Barômetro BMP180 com Raspberry

Barômetro BMP180 com Raspberry

BMP180 com Raspberry? Poderia ser apenas mais um artigo após uma longa temporada de sofrimento solitário em busca de um sorriso regado à lágrimas, mas dessa vez tenho o prazer, a honra, o orgulho e o puxa-saquismo de anunciar o primeiro post com ajuda direta do meu chefe, Denis Orsi. Não foi ajuda do tipo "formatar o texto"; foi bem do tipo "formatar a fórmula", sem hipérboles e não-figurativo. Explico no decorrer desse artigo.

Já há algum tempo eu chocava alguns desses barômetros por serem fantásticos; uma miniatura dessa com capacidade de medir a pressão atmosférica e altitude, além de medir com muita precisão a temperatura. Nesse artigo disponho do código Python utilizado no ato do desenvolvimento. "No ato do desenvolvimento" é um sinônimo explícito de "rascunho", primo da discrepância e passivo de incoerências.

Se alguém (ainda que uma pessoa só) pedir para organizar em uma classe, eu escrevo e disponibilizo com prazer, mas por ora é apenas isso.

Leia sempre o datasheet

Como diria o Steeve (amigo do Osmar - a primeira fatia do pão de forma):

"Existem dois tipos de pessoas; as que lêem o datasheet e as que não gostam de patinhas de sirí".

Eu quase sempre lia o datasheet em busca de alguma informação extra, mas desde que comecei a trabalhar com o Denis, a primeira coisa que faço é ler o datasheet. Não adianta pegar material pronto como por exemplo, uma biblioteca; inseri-la, chamar seu método e não saber como um dispositivo funciona. E isso não é o pior; tem tutoriais que induzem à perdição! Vi um tutorial de um dispositivo com nível lógico de 3.3V e o cara dizendo pra chutar o pau em 5V que não tinha problema. Aí olho o datasheet e 'pow'! O ponto de morte estava marcado como 4.5V no pino lógico. Por isso a recomendação: leia-o-datasheet!

Para o BMP180 não haveria outra opção, claro. E veja o porquê:

De forma alguma você faria esse dispositivo funcionar a contento sem ler o datasheet - exceto estivesse esperando por esse artigo, claro.

Se você achou que agora ficou fácil lendo essa fórmula, experimente implementar antes de usar o desse artigo. É o C A O S implementar isso, sério.

Se desejar verificar, os coeficientes de calibração estão na página 13 do datasheetBST-BMP180-DS000-09.pdf.

A lógica (explicada de maneira porca e superficial)

Basicamente, é necessário fazer uma leitura inicial para calibrar o dispositivo. Essa leitura inicial é armazenada em diversas variáveis e devem ser utilizadas a seu tempo, depois algumas delas são modificadas, mas elas devem ser lidas na ordem que indica a fórmula para não dar muita variação no resultado final.

Existem 3 níveis de precisão para a leitura e cálculo da pressão atmosférica (em hPa) e utilizamos "hard-coded" o nível 3, que é o mais preciso.

Os delays inseridos no código não são enfeites; estão nas posições onde os tempos de delay são necessários e um pouquinho acima do tempo suficiente para o dispositivo "jogar o cabelo pro lado certo".

Características do dispositivo

Normalmente inicio com essas informações - nunca cito todas, apenas as necessárias para uma apresentação. Claro que hoje não será diferente, exceto pelo fato da disposição da informação.

O BMP180 é um sensor digital de pressão criado pela Bosch, com níveis de medição entre 300 e 1100Pa (9000 metros à -500 metros relativo ao nível do mar). É um LGA com dimensões de 4mmX4mm (sem contar a board, obviamente), consome 5uA e trabalha entre as tensões de 1.62V à 3.6V.  Ele mede temperatura, pressão e altitude, possui interface I²C e os usos ficam por conta da sua imaginação.

A temperatura tem precisão de 16bits e a pressão tem precisão de 16 à 19bits. É isso.

Já habilitou seu I²C hoje?

Pois é, não basta conectar o dispositivo ao Raspberry. Para habilitar o I²C, siga esse tutorial que escrevi como introdutório aos artigos relacionados à I²C, é fundamental que seja feito. Após isso, volte a esse ponto e dê sequência.

Não vou falar de wiring porque é uma vergonha. Leia esse artigo. Todos os dispositivos I²C são conectados assim; SDA, SCL, VCC e GND. Ponto.

Código rascunho com os prints de debug

O código está no estado mais crú (eu tiraria o acento e o 'R') que se pode imaginar. Está 100% funcional, mas está zoneado. Se for pra criticar, me mande 100 reais primeiro. Se for elogiar, antecipo meu muito obrigado - e creio que falo pelo Denis também nesse aspecto.

