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» 2018年12月28日 08時00分 公開

名刺サイズの超小型PC「ラズパイ」で遊ぶ(第2回):ラズパイで作る「気温・湿度・気圧センサー」 データを自動記録するためには? (1/2)

小さなマイクロコンピュータ「Raspberry Pi」(通称ラズパイ)で作る、自分だけのガジェット。まずはキャンプ場で気温、湿度、気圧を測れるデバイスを作ってみます。今回は〜〜

[岩泉茂,ITmedia]

 「Raspberry Pi」(以下、ラズパイ)にセンサーを取り付け、その場所の温度、湿度、気圧を測定する方法については第1回で紹介しました。しかし、このままではコマンド(命令文)をいちいち手入力しなければ結果が表示されず、少し面倒な状態です。そこで今回は、一定間隔で自動測定した値をファイルに自動保存する方法について紹介しましょう。

連載:名刺サイズの超小型PC「ラズパイ」で遊ぶ

 今やスマートフォンアプリで何でもできてしまう時代。しかし、一から自分の手で装置を作り上げ、試行錯誤しながらアイデアを具現化する楽しさは格別です。この連載では、テーマや用途にあわせて、名刺サイズの超小型PC「Raspberry Pi」(通称ラズパイ)の活用方法から、具体的な工作手順までを紹介します。

前回使ったブレッドボードを用意

 まずは第1回で使ったブレッドボードに再登場してもらいましょう。センサーとラズパイの接続は大丈夫でしょうか。GPIOの3番ピンの「SDA」にセンサーモジュールの「SDI」、5番ピンの「SCL」にモジュールの「SCK」をつなぎます。また「GND」と「SDO」はブレッドボード上で結線して、それをGPIOの9番ピンである「GND」につないでおきます。電源は1番ピンの3.3Vを使います。

photo ラズパイとセンサーを接続する
photo 接続部の拡大

 前回、データを測定するために使ったのは電子部品メーカーのスイッチサイエンスによるサンプルコードでした。今回はこのプログラムをちょっと改造して使います。日付と時刻を扱えるようにdatetimeモジュールのインポートを行い、気温と湿度、気圧のglobal変数を定義したら、それを元にカンマ形式で吐き出させます。

#coding: utf-8
import smbus
import time
import datetime # ←追加
bus_number  = 1
i2c_address = 0x76
t = datetime.datetime.today() # ←追加
bus = smbus.SMBus(bus_number)
digT = []
digP = []
digH = []
t_fine = 0.0
def writeReg(reg_address, data):
	bus.write_byte_data(i2c_address,reg_address,data)
def get_calib_param():
	calib = []
	
	for i in range (0x88,0x88+24):
		calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
	calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,0xA1))
	for i in range (0xE1,0xE1+7):
		calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
	digT.append((calib[1] << 8) | calib[0])
	digT.append((calib[3] << 8) | calib[2])
	digT.append((calib[5] << 8) | calib[4])
	digP.append((calib[7] << 8) | calib[6])
	digP.append((calib[9] << 8) | calib[8])
	digP.append((calib[11]<< 8) | calib[10])
	digP.append((calib[13]<< 8) | calib[12])
	digP.append((calib[15]<< 8) | calib[14])
	digP.append((calib[17]<< 8) | calib[16])
	digP.append((calib[19]<< 8) | calib[18])
	digP.append((calib[21]<< 8) | calib[20])
	digP.append((calib[23]<< 8) | calib[22])
	digH.append( calib[24] )
	digH.append((calib[26]<< 8) | calib[25])
	digH.append( calib[27] )
	digH.append((calib[28]<< 4) | (0x0F & calib[29]))
	digH.append((calib[30]<< 4) | ((calib[29] >> 4) & 0x0F))
	digH.append( calib[31] )
	
	for i in range(1,2):
		if digT[i] & 0x8000:
			digT[i] = (-digT[i] ^ 0xFFFF) + 1
	for i in range(1,8):
		if digP[i] & 0x8000:
			digP[i] = (-digP[i] ^ 0xFFFF) + 1
	for i in range(0,6):
		if digH[i] & 0x8000:
			digH[i] = (-digH[i] ^ 0xFFFF) + 1  
def readData():
	data = []
	for i in range (0xF7, 0xF7+8):
		data.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
	pres_raw = (data[0] << 12) | (data[1] << 4) | (data[2] >> 4)
	temp_raw = (data[3] << 12) | (data[4] << 4) | (data[5] >> 4)
	hum_raw  = (data[6] << 8)  |  data[7]
	
	compensate_T(temp_raw)
	compensate_P(pres_raw)
	compensate_H(hum_raw)
def compensate_P(adc_P):
	global  t_fine
	pressure = 0.0
	
	v1 = (t_fine / 2.0) - 64000.0
	v2 = (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 2048) * digP[5]
	v2 = v2 + ((v1 * digP[4]) * 2.0)
	v2 = (v2 / 4.0) + (digP[3] * 65536.0)
	v1 = (((digP[2] * (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 8192)) / 8)  + ((digP[1] * v1) / 2.0)) / 262144
	v1 = ((32768 + v1) * digP[0]) / 32768
	
	if v1 == 0:
		return 0
	pressure = ((1048576 - adc_P) - (v2 / 4096)) * 3125
	if pressure < 0x80000000:
		pressure = (pressure * 2.0) / v1
	else:
		pressure = (pressure / v1) * 2
	v1 = (digP[8] * (((pressure / 8.0) * (pressure / 8.0)) / 8192.0)) / 4096
	v2 = ((pressure / 4.0) * digP[7]) / 8192.0
	pressure = pressure + ((v1 + v2 + digP[6]) / 16.0)  
#	print "pressure : %7.2f hPa" % (pressure/100)
	global press # ←追加
	press = pressure/100 # ←追加
def compensate_T(adc_T):
	global t_fine
	v1 = (adc_T / 16384.0 - digT[0] / 1024.0) * digT[1]
	v2 = (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * digT[2]
	t_fine = v1 + v2
	temperature = t_fine / 5120.0
#	print "temp : %-6.2f ℃" % (temperature) 
	global temp # ←追加
	temp = temperature # ←追加
def compensate_H(adc_H):
	global t_fine
	var_h = t_fine - 76800.0
	if var_h != 0:
		var_h = (adc_H - (digH[3] * 64.0 + digH[4]/16384.0 * var_h)) * (digH[1] / 65536.0 * (1.0 + digH[5] / 67108864.0 * var_h * (1.0 + digH[2] / 67108864.0 * var_h)))
	else:
		return 0
	var_h = var_h * (1.0 - digH[0] * var_h / 524288.0)
	if var_h > 100.0:
		var_h = 100.0
	elif var_h < 0.0:
		var_h = 0.0
#	print "hum : %6.2f %" % (var_h)
	global hum # ←追加
	hum = var_h # ←追加
#日付や時刻とともに吐き出し
	print t.strftime("%Y/%m/%d,%H:%M"),",%-6.2f,%6.2f,%7.2f" % (temp,hum,press) # ←追加
def setup():
	osrs_t = 1			#Temperature oversampling x 1
	osrs_p = 1			#Pressure oversampling x 1
	osrs_h = 1			#Humidity oversampling x 1
	mode   = 3			#Normal mode
	t_sb   = 5			#Tstandby 1000ms
	filter = 0			#Filter off
	spi3w_en = 0			#3-wire SPI Disable
	ctrl_meas_reg = (osrs_t << 5) | (osrs_p << 2) | mode
	config_reg    = (t_sb << 5) | (filter << 2) | spi3w_en
	ctrl_hum_reg  = osrs_h
	writeReg(0xF2,ctrl_hum_reg)
	writeReg(0xF4,ctrl_meas_reg)
	writeReg(0xF5,config_reg)
setup()
get_calib_param()
if __name__ == '__main__':
	try:
		readData()
	except KeyboardInterrupt:
		pass

 追加できたら上書き保存せず、別名で保存しておきましょう。ここでは「bme280_csv.py」として保存します。ではファイルを実行してみましょう。

$ python ~/BME280/bme280_csv.py
2016/01/04,20:22 ,19.04 , 34.20,1009.79

 目的の通り、カンマ区切りでのテキストを吐き出せるようになりました。

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