Βαρομετρική πίεση με arduino

Πως μετράμε την βαρομετρική πίεση με arduino

Χαμηλό βαρομετρικό! υψηλό βαρομετρικό!!… σήμερα θα δούμε τα πάντα (σχεδόν τα πάντα) για την βαρομετρική πίεση (ή ατμοσφαιρική πίεση) και πως μπορούμε να την μετρήσουμε εύκολα και οικονομικά.

Δύο ορολογίες που ακούμε καθημερινά στα δελτία καιρού των ειδήσεων! Το βαρομετρικό είναι κάτι που επηρεάζεται από τον καιρό και σε αυτό το άρθρο – βίντεο θα δούμε πως μπορούμε πολύ εύκολα να το μετρήσουμε και στο σπίτι μας με την βοήθεια ενός αισθητήρα και του Arduino.

Επειδή όμως μας αρέσει να σας παρουσιάζουμε ένα θέμα πιο σφαιρικά, θα γράψουμε και θα πούμε στο βίντεο και λίγα λόγια για την ατμοσφαιρική πίεση!

Ατμοσφαιρική πίεση

Ατμοσφαιρική πίεση ή «Βαρομετρική πίεση» ονομάζεται η πίεση που ασκεί η ατμόσφαιρα με το βάρος της στην επιφάνεια της Γης, όπως αυτό καθορίζεται και από την ατμοσφαιρική κυκλοφορία.

Στην επιφάνεια της Γης η ατμοσφαιρική πίεση ισούται κατά μέσον όρο με το βάρος στήλης ύδατος ύψους 11 μ.(m) περίπου ή με το βάρος στήλης υδραργύρου ύψους 760 χιλιοστών(mm).

Πηγή: Βικιπαίδεια


Πείραμα Τορικέλι (Torricelli)

O Τορρικέλι (Torricelli) για να αποδείξει την ύπαρξη ατμοσφαιρικής πίεσης χρησιμοποίησε μια λεκάνη με υδράργυρο και ένα δοκιμαστικό σωλήνα. Γέμισε το δοκιμαστικό σωλήνα με υδράργυρο, τον αναποδογύρισε συγκρατώντας τον υδράργυρο και τον βύθισε στην λεκάνη κρατώντας τον όρθιο. Παρατήρησε ότι ο υδράργυρος άρχισε να πέφτει μέχρι να σταματήσει σε ένα σημείο πάνω από την ελεύθερη επιφάνεια του υδραργύρου στην λεκάνη.

Από το πείραμα αυτό διαπίστωσε ότι η στάθμη σταθεροποιείται πάντα στα 760 χιλιοστά περίπου πάνω από την ελεύθερη επιφάνεια του υδραργύρου στη λεκάνη. Τελικά κατέληξε ότι ο υδράργυρος στη λεκάνη δέχεται πίεση από την ατμόσφαιρα, η οποία εξισορροπεί την πίεση που δέχεται ο υδράργυρος της λεκάνης από τον υδράργυρο στο σωλήνα.

Σύμφωνα με την ισορροπία δυνάμεων η συνολική δύναμη, που δέχεται ο υδράργυρος από την ατμόσφαιρα, ισούται με το βάρος του υδραργύρου του δοκιμαστικού σωλήνα, που βρίσκεται πάνω από την επιφάνεια του υδραργύρου της λεκάνης.

Έτσι απέδειξε ότι υπάρχει ατμοσφαιρική πίεση. Από το πείραμα αυτό μετράται η ατμοσφαιρική πίεση σε χιλιοστά στήλης υδραργύρου, δηλαδή σε mm Hg (το χημικό σύμβολο του υδραργύρου) ή προς τιμή του Τορικέλι σε torr.

Εμείς φυσικά για να μετρήσουμε την πίεση, ούτε στήλη νερού 11m, ούτε υδραργύρου 760mm θα χρησιμοποιήσουμε για ευνόητους λόγους xD

Ο υδράργυρος είναι τοξικός και για κανέναν λόγο μην έρχεστε σε επαφή (χέρια, στόμα, κλπ) μαζί του. Τελευταίες οδηγίες θέλουν να αποσύρονται ακόμα και ηλεκτρονικά εξαρτήματα από χώρους παραγωγής τροφίμων για την διασφάλιση της ποιότητας και ασφαλούς κατανάλωσης τροφίμων.

Αισθητήρας GY-BM E/P 280

Θα χρησιμοποιήσουμε τον αισθητήρα GY-BM 280 ο οποίος βγαίνει σε δύο παραλλαγές. Ε (μετράει και υγρασία) και P. Δυστυχώς όταν πρωτοαγόρασα τον αισθητήρα, δεν ήξερα τις διαφορές τους, αλλά με λύπη διαπίστωσα (εννοείται ότι θα διάλεγα τον προβληματικό με τέτοια τύχη που έχω) ότι ο ένας εκ των δύο δεν μπορεί να μετρήσει υγρασία, κάτι που ο άλλος τύπος το κάνει.

