چطور با آردوینو ماژول فشار بارومتریک BMP180 را راه اندازی کنیم؟

فشار بارومتریک از جمله پارامترهای مهمی است که در موقعیت‌هایی مانند بنا کردن یک سیستم هواشناسی و پایش ارتفاع باید اندازه‌گیری بشود. یک وسیله مناسب برای اندازه‌گیری فشار جو، ماٰژول فشار بارومتریک BMP180 است که در این مقاله به آموزش کار با آن می‌پردازیم.

بارومتر چیست و فشار بارومتریک به چه معناست؟

برای راه اندازی ماژول فشار بارومتریک BMP180 باید درباره چیستی بارومتر بدانید. بارومتر یا فشارسنج یک ابزار علمی است که برای اندازه‌گیری فشار اتمسفر که به آن فشار هوا نیز می‌گویند، استفاده می‌شود. جو لایه‌هایی از هوا است که به دور زمین پیچیده می‌شود. از طرفی؛ هوا خود دارای وزن است و به هر چیزی که لمس می‌کند فشار می‌آورد زیرا گرانش آن را به سمت زمین می‌کشد. فشارسنج‌ها این فشار را اندازه‌گیری می‌کنند. به فشاری که روی سطح زمین احساس می‌کنیم و ناشی از جو است فشار بارومتریک گفته می‌شود.

تعداد لایه‌های هوا با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد زیرا چگالی هوا کمتر است و فشار کمتری را به وجود می‌آورد. به همین دلیل یک فشارسنج بارومتریک باید برای تغییرات ارتفاع تنظیم شود تا بتوانند فشار اتمسفر را به صورت دقیق نشان دهند. این وسیله در دستگاه‌های هواشناسی، تجهیزات پزشکی و جهت‌یابی، تجهیزات آزمایشگاهی و علمی و در تشخیص ارتفاع کاربرد دارد.

ماژول فشار بارومتریک BMP180 چطور کار می‌کند؟

ماژول فشار بارومتریک BMP180 با دقت بالا و جریان مصرف پایین است که توانایی تشخیص دما و فشار را دارد. این سنسور می‌تواند فشار بین ۳۰۰ تا ۱۱۰۰ هکتوپاسکال را با دقت بالا ۰.۰۳ هکتوپاسکال(هر هکتوپاسکال معادل ۱۰۰ پاسکال است) اندازه‌گیری کند. BMP180 درواقع نام سنسوری است که بر پایه مقاومت پیزو رزیستیو-Piezo-resistiveطراحی شده است.

** البته من پیشنهاد می کنم اسم انگلیسی را بنویسید، چون سخت است خواندن فارسی آن.

** اضافه کردن این مورد: دلیل اصلی آن که سنسور دما و فشار را در کنار هم قرار داده اند، تأثیر دما بر روی فشار است. زیرا ..

هر چه دما بیشتر باشد به دلیل سنگینی و متراکم نبودن، فشار کمتری به سنسور وارد می‌شود و در مقابل هر چه دما کمتر باشد به دلیل تراکم و وزن بیشتر فشار بیشتری به سنسور وارد می‌شود.

از مشخصات ماژول فشار بارومتریک BMP180 می‌توان به مواردی از جمله؛ خروجی دیجیتال با I2C، نویز پایین در اندازه‌گیری، توانا در اندازه‌گیری دما، کالیبره شده، رنج گسترده ولتاژ تغذیه قابل قبول، رنج گسترده در اندازه‌گیری فشار بارومتریک و تولید شده در قالب LLC بسیار باریک اشاره کرد.

لزومی به کاربرد این کلمه نیست ومی‌توانید فقط بگویید I2C. توصیه نمی کنم این کلمه انگلیسی را با نگارش فارسی استفاده کنید!

 همچنین برای تهیه و خرید انواع سلف با قیما مناسب کلیک کنید.

ساختار ماژول فشار بارومتریک BMP180

سنسور فشار BMP180 ساخته شده از پیزورزیستیو و ماده‌ای نیمه‌رسانا است که توانایی تغییر مقاومت از طریق اعمال نیروی مکانیکی مثل فشار اتمسفر را دارد. برای راه‌اندازی ماژول فشار بارومتریک BMP180 لازم است بدانید که BMP180 با ولتاژ ۳.۳ ولت کار می‌کند و بردهای آماده‌ای وجود دارد که دارای یک تنظیم‌کننده ولتاژ و یک تغییردهنده سطح I2C هستند. BMP180 با آردوینو از طریق پروتکل I2C ارتباط ایجاد می‌کند. به عکس زیر برای آشنایی بیشتر با ساختار و راه‌اندازی ماژول فشار بارومتریک توجه کنید.

