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Arduinoの基礎 - 温湿度センサ (ソースを閲覧)

2024年12月22日 (日) 08:19時点における版

7,897 バイト追加 、 2024年12月22日 (日)
→‎サンプルコード
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== サンプルコード ==
== DHT-11 / DHT-21 ==
DHT-11およびDHT-21を使用するには、Adafruit DHTセンサライブラリをインストールする必要がある。<br>
DHT-11 / DHT-21を使用するには、Adafruit DHTセンサライブラリをインストールする必要がある。<br>
Adafruit DHTセンサライブラリのインストール手順を、以下に示す。<br>
<br>
Adafruit DHTセンサライブラリのインストールする。<br>
# Arduino IDEのメニューバー[スケッチ] - [ライブラリをインクルード] - [ライブラリを管理]を選択する。
# Arduino IDEのメニューバー[スケッチ] - [ライブラリをインクルード] - [ライブラリを管理]を選択する。
# [ライブラリの管理]画面が起動するので、検索項目から"Adafruit Unified Sensor"と入力する。
# [ライブラリの管理]画面が起動するので、検索項目から"Adafruit Unified Sensor"と入力する。
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さらに、温度と湿度からヒートインデックス(体感温度)が取得できるので、それも併せて取得する。<br>
さらに、温度と湿度からヒートインデックス(体感温度)が取得できるので、それも併せて取得する。<br>
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以下のサンプルコードでは、シリアルポートに値を出力している。<br>
以下の例では、シリアルポートに値を出力している。<br>
これでシリアルモニタを開けば、3秒おきに結果が出力されることがわかる。<br>
シリアルモニタを開くことにより、3秒ごとに結果が出力される。<br>
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<br>
LCDに出力する場合は、Arduinoを用いてLCDに文字を表示を参照すること。<br>
LCDに出力する場合は、Arduinoを用いてLCDに文字を表示を参照すること。<br>
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  </syntaxhighlight>
  </syntaxhighlight>
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<br><br>
== BME280 ==
==== BME280とは ====
BME280センサモジュールは、気圧、温度、湿度を読み取ることができる。<br>
気圧は高度によって変化するため、高度も推定することもできる。<br>
<br>
BME280センサモジュールには、I2C通信またはSPI通信を使用してArduinoへデータを送信する。<br>
<br>
I2C通信を使用する場合は、BME280センサモジュールとArduino UNOのI2Cピンを下表のように接続する。<br>
<center>
{| class="wikitable" | style="background-color:#fefefe;"
! style="background-color:#66CCFF;" | BME280
! style="background-color:#66CCFF;" | Arduino UNO R3 / R4
|-
| SCK (SCLピン) || A5
|-
| SDI (SDAピン) || A4
|}
</center>
<br>
SPI通信を使用する場合は、BME280センサモジュールとArduino UNOのI2Cピンを下表のように接続する。<br>
<center>
{| class="wikitable" | style="background-color:#fefefe;"
! style="background-color:#66CCFF;" | BME280
! style="background-color:#66CCFF;" | Arduino UNO R3 / R4
|-
| SCK (SPIクロックピン) || Pin 13
|-
| SDO (MISO) || Pin 12
|-
| SDI (MOSI) || Pin 11
|-
| CS (Chip Select) || Pin 10
|}
</center>
<br>
==== BME280ライブラリのインストール ====
Adafruit BME280ライブラリをインストールする。<br>
# Arduino IDEを起動して、[スケッチ] - [インクルードライブラリ] - [ライブラリの管理]を選択する。
# 検索ボックスから、<u>"adafruit bme280"</u>を検索して、ライブラリをインストールする。
<br>
==== I2C接続の使用例 ====
以下の例では、Arduino UNOにBME280をI2C接続して温度、湿度、大気圧を受信して、シリアルモニタに出力している。<br>
<br>
<u>※注意</u><br>
<u>SPI通信を行う場合は、SDOをHighにして、アドレスを0x77で取得する必要がある。</u><br>
<br>
<syntaxhighlight lang="c++">
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
// BME280センサのインスタンスを生成
Adafruit_BME280 bme;
// BME280のI2Cアドレス (0x76または0x77)
#define BME280_ADDRESS 0x76
void setup()
{
  // シリアル通信の初期化 (通信速度 : 9600[bps])
  Serial.begin(9600);
  // I2C通信の初期化
  Wire.begin();
  // BME280センサの初期化
  if (!bme.begin(BME280_ADDRESS)) {
    Serial.println("BME280センサが見つかりません。配線を確認してください。");
    while (1);  // エラーの場合は無限ループ
  }
  Serial.println("BME280センサの初期化が完了");
  Serial.println("測定を開始...");
  // ヘッダの出力
  Serial.println("温度(℃), 湿度(%), 気圧(hPa)");
}
void loop()
{
  // 各センサ値の読み取り
  float temperature = bme.readTemperature();    // 温度 (℃)
  float humidity = bme.readHumidity();          // 湿度 (%)
  float pressure = bme.readPressure() / 100.0F; // 気圧 (hPa)
  // 測定値の出力
  Serial.print(temperature, 1);  // 小数点以下1桁まで表示
