Как использовать Raspberry Pi для контроля температуры с помощью Sense HAT

Вы можете использовать внешние датчики, подключенные к контактам GPIO Raspberry Pi, и сегодняшняя статья объяснит, как контролировать температуру с помощью Raspberry Pi, оснащенного Sense HAT.

Что такое Sense HAT?

Официальная дополнительная плата Raspberry Pi HAT (Hardware Attached on Top), разработанная и изготовленная компанией Raspberry Pi, Sense HAT изначально была создана для использования астронавтами на Международной космической станции. С 2015 года два компьютера Raspberry Pi, оснащенные Sense HAT, использовались в научных экспериментах, разработанных студентами, участвующими в конкурсе Astro Pi. Эти два устройства с тех пор были заменены обновленными версиями на базе Raspberry Pi 4, оснащенными высококачественной камерой. .

Хотя у нее нет специального серебристого корпуса, предназначенного для использования в космосе, стандартная панель Sense HAT обладает точно такой же функциональностью. Совместимый с любой моделью Raspberry Pi с 40-контактным разъемом GPIO, он имеет ряд встроенных датчиков, которые позволяют ему контролировать свое окружение и определять собственное направление и движение. Кроме того, он также имеет светодиодную матрицу RGB 8×8 для отображения текста, данных и изображений. Также имеется небольшой пятипозиционный джойстик.

Полные функции датчика Sense HAT следующие:

1. Влажность: Датчик STMicro HTS221 имеет диапазон относительной влажности от 0 до 100 %, а также измерение температуры от 32°F до 149°F (от 0°C до 65°C ± 2°C).
2. Атмосферное давление: датчик STMicro LPS25HB имеет диапазон измерения от 260 до 1260 гПа, плюс датчик температуры от 59°F до 104°F (от 15°C до 40°C ±0,5°C).
3. Температура: это значение можно считать с помощью датчика влажности или давления или измерить, взяв среднее значение обоих показаний.
4. Гироскоп: STMicro LSM9DS1 IMU может измерять вращение Sense HAT относительно поверхности Земли (и скорость ее вращения).
5. Акселерометр: еще одна функция IMU. Эта функция может измерять силу ускорения в нескольких направлениях.
6. Магнитометр: измеряя магнитное поле Земли, IMU может определить магнитный север и, таким образом, дать показания компаса.

Теперь, когда вы хорошо понимаете, на что способна эта универсальная шляпа Raspberry Pi, пришло время приступить к работе над проектом.

Как использовать Raspberry Pi для контроля температуры с помощью Sense HAT

Шаг 1. Прикрепите Sense HAT

Чтобы подключить Sense HAT, сначала убедитесь, что Raspberry Pi выключен и отсоединен от источника питания. Затем осторожно вставьте Sense HAT в 40-контактный разъем GPIO Raspberry Pi. Убедитесь, что все штифты совмещены. Вы также можете использовать винтовые кронштейны, чтобы закрепить его.

Вы можете использовать любую стандартную модель Raspberry Pi с 40-контактным разъемом GPIO. Однако одним из основных ограничений Raspberry Pi 400 является то, что его разъем GPIO расположен за встроенной клавиатурой. Это означает, что Sense HAT будет обращен назад, поэтому для его подключения вы можете использовать удлинительный кабель GPIO.

Шаг 2. Настройте Raspberry Pi

Как и в любом другом проекте, вам следует подключить USB-клавиатуру и мышь, а затем подключить Raspberry Pi к монитору или телевизору. Также следует вставить карту microSD со стандартной ОС Raspberry Pi — если вы этого еще не сделали, посмотрите, как установить операционную систему на Raspberry Pi. После этого вы готовы включить его.

Кроме того, вы можете использовать Raspberry Pi с Sense HAT в безголовом режиме без подключения дисплея и подключиться к Raspberry Pi удаленно с помощью SSH с другого компьютера или устройства. Если вы сделаете это, вы не сможете использовать Thonny Python IDE, покупатели по-прежнему смогут редактировать программы с помощью текстового редактора nano и запускать их из командной строки.

Программное обеспечение Sense HAT должно быть установлено по умолчанию. Для двойной проверки откройте окно терминала и введите:

sudo apt установить Sens-Hat

Затем, если пакет был установлен недавно, перезапустите Raspberry Pi:

sudo перезагрузка

Шаг 3. Начните программировать на Python

Вы можете использовать Raspberry Pi Sense HAT с блочным языком программирования Scratch, а в статье будет использоваться Python для чтения и отображения индикаторов датчиков.

Thonny IDE (интегрированная среда разработки) — хороший способ программировать Python на Raspberry Pi, поскольку он обладает множеством функций, включая полезные функции отладки. В графическом интерфейсе рабочего стола Raspberry Pi OS перейдите в Меню (значок малины в левом верхнем углу) > Программирование > Thonny IDE, чтобы запустить его.

Шаг 4: Измерьте температуру

В главном окне Thonny IDE введите следующие строки кода:

из sense_hat import SenseHat sense = SenseHat() sense.clear() temp = sense.get_temperature() print(temp)

Первая строка импортирует класс SenseHat из библиотеки Python sense_hat (предустановленной в ОС Raspberry Pi). Затем это значение присваивается переменной sense. Третья строка очищает светодиодную матрицу Sense HAT.

Затем снимите измерение температуры и распечатайте его в области оболочки Thonny IDE. Это в градусах Цельсия, поэтому вы можете сначала преобразовать его в градусы Фаренгейта:

temp = (sense.get_temperature() * 1,8 + 32)

Показания датчика температуры будут содержать несколько цифр после десятичной точки. Поэтому мы будем использовать функцию round, чтобы округлить его до одного десятичного знака:

температура = круглый (температура, 1)

Примечание :

Функция sense.get_temperature() считывает показания датчика температуры, встроенного в датчик влажности. Альтернативно, вы можете получить температуру от датчика давления с помощью sense.get_temperature_from_pressure() или даже снять оба показания и вычислить среднее значение (путем их сложения и деления на два).

Шаг 5. Отображение температуры на Sense HAT

Экспортировать одно показание температуры в оболочку Python немного утомительно, поэтому вместо этого время от времени снимайте новые показания температуры и отображайте их на светодиодной матрице RGB Sense HAT. Для отображения прокручиваемых текстовых сообщений в статье используется функция show_message с циклом while:True для продолжения чтения новых данных каждые 10 секунд — с использованием функции сна из библиотеки времени.

Вот полная программа:

from sense_hat import SenseHat from time import Sleep sense = SenseHat() sense.clear() while True: temp = (sense.get_temperature() * 1,8 + 32) temp = round(temp, 1) message = “Temp: ” + str (temp) sense.show_message(сообщение) сон (10)

Запустите этот код, и вы увидите, как каждое новое значение температуры прокручивается по светодиодной матрице. Попробуйте подуть в Sense HAT и посмотреть, изменится ли температура.

Примечание :

На показания температуры может повлиять тепло, передаваемое от процессора Raspberry Pi, расположенного непосредственно под ним, поэтому для получения более точного значения могут потребоваться корректировки. Другое решение — использовать заголовок стека, чтобы поднять Sense HAT над Raspberry Pi.

В приведенной выше статье вы познакомились с «Как использовать Raspberry Pi для контроля температуры с помощью Sense HAT». СоветыНадейтесь, что эта статья вам поможет! Если эта статья кажется вам интересной и полезной, не забудьте поделиться ею. Спасибо!