خرید ماژول فشار بارومتریک BMP180

اتصال BMP180 به آردوینو و راه اندازی ماژول

 

قطعه‌های مورد نیاز برای راه اندازی فشارسنج BMP180

•   برد آردوینو Uno
•   ماژول فشار  بارومتریک
•   LCD کاراکتری
•   تک سوئیچ 2 پایه DIP
•   برد بورد(بروجکت برد) مدل GL
•   سیم جامپر برد بوردی مدل دو سر نری

 

اتصال پایه‌های ماژول BMP180‌و آردوینو

کار با ماژول فشارسنج BMP180 نیاز به آموزش دارد. ماژول فشارسنج BMP180 به صورت کلی دارای ۴ پایه است که برای اتصال آن به آدوینو کافی است به این صورت که می‌گويیم اتصالات آن را انجام دهید.

 

پایه‌های ماژول فشارسنج	GND	UIN	SDA	SCL
پایه‌های آردوینو Uno	GND	SV	A4	A5

 

خرید برد آردوینو UNO

نصب کتابخانه ماژول فشارسنج BMP180 در آردوینو

برای راه‌اندازی ماژول فشار بارومتریک BMP180، قبل از اینکه برنامه‌نویسی BMP180 را شروع کنید لازم است کتابخانه سنسور را برای انجام محاسبات دما و فشار و همچنین محاسبه ارتفاع، دانلود و سپس نصب کنید.

 نوشتن کد برای راه‌اندازی ماژول فشار بارومتریک BMP180 در محیط آردوینو

برای برنامه‌نویسی در محیط ArduinoIDE، کتابخانه‌ها و کدهای لازم را در لینک زیر قرار داده‌ایم:

Copy of BMP180_Breakout_Arduino_Library-master

محاسبه ارتفاع و ارتباط آن با فشار هوا

در راه‌اندازی ماژول فشار بارومتریک BMP180 از تغییرات فشار هوا برای پبش‌بینی آب‌وهوا استفاده می‌شود. زمانی که فاصله توده هوا از سطح زیاد می‌شود فشار بارومتریک کاهش پیدا می‌کند. از طرفی؛ در اثر افزایش توده هوا خلاء ایجاد می‌شود که ناحیه‌ای با فشار کم را روی سطح به وجود می‌آورد. زمانی که توده هوا در ارتفاع بالاتر باشد سرد و فشرده شده که منجر به تراکم بخار آب در هوا می‌شود و نهایتا ابرهای بارانی و در برخی موارد باد را تشکیل می‌دهد.

افزایش فشار هوا در اثر سقوط توده هوا در قسمت بالایی جو به زمین ایجاد می‌شود. وزن توده در حال سقوط با فشار روی سطح ، منجر به افزایش فشار هوای زیر آن می‌شود. توده هوا با نزدیک ‌شدن به سطح، گرم‌تر و منبسط‌ می‌شود. هوای گرمی که در حال انبساط نیز هست معمولا رطوبت کمی دارد و مانع تشکیل ابر می‌شود.  

نکته دیگری که لازم است بدانید؛ تغییر فشار هوا با توجه به شرایط آب‌وهوایی و تغییر ارتفاع است. از این رو لازم است در کد ارتفاع مکان از سطح دریا را بگذارید که خوانش آن نیز صحیح‌تر باشد.

پیدا کردن فشار هوا

همانطور که قبل‌تر توضیح دادیم فشار هوا با بارومتر قابل اندازه‌گیری است از این رو ممکن است بشنوید که به آن فشار بارومتری نیز بگویند. طبق تحقیقات یک فیزیکدان و ریاضیدان ایتالیایی به نام اِوان‌جلیستا توریچلی(Evangelista)؛ برای اندازه‌گیری فشار جو می‌توان لوله‌ای که پر از جیوه است را وارونه کرد. در شکل زیر فشار در نقطه B با فشار جو برابر است. اگر فشار نقطه C را به دلیل وجود بخار جیوه و ناچیز بودن فشار در مقابل فشار جو برابر با صفر فرض کنیم، درواقع از آن صرف نظر کرده‌ایم. طبق فرمول زیر:

 

Patm=ρ×g×h

نکات مهم در راه اندازی ماژول فشارسنج BMP180

•       نکته مهمی که در بخش برنامه‌نویسی راه‌اندازی ماژول فشارسنج BMP180 وجود دارد این است که؛ باید بعد از راه‌اندازی و آزمایش مدار اگر مقدار نشان داده شده برای کمیت ارتفاع از سطح دریا درست نبود، سنسور را با بررسی خروجی‌ها و صحیح و خطا کردن برای انتخاب بهترین ضرایب برای سنسور، کالیبره کنید.
•       کتابخانه‌ای که در متن ذکر شده را می‌توانید برای ماژول BMP085 نیز استفاده کنید.

جمع‌بندی

در این مقاله از جم ترونیک به آموزش روش کار و راه اندازی ماژول فشارسنج BMP180 پرداختیم. امیدواریم این مقاله برای شما مفید بوده باشد. شما می‌توانید این ماژول و سایر قطعات لازم برای ساخت این پروژه را از فروشگاه جم ترونیک تهیه کنید. همچنین پیشنهاد می‌کنیم برای خواندن سایر پروژه‌های ما به مجله جم ترونیک سر بزنید.

برای تهیه و خرید سوكت، کانکتور، فیش در انواع مختلف همین حالا کلیک کنید.