気圧センサモジュールを使ってみる(Arduino)

2021年8月1日 2021年9月28日

gifu_shino.g

今回は、気圧センサモジュールからの値を、
Python言語で自作のターミナル（シリアル通信）ソフトで、
表示させてみたいと思います。

今回使用する、気圧センサモジュールです。

aitendo
・気圧センサモジュール [M180-4P]
　¥299-(税別)
　https://www.aitendo.com/product/10760
　※私のモジュールは、AliExpress（大陸）からの購入品です。

このモジュールは、
気温（温度）センサーも内蔵されていますから、
気圧と温度の取得が可能です。
また、通信方式は I2C なので、回路も簡単ですが、
動作電源：1.8～3.6Vなので、供給電源に注意が必要です。

気圧センサモジュールとArduinoの接続です。
回路は図の通りです。
　　　この回路図の作図には fritzing を利用させて頂いております。
　　　https://fritzing.org/home/

では、スケッチします。

スケッチ内容は、センサモジュールから、
気圧・気温を取得して、シリアルモニタに表示するものとします。

気圧センサモジュールとArduinoの通信・制御ですが、
このセンサモジュールの通信方式は、I2Cなので、
I2C用のライブラリ、”Wire” と、
このセンサモジュール制御用の ”Adafruit_BMP085” を
使用させて頂くことにします。

Arduino IDE にインストールする方法は、
1.メニュー「スケッチ」 → 「ライブラリをインクルード」
　　　→ 「ライブラリを管理」を選択します。

2.ライブラリマネージャ画面の
　検索欄に、”Adafruit BMP085” と入力します。
　表示された一覧の中から、
　”Adafruit BMP085 Library” を選択し、〔インストール〕ボタンと押します。
これで、ライブラリの準備は完了です。

スケッチです。

// ライブラリインクルード
#include <Wire.h>   // I2C通信用
#include <Adafruit_BMP085.h>    // 気圧センサ用

double t_data;   // 温度情報用
double d_data;   // 気圧情報用

// オブジェクト生成
Adafruit_BMP085 a_bmp;

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  // シリアルモニタ設定
  Serial.begin( 9600 );
  // 気圧センサ起動
  if ( !a_bmp.begin() ) {
    Serial.println( "センサ起動エラー" );
    while(1);	// エラー時の強制ループ
  }
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  // 温度情報取得
  t_data = a_bmp.readTemperature();
  // コンソールモニタへ出力
  Serial.print( t_data );
  Serial.println( " ℃" );

  // 気圧情報取得
  d_data= (double)a_bmp.readPressure()/100;
  // コンソールモニタへ出力
  Serial.print( d_data );
  Serial.println( " hPa" );
    
  // 2000ms待機
  delay( 2000 );
}

では、マイコンボードに書き込んで実行してみます。

シリアルモニタを開くと、
気圧と温度が表示されています。

続いて、この表示情報を、
Python言語で自作のターミナル（シリアル通信）ソフトで、
表示してみます。

シリアル通信のプログラムを１から記述しても良いのですが、
Python言語には、数多くのライブラリが用意されています。
技量のない私は、このライブラリのお世話になることにします。
シリアル通信用のライブラリ “pySerial” を使用します。

この “pySerial” ライブラリを使用するには、
インストールが必要です。

”pySerial” のインストールは、
コマンドプロンプトから
デスクトップにショートカットがない場合、
　Windowsメニュー「スタート」→「Windowsシステムルール」
　　　　　→「コマンドプロンプト」
で起動します。

”pip install pyserial” と打鍵します。

これで、インストールは完了でライブラリの利用が可能になります。

プログラミングは Visual Studio Code で行います。
デスクトップにショートカットがない場合、
　Windowsメニュー「スタート」→「Visual Studio Code」
　　　　→「Visual Studio Code」
で起動します。

メニュー「ファイル(F)」→「新規ファイル」で、
新規のプログラミング用のシート（Untitled-1）を用意します。

もちろん、Arduino IDE での Arduino 言語と、
Python言語では、言語の違いから記述方法が違います。
ですが、ある程度 Arduino 言語が理解出来ていれば、
何となく分かるのではと思います。

違いを何点かあげてみると、
　・行コメントは、 // ではなく、 # です。
　・１文の終わりに ; は必要ない。
　・制御文法（for、while等）のブロック記述は、 { } ではなく、
　　インデントで行う。
などでしょうか。

プログラムの記述前に次の２点を確認しておきます。
　・Arduino との接続ポートの確認
　　※Windowsメニューで、右クリック→「デバイスマネージャー（M）」、
　　　デバイスマネージャー画面のポート（COMとLPT）欄で確認します。
　　　このとき、Arduino とUSBケーブルで接続されていないと表示されません。　

　・Arduino 側スケッチの Serial.begin( ) の通信速度を確認
　私の場合、
　　・ポート：COM3
　　・通信速度：9600bps
　でした。

では、記述してみます。

# pySerialモジュールをインポート
import serial

# 通信条件設定・通信オープン
seri = serial.Serial('COM3',9600,parity=serial.PARITY_NONE)

# 通信（受信）無限ループ
#     ”crtl + c” キーでの停止を例外処理で可能にしておく
try:
    while True:
        # ポートより一行を取得    
        r_data = seri.readline()
        # 全角文字を含むため文字コード変換
        r_data = r_data.decode('utf-8')
        # 改行を無効にして表示出力（Python print()の改行を無効に）
        print(r_data,end='') 
except KeyboardInterrupt:
    print('Stop with key!')

# 通信クローズ   
seri.close()

こんな感じで書いてみました。
簡単な解説です。

・今回作成のターミナルソフトは、受信のみ対応です。
・serial.Serial( ) 文の、'COM3' は、デバイスマネージャー(M)の
　ポート（COMとLPT）欄より確認し、Arduino との接続ポートを設定します。
　次の 9600 は、Arduino 側スケッチの Serial.begin( ) の設定値と合わせます。
・受信処理を永久ループ（while True:）で行うように記述していますので、
　停止できません。
　そのため、キーボードからの ”crtl + c” キーで停止出来るように、
　例外処理（try:）で対応しています。
・Arduino 側から、全角文字（℃）を送信してきますので、
　decode( ) 文を使って文字コード変換を行っています。
　送信データが半角のみの場合は、不要だと思います。
・print( )文では、改行することがデフォルトとなっていますので、
　今回は、受信した情報に改行指示が含まれるので、
　二重改行になってしまいます。　
　そのため、print( )文の引数に、end='' を付けて、
　print( ) 文の改行を無効にしています。

実行してみます。
1.メニューの「ファイル(N)」 → 「名前を付けて保存…」
　で、保存します。
　私の場合、
　　・保存場所：C:\python_lang
　　・ファイル名：”terminal_1.py”
　　・ファイルの種類：Python
　としました。
　※本来は、１,２行記述したところで、一度保存されるのが良いと思います。
　　そうすれば、Python言語での文法チェックを受けながら記述することが出来ます。