#!/usr/bin/env python
from smbus import SMBus
import time

ADDR = 0x77
bus  = SMBus(1)

def invertWord(val):
    return ((val&0xff)<<8)+(val>>8)

def toSigned(val):
    return val if val<0x8000 else val-0x10000

#Leitura inicial de todos os valores pertinentes
def calibrate(addr):
    global addresses
    addresses = {"AC1":toSigned(invertWord(bus.read_word_data(addr, 0xAA))),
                 "AC2":toSigned(invertWord(bus.read_word_data(addr,0xAC))),
                 "AC3":toSigned(invertWord(bus.read_word_data(addr, 0xAE))),
                 "AC4":toSigned(invertWord(bus.read_word_data(addr, 0xB0))),
                 "AC5":toSigned(invertWord(bus.read_word_data(addr, 0xB2))),
                 "AC6":toSigned(invertWord(bus.read_word_data(addr, 0xB4))),
                 "B1":toSigned(invertWord(bus.read_word_data(addr, 0xB6))),
                 "B2": toSigned(invertWord(bus.read_word_data(addr, 0xB8))),
                 "MB":toSigned(invertWord(bus.read_word_data(addr, 0xBA))),
                 "MC":toSigned(invertWord(bus.read_word_data(addr, 0xBC))),
                 "MD":toSigned(invertWord(bus.read_word_data(addr, 0XBE)))}

def getTemp(addr):
    #leitura discompensada da temperatura
    #escreve 0x2E para 0xF4 aguarda 4.5ms
    bus.write_byte_data(addr,0xF4,0x2E)
    time.sleep(0.010)

    #le 0xF6 (MSB) e 0xF7 (LSB)
    MSB = bus.read_byte_data(addr,0xF6)
    LSB = bus.read_byte_data(addr,0xF7)
    UT  = (MSB << 8)  + LSB

    #calcular temperatursa
    X1 = float(UT - addresses["AC6"])*addresses["AC5"]/2**15
    X2 = addresses["MC"]*2**11/(X1+addresses["MD"])
    B5 = X1 + X2
    T  = round((B5+8)/160,1)

    return T

def getTempAndPressure(addr):
    # leitura discompensada da temperatura
    # escreve 0x2E para 0xF4 aguarda 4.5ms
    bus.write_byte_data(addr, 0xF4, 0x2E)
    time.sleep(0.010)

    # le 0xF6 (MSB) e 0xF7 (LSB)
    MSB = bus.read_byte_data(addr, 0xF6)
    LSB = bus.read_byte_data(addr, 0xF7)
    UT = (MSB << 8) + LSB

    #pressao
    bus.write_byte_data(addr,0xF4,0xF4)
    time.sleep(0.03)
    MSB  = bus.read_byte_data(addr, 0xF6)
    LSB  = bus.read_byte_data(addr, 0xF7)
    XLSB = bus.read_byte_data(addr, 0xF8)

    UP = ((MSB << 16) + (LSB <<8) + XLSB) >> (8-3)
    print "UP  =", UP

    # calcular temperatura
    X1 = float(UT - addresses["AC6"]) * addresses["AC5"] / 2 ** 15
    X2 = addresses["MC"] * 2 ** 11 / (X1 + addresses["MD"])
    B5 = X1 + X2
    T = round((B5 + 8) / 160,1)

    #calcular pressao
    B6 = B5-4000
    X1 = (addresses["B2"]*(B6**2/2**12))/2**11
    X2 = addresses["AC2"]*B6/2**11
    X3 = X1+X2
    B3 = ((addresses["AC1"]*4+X3)*2**3)/4

    print "B5  =",B5
    print "B6  =",B6
    print "B2  =",addresses["B2"]
    print "X1  =",X1
    print "AC2 =",addresses["AC2"]
    print "X2  =",X2
    print "AC1 =",addresses["AC1"]
    print "B3  =",B3

    X1 = addresses["AC3"]*B6/2**13
    X2 = (addresses["B1"] * (B6**2/2**12))/2**18
    X3 = (X1+X2)/4
    B4 = addresses["AC4"]*(X3+32768)/2**15

    print "AC3 =",addresses["AC3"]
    print "X1  =",X1
    print "B1  =",addresses["B1"]
    print "X2  =",X2
    print "X3  =",X3
    print "AC4 =",addresses["AC4"]
    print "B4  =",B4

    B7 = (UP-B3)*(50000 >> 3)
    P  = B7/B4*2

    print "B7  =",B7
    print "P   =",P

    X1 = (int(P)>>8)**2
    print "X1 (primeiro) = ",X1
    X1 = float(X1*3038)/2**16
    X2 = (-7357*P)/2**16
    #pressao em hPa (resolucao 0.01)
    P = round((P+(X1+X2+3791)/16)/100,2)

    print "x1 = ",X1
    print "X2 = ",X2
    print P

Basta salvar esse código em um arquivo. Se quiser experimentá-lo com bpython, siga esses passos:

import seuArquivoComEsseCodigoSemExtensao as teste

teste.calibrate(0x77)
teste.getTemp(0x77)
teste.getTempAndPressure(0x77)

Fácil ou não? É, utilizar agora ficou fácil, mas dessa vez o trabalho foi feito a quatro mãos, e podem esperar por mais!

Aproveite para ler esse artigo sobre dicas, dúvidas e erros comuns com Raspberry.

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Próximo post a caminho!