (I²C).

Os componentes, como os simultâneas BME280, são frequentemente vendidos com cabeçalhos de pinos não afixados. Se não se sentir à vontade com a soldadeira, procure uma placa simultânea BME280 com um cabeçalho pré-vendido ou um conector diferente. Se quiser, considere aprender a soldar! Aqui está um bom guia para principiantes para a soldadeira.

Preparar o SBC

Certifique-se de que o SBC está configurado para suportar os seguintes serviços:

Para muitos dispositivos, não é necessária qualquer configuração adicional. Para Raspberry Pi, utilize o raspi-config comando . Para obter mais informações sobre raspi-config, consulte a documentação do Raspberry Pi.

Preparar o hardware

Utilize os componentes de hardware para criar o circuito, conforme descrito no diagrama seguinte:

Seguem-se as ligações do Raspberry Pi à fuga do BME280. Tenha em atenção que as etiquetas de afixar diferem em várias análises BME280.

Raspberry Pi	Análise do BME280	Cor
3.3V	VIN/3V3	red
Terreno	GND	black
SDA (GPIO 2)	SDI/SDA	blue
SCL (GPIO 3)	SCK/SCL	orange

Veja o seguinte diagrama de pinout, conforme necessário:

Imagem cortesia Raspberry Pi Foundation.

Dica

Recomenda-se uma placa simultânea GPIO em conjunto com uma placa de pão para simplificar as ligações ao cabeçalho GPIO.

Criar a aplicação

Conclua os seguintes passos no seu ambiente de desenvolvimento preferencial:

Crie uma nova Aplicação de Consola .NET com a CLI do .NET ou o Visual Studio. Dê-lhe o nome SensorTutorial.
```
dotnet new console -o SensorTutorial
cd SensorTutorial
```
Adicione o pacote Iot.Device.Bindings ao projeto. Utilize a CLI de .NET a partir do diretório do projeto ou do Visual Studio.
```
dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 2.2.0-*
```
Substitua o conteúdo do ficheiro Program.cs pelo seguinte código:
```
using System;
using System.Device.I2c;
using System.Threading;
using Iot.Device.Bmxx80;
using Iot.Device.Bmxx80.PowerMode;

var i2cSettings = new I2cConnectionSettings(1, Bme280.DefaultI2cAddress);
using I2cDevice i2cDevice = I2cDevice.Create(i2cSettings);
using var bme280 = new Bme280(i2cDevice);

int measurementTime = bme280.GetMeasurementDuration();

while (true)
{
    Console.Clear();

    bme280.SetPowerMode(Bmx280PowerMode.Forced);
    Thread.Sleep(measurementTime);

    bme280.TryReadTemperature(out var tempValue);
    bme280.TryReadPressure(out var preValue);
    bme280.TryReadHumidity(out var humValue);
    bme280.TryReadAltitude(out var altValue);

    Console.WriteLine($"Temperature: {tempValue.DegreesCelsius:0.#}\u00B0C");
    Console.WriteLine($"Pressure: {preValue.Hectopascals:#.##} hPa");
    Console.WriteLine($"Relative humidity: {humValue.Percent:#.##}%");
    Console.WriteLine($"Estimated altitude: {altValue.Meters:#} m");

    Thread.Sleep(1000);
}
```
No código anterior:
- i2cSettings está definido para uma nova instância de I2cConnectionSettings. O construtor define o busId parâmetro como 1 e o deviceAddress parâmetro como Bme280.DefaultI2cAddress.
  
  Importante
  
  Alguns fabricantes de análise do BME280 utilizam o valor de endereço secundário. Para esses dispositivos, utilize Bme280.SecondaryI2cAddress.
- Uma declaração de utilização cria uma instância de I2cDevice ao chamar I2cDevice.Create e transmitir i2cSettings. Isto I2cDevice representa o autocarro I²C. A using declaração garante que o objeto é eliminado e que os recursos de hardware são libertados corretamente.
- Outra using declaração cria uma instância de Bme280 para representar o sensor. O I2cDevice é passado no construtor.
- O tempo necessário para que o chip efetue medições com as definições atuais (predefinições) do chip é obtido ao chamar GetMeasurementDuration.
- Um while ciclo é executado indefinidamente. Cada iteração:
  1. Limpa a consola.
  2. Define o modo de energia como Bmx280PowerMode.Forced. Isto força o chip a efetuar uma medição, armazenar os resultados e, em seguida, suspender.
  3. Lê os valores de temperatura, pressão, humidade e altitude.
    
    Nota
    
    A altitude é calculada pelo enlace do dispositivo. Esta sobrecarga de TryReadAltitude utiliza a pressão média do nível do mar para gerar uma estimativa.
  4. Escreve as condições ambientais atuais na consola do .
  5. Dorme 1000 ms.
Crie a aplicação. Se estiver a utilizar a CLI de .NET, execute dotnet build. Para criar no Visual Studio, prima Ctrl+Shift+B.
Implemente a aplicação no SBC como uma aplicação autónoma. Para obter instruções, veja Implementar aplicações .NET no Raspberry Pi. Confirme que concede permissão de execução executável com chmod +x.
Execute a aplicação no Raspberry Pi ao mudar para o diretório de implementação e executar o executável.
```
./SensorTutorial
```
Observe a saída do sensor na consola do .
Termine o programa premindo Ctrl+C.

Parabéns! Utilizou o I²C para ler valores de um sensor de temperatura/humidade/pressão barométrica!

Obter o código-fonte

A origem deste tutorial está disponível no GitHub.

Passos seguintes

Saiba como apresentar texto num LCD

Partilhar via