  Serial.print(", ");
  Serial.print(humidity, 1);
  Serial.print(", ");
  Serial.println(pressure, 1);
  // 1秒間待機
  delay(1000);
}
</syntaxhighlight>
<br>
==== SPI接続の使用例 ====
以下の例では、Arduino UNOにBME280をSPI接続して温度、湿度、大気圧を受信して、シリアルモニタに出力している。<br>
<br>
<u>※注意 1</u><br>
<u>電源は3.3Vを使用する必要がある。(5[V]は使用不可)</u><br>
<br>
ピン定義<br>
* CSピン : Pin 10
* SCK : Pin 13
* MISO : Pin 12
* MOSI : Pin 11
<br>
<u>※注意 2</u><br>
<u>BME280モジュールがSPI通信に対応していることを確認する。</u><br>
<u>配線は必ずSPIの仕様に従うこと。</u><br>
<br>
<syntaxhighlight lang="c++">
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
// BME280のCSピン設定
#define BME_CS_PIN 10  // Arduino UNO R3 / R4のデフォルトCSピン
                        // CS (SS) ピンは、Pin 10はデフォルトのSSピンであるが、任意のデジタルピンをCSピンとして使用できる
                        // 例えば、複数のSPIデバイスを使用する場合は、異なるデジタルピンをCSとして割り当てることが可能である
// SPIの設定
#define BME_SCK 13  // SCKピン
#define BME_MISO 12  // MISOピン
#define BME_MOSI 11  // MOSIピン
// BME280センサのインスタンスを生成 (SPIモード)
Adafruit_BME280 bme(BME_CS_PIN);  // CSピンを指定
void setup()
{
  // シリアル通信の初期化 (通信速度 : 9600[bps])
  Serial.begin(9600);
  // CSピンを出力モードに設定
  pinMode(BME_CS_PIN, OUTPUT);
  // SPI通信の初期化
  SPI.begin();
  // BME280センサの初期化 (SPIモード)
  if (!bme.begin()) {
    Serial.println("BME280センサーが見つかりません。配線を確認してください。");
    Serial.println("・CS → Pin 10");
    Serial.println("・SCK → Pin 13");
    Serial.println("・MISO → Pin 12");
    Serial.println("・MOSI → Pin 11");
    Serial.println("・VCC → 3.3V");
    Serial.println("・GND → GND");
    while (1);  // エラーの場合は無限ループ
  }
  Serial.println("BME280センサの初期化が完了");
  Serial.println("測定を開始...\n");
  // ヘッダの出力
  Serial.println("温度(℃), 湿度(%), 気圧(hPa)");
}
void loop()
{
  // 各センサ値の読み取り
  float temperature = bme.readTemperature();    // 温度 (℃)
  float humidity = bme.readHumidity();          // 湿度 (%)
  float pressure = bme.readPressure() / 100.0F; // 気圧 (hPa)
  // 測定値の出力
  Serial.print(temperature, 1);  // 小数点以下1桁まで表示
  Serial.print(", ");
  Serial.print(humidity, 1);
  Serial.print(", ");
  Serial.println(pressure, 1);
  // 1秒間待機
  delay(1000);
}
</syntaxhighlight>
<br>
==== BME280のI2Cアドレス (0x76 または 0x77) の見分け方 ====
* SDOピン (アドレス選択ピン) の状態による変化
** SDOピンがVDDIO (HIGH) に接続されている場合
**: 0x77
** SDOピンがGND (LOW) に接続されている場合
**: 0x76
** SDOピンが浮いている (未接続) 場合
**: 内部プルアップにより0x77
<br>
* モジュールの種類による違い
** 青い基板のBME280モジュール
**: 多くの場合は、0x77
** 黒い基板のBME280モジュール
**: 多くの場合は、0x76
<br>
* メーカーによる違い
** Boschの純正品
**: 0x76
** 他社製
**: 0x77に設定されていることがある
<br>
アドレスが不明の場合は、以下に示すような対応を行う。<br>
# まず、0x76で試す。
# 認識されない場合は、0x77を試す。
# どちらも認識されない場合は、I2Cアドレススキャナプログラムを使用してアドレスを確認する。
<br>
<syntaxhighlight lang="c++">
// I2Cアドレススキャナプログラムの例
// 接続されているBME280のI2Cアドレスを確認することができる
#include <Wire.h>
void setup()
{
  Wire.begin();
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("I2Cアドレススキャナ");
  Serial.println("デバイスを検索中...");
}
void loop()
{
  byte error, address;
  int nDevices = 0;
  for(address = 1; address < 127; address++) {
    Wire.beginTransmission(address);
    error = Wire.endTransmission();
    if (error == 0) {
      Serial.print("I2Cデバイスが見つかりました アドレス 0x");
      if (address < 16) {
        Serial.print("0");
      }
      Serial.println(address, HEX);
      nDevices++;
    }
  }
  if (nDevices == 0) {
    Serial.println("I2Cデバイスが見つかりませんでした。");
  }
  delay(5000);  // 5秒待機
}
</syntaxhighlight>
<br><br>


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[[カテゴリ:Arduino]]
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