Η συνδεσμολογία του είναι πολύ απλή, χρειαζόμαστε μόνο 4 καλώδια. Τα δύο για τροφοδοσία από 3.3-5vDC και τα άλλα δύο είναι αναλογικές έξοδοι που συνδέονται σε δύο αναλογικές (όχι τυχαίες) εισόδους σε οποιαδήποτε έκδοση arduino. Στο βίντεο χρησιμοποιούμε την έκδοση nano.

Αισθητήρας μέτρησης ατμοσφαιρικής πίεσης, θερμοκρασίας, υψομέτρου και υγρασίας
Ο βαρομετρικός αισθητήρας GY-BME/P280

Εκτός από την βαρομετρική πίεση, ο αισθητήρας μπορεί να μετρήσει θερμοκρασία και υψόμετρο. Η άλλη έκδοση του 280 μπορεί να μετρήσει και υγρασία (Ε).

Το chipset του μετρητή BM280

Υπάρχει μία μικρή τρυπούλα στο αισθητήριο όπως κοιτάμε την επάνω φωτογραφία δεξιά. Αυτή η τρυπούλα, δεν πρέπει να σφραγιστεί καθώς από εκεί παίρνει δείγμα από το περιβάλλον για τις μετρήσεις.

Arduino nano

Για την σύνδεση του αισθητήρα σε arduino χρειαζόμαστε 2 συνδέσεις από τον αισθητήρα. Τα pin SCL και SDA. Αν δούμε το pinout του arduino nano παρακάτω εντοπίζουμε αυτές τις αλληλουχίες χαρακτήρων στα pin A4 και Α5

Το κύκλωμα

Χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Fritzing, σχεδιάσαμε το κύκλωμα.

Το κύκλωμα με arduino nano
ArduinoΑισθητήρας
GNDGND (μαύρο)
VCC 3.3VVCC (κόκκινο)
A5SCL (κίτρινο)
A4SDA (πράσινο)

Για να μπορέσουμε να λειτουργήσουμε τον αισθητήρα και να γράψουμε κώδικα, χρειαζόμαστε μία βιβλιοθήκη την οποία μπορούμε να κατεβάσουμε, κάνοντας κλικ στο παρακάτω κουμπί

Κώδικας

Για τον κώδικα θα χρησιμοποιήσουμε ένα παράδειγμα της βιβλιοθήκης. Αντιγράψτε το παρακάτω παράδειγμα σε ένα άδειο sketch η επιλέξτε από τα παραδείγματα όποιο σας εξυπηρετεί

include "Seeed_BME280.h"
include <wire.h>
BME280 bme280;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
if(!bme280.init())
{
Serial.println("Device error!");
}
}
void loop()
{
float pressure;
//get and print temperatures
Serial.print("Temp: ");
Serial.print(bme280.getTemperature());
Serial.println("C");
Serial.print("Pressure: ");
Serial.print(pressure = bme280.getPressure());
Serial.println("Pa");
Serial.print("Altitude: ");
Serial.print(bme280.calcAltitude(pressure));
Serial.println("m");
Serial.print("Humidity: ");
Serial.print(bme280.getHumidity());
Serial.println("%");
delay(2000);
}

Κάθε 2 δευτερόλεπτα υπάρχει και μία μέτρηση η οποία απεικονίζεται στην σειριακή θύρα (οθόνη Η/Υ)

Μονάδες μέτρησης

Η μονάδα μέτρησης για την βαρομετρική πίεση είναι Hpa (εκτοπασκάλ) στους μετεορολογικούς σταθμούς (βλ. παράδειγμα veriaweather)

Το ΒΜ280 μας δίνει την μέτρηση σε Pa(πασκάλ) για την μετατροπή θα διαιρέσετε (pa/10000 = hPa) και θα έχετε βαρομετρικό σε μία μονάδα μέτρησης η οποία είναι πιο γνώριμη.


Τέτοιοι αισθητήρες είναι το ξεκίνημα για την δημιουργία ενός μετεορολογικού σταθμού για την καταγραφή καιρικών φαινομένων.

  • Θερμοκρασία
  • Υγρασία
  • Βροχή
  • Άνεμος
  • Ατμοσφαιρική πίεση (βαρομετρικό)

Και άλλες μετρήσεις μπορούν να καταγραφούν από αισθητήρια τα οποία μπορείτε να συνδέσετε σε arduino ή raspberry

Απρίλιος 26, 2019

0 Απαντήσεις στο "Βαρομετρική πίεση με arduino"

    Αφήστε ένα μήνυμα

    Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

    Σχεδιασμός © GetCert. Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος.