Создаем простую метеостанцию на esp8266 с bme280

Возможные неисправности датчиков и их признаки

Главным признаком неисправности датчика является отсутствие информации об уровне давления в колесе на мониторе. Причинами могут быть использованный лимит батарейки, слабый сигнал информации, механическая поломка при монтаже. Как правило, требуется заменять неисправный датчик на новый. При слабом сигнале информации с антенны датчика рекомендуется поворотом определить наиболее эффективное место расположения. Замена батареек зачастую технически сложная операция, требует шиномонтаж при внутреннем расположении датчика и может не дать ожидаемый результат.

Основными неисправностями датчиков являются:

  • возможное подтравливание всех внешних и внутренних латунно-резиновых датчиков;
  • прикипание внешнего алюминиевого датчика с латунным вентилем;
  • ложное срабатывание системы ABS при длительном повороте.

В некоторых системах тпмс неудобствами являются:

  • низкая яркость и мелкие цифры дисплея;
  • вывод на экран показатели только одной автошины с необходимостью нажатием кнопки вызывать на экран данные других колес;
  • помехи от магнитолы, рации при подаче информации на экран;
  • необходимость шиномонтажа для замены батареек внутренних датчиков;
  • опасность кражи внешних датчиков;
  • отсутствие настроек параметров давления;
  • невозможность отключения звукового сигнала;
  • несоответствие размеров штекера устройства и автомобильного прикуривателя;
  • требование дополнительной балансировки при установке внешних датчиков.

Проведенные тесты показали высокое качество следующих нештатных систем контроля давления в шинах,

с внутренними датчиками:

  • CRX-1006 (высокое качество, надежная работа);
  • TPMS CRX-1001 (информация в режиме реального времени, крупные цифры, высокая емкость батареек);
  • TPMS-201 (легкая настройка);
  • Parkmaster 4-03 (установка модуля-монитора в прикуривателе, яркость дисплея);

с внешними датчиками:

  • CRX-1041 (быстрая установка, широкий диапазон параметров давления);
  • CRX-1002 (защита от коррозии и кражи).

Системы контроля давления в шинах становятся необходимы условием повышения безопасности и длительности эксплуатации автомобилей. В настоящее время в ряде стран законодательно определено производство машин с установкой данной опции. На рынке автолюбители могут самостоятельно выбирать и устанавливать датчики давления в автошинах tpms в соответствии с их бюджетными возможностями, уровнями качества исполнения и контроля необходимых параметров.

Возможные ошибки при подключении и устранение их

Наиболее часто встречающаяся ошибка – неправильные данные о давлении и температуре, которые отличаются на несколько порядков от реального значения. Причиной этого чаще всего становится неправильное подключение – например, в библиотеке указано, что нужно подключать по I2C, а датчик подключен по SPI.

Также при использовании “китайских” датчиков можно столкнуться с нестандартными I2C или SPI адресами. В этом случае рекомендуется просканировать все присоединенные устройства с помощью одного из популярных скетчей и выяснить, по какому адресу откликается ваш датчик давления.

Еще одной проблемой может стать несоответствие рабочего напряжения питания модуля базовому напряжению используемого контроллера. Так, для работы с датчиком на 3,3 В вам потребуется создать делитель напряжения или использовать один из существующих готовых модулей согласования уровней. Кстати, такие модули достаточно дешевы и начинающим рекомендуется использовать их.

Небольшие отклонения от реальной величины могут быть связаны с калибровкой сенсора. Например, для датчика BMP180 все данные рассчитываются и задаются в скетче. Для получения более точного значения высоты нужно знать текущее значение давления над уровнем моря для данных координат.

Рекомендации по установке

При размещении датчика давления в магистрали необходимо соблюдать следующие рекомендации:

  • Чтобы прибор работал правильно, диапазон температур, в котором он эксплуатируется, не должен превышать -4 – +40 С.
  • Автоматику размещают не только в помещении дома, но и кессоном колодце, после насоса в линию следует установить фильтры тонкой и глубокой очистки воды – это предотвратит забивание грязью штуцера с мембраной, которое может привести к некорректной работе прибора.
  • Многие устройства рассчитаны на работу только с холодной водой, при эксплуатации ее температура не должна превышать допустимые пределы, к примеру, не более +55 С. для моделей РД.
  • Мощность подключаемого через прибор электронасоса не должна превышать значений, указанных в паспортных данных – нарушение этого правила может привести к залипанию контактов и выходу реле из строя.

Рис. 11 Пример размещения гидрореле с глубинным электронасосом

Датчик или реле давления является основным прибором для обеспечения автоматической работы водозаборного оборудования, он входит в состав любой электронасосной станции или системы водоснабжения с глубинным электронасосом. Его установка и подстройка не представляет особых трудностей даже для неподготовленного домовладельца, а соблюдение основных правил размещения и монтажа обеспечит бесперебойную работу прибора в течение десятка лет.

Динамическая загрузка данных датчиков с помощью AJAX

Если ваша веб-страница много весит, то полное ее обновление не слишком практично. Лучше использовать асинхронный Javascript и Xml (AJAX), чтобы мы могли запрашивать данные с сервера асинхронно (в фоновом режиме), не обновляя страницу.

Для выполнения AJAX на веб-страницах в JavaScript обычно используется объект . Он тихо выполняет GET-запрос на сервер и обновляет элемент на странице. AJAX – это не новая технология или другой язык, а просто существующие технологии, используемые по-новому. Кроме того, AJAX также позволяет:

  • запрашивать данные с сервера после загрузки страницы;
  • получать данные с сервера после загрузки страницы;
  • отправлять данные на сервер в фоновом режиме.

Ниже приведен скрипт AJAX, который мы будем использовать. Поместите этот скрипт непосредственно перед закрывающим тегом .

Скрипт начинается с тега , так как AJAX-скрипт – это не что иное, как javascript, и поэтому нужно писать его в теге . Чтобы данная функция вызывалась повторно, мы будем использовать функцию javascript . Она принимает два параметра: функцию для выполнения и интервал времени (в миллисекундах), через который выполнять указанную функцию.

Сердцем этого скрипта является функция . Внутри этой функции создается объект. Данный объект используется для запроса данных с веб-сервера.

Функция вызывается каждый раз, когда изменяется . Свойство хранит состояние . Возможны следующие значения:

  • 0: запрос не инициализирован;
  • 1: установлено подключение к серверу;
  • 2: запрос получен;
  • 3: обработка запроса;
  • 4: запрос завершен, и ответ готов.

Свойство содержит статус объекта . Возможны следующие значения:

  • 200: OK;
  • 403: запрещено;
  • 404: страница не найдена.

Когда равен 4, а – 200, ответ готов. Теперь обновляется содержимое элемента (содержащего значения температуры, влажности, давления и высоты).

Затем HTTP-запрос инициируется с помощью функций и .

Установка библиотек

Для работы с датчиком BMP280 существуют различные библиотеки, упрощающие работу. К ним относятся BMP280_DEV, Adafruit_BMP280_Library. Для датчика BMP280 будет используется библиотека от Adafruit.

Adafruit Unified Sensor Driver — общий драйвер

  1. В Arduino IDE открываем менеджер библиотек: Скетч->Подключить библиотеку->Управлять библиотеками…
  2. В строке поиска вводим «Adafruit Unified Sensor», выбираем последнюю версию и кликаем Установить
  3. Библиотека установлена (INSTALLED)

Библиотека Arduino для датчиков BMP280

Чтобы начать считывать данные с датчиков, вам необходимо установить библиотеку Adafruit_BMP280 (код в репозитории github). Она доступна в менеджере библиотек Arduino, поэтому рекомендуется его использовать.

  1. В Arduino IDE открываем менеджер библиотек: Скетч->Подключить библиотеку->Управлять библиотеками…
  2. В строке поиска вводим «Adafruit BMP280», выбираем библиотеку от Adafruit, но можете использовать любую.
  3. Выбираем последнюю версию и кликаем Установить
  4. Выбираем пример: Файл->Примеры->Adafruit BMP280 Library->bmp280test
  5. Компилируем этот пример. Если получаем ошибку , нужно установить Adafruit Unified Sensor (смотрите выше)

    …\Documents\Arduino\bmp280-i2c\bmp280-i2c.ino:1:30: fatal error: Adafruit_Sensor.h: No such file or directory

    #include <Adafruit_Sensor.h>

    ^
    compilation terminated.

    exit status 1
    Ошибка компиляции для платы Arduino Pro or Pro Mini.

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9

    …\Documents\Arduino\bmp280-i2c\bmp280-i2c.ino130fatal errorAdafruit_Sensor.hNo such file ordirectory

    #include <Adafruit_Sensor.h>

    ^

    compilation terminated.

    exit status1

    ОшибкакомпиляциидляплатыArduino Pro orPro Mini.

Интерфейс I2C

Модуль использует простой двухпроводной интерфейс I2C, который можно легко подключить к любому микроконтроллеру.

Адрес I2C по умолчанию для модуля BME280 равен 0x76HEX и может быть легко изменен на 0x77HEX с помощью перемычки из припоя, устанавливаемой между площадками рядом с микросхемой.

Рисунок 4 – Модуль BME280. Площадки для напайки перемычки для выбора адреса I2C

Процедура изменения адреса I2C

  • Найдите перемычку из припоя рядом с чипом. По умолчанию средняя медная площадка подключена к левой площадке.
  • Перережьте ножом соединение между средней и левой медными площадками.
  • Добавьте каплю припоя между средней и правой медными площадками, чтобы установить между ними электрическое соединение. Это сменит адрес I2C на 0x77HEX.

Рисунок 5 – Установка перемычки для выбора адреса I2C датчика BME280

Какие модели датчиков бывают

Различают механические и электронные модификации датчиков, для бытового водоснабжения c использованием погружных электронасосов и насосных станций бюджетной и средней ценовой категории в основном применяют механические модели этого прибора. Они отличаются высокой надежностью, простотой конструктивного исполнения, удобством монтажа и регулировки.

Использование дорогих электронных датчиков давления в обычных водозаборных системах только для размыкания контактов не имеет смысла, электроника рассчитана для плавного регулирования режимов работы насосного оборудования.

Рис. 6 Приборы автоматического управления со встроенными датчиками

Электронные датчики воды

Электронные датчики гидравлического давления применяется в автоматике управления насосным оборудованием 3-го поколения с частотным преобразователем, они входят в состав электронных контроллеров, состоящих из одного малогабаритного блока.

Электронное устройство заменяет все дискретные элементы системы автоматики – реле сухого хода и давления, манометр, гидроаккумулятор большого объема, обеспечивает плавный запуск электродвигателя и электронную регулировку скорости вращения вала насосного электродвигателя. В данном устройстве с электронного датчика снимается аналоговый сигнал, величина напряжения которого зависит от напора, далее он преобразуется в электронной управляющей схеме в широтно-импульсное модулированное напряжение, подаваемое на обмотку электродвигателя насоса.

В быту широко известны и используются специальные блоки частотного управления SU 301 от Grundfos, работающие в паре с погружными электронасосами серии SQ, другие известные модели и производители – Active Driver (DAB), Sirio Entry (Italtecnica).

Рис. 7 Подключение датчика к водопроводу и электрической сети

Виды

Сегодня наибольшее применение нашли датчики протока воды двух видов ― датчик Холла и реле герконовое.

Датчик проточной воды, основанный, на принципе работы датчика Холла (его называют еще расходомер) представляет собой небольшую турбину, на которую насажен магнит. При вращении турбины, магнит создаёт магнитное поле и как турбина на гидроэлектростанции генерирует небольшие электрические импульсы, которые поступают на плату управления котла. Скорость вращения турбины зависит от скорости подачи воды, чем больше поток, тем четче импульсы. Таким образом, благодаря датчику Холла возможно не только сигнализировать о протоке воды, но и о скорости подачи воды.

Герконовый датчик протока воды представляет собой датчик, основанный на использовании принципов магнита. Принципиально этот датчик выглядит так – внутри камеры из композитного материала находится магнитный поплавок, при увеличении давления воды, поплавок перемещается по камере и воздействует на геркон.

Геркон, а это не что иное, как две магнитные пластины в камере без воздуха, под действием магнитного поля поплавка размыкается, и плата управления переводит работу котла в режим горячего водоснабжения.

Герконовый датчик уровня воды:

Расходомер воды:

Пример работы частотника на демонстрационном стенде

Во всем мире частотными преобразователями пользуются для управления насосами достаточно давно. К сожалению, в России такая техника пока не прижилась. Расскажем, в чем прелесть этих маленьких незамысловатых коробочек, и какой огромный плюс они дают потребителю при их использовании в системе частного водоснабжения.

Что такое частотный преобразователь? Как правило, владельцы домов и коттеджей используют в своих системах водоснабжения погружные скважинные насосы. Управление этими насосами осуществляется при помощи реле давления и гидроаккумуляторов различной емкости.

Реле давления имеет два порога: верхний и нижний. При таком устройстве системы водоснабжения в момент, когда насос включается, давление падает очень сильно и потребителю это некомфортно. Он испытывает дискомфорт, потому что давление меняется. Особенно это чувствуется при приеме душа. Владельцы коттеджей это прекрасно понимают, так как они уже сталкивались с этой проблемой. Те, кому только предстоит обустроить свою систему водоснабжения, эта информация окажет помощь в представлении ожидаемого эффекта.

Как улучшить комфорт, чтобы давление в системе было постоянным? Есть решение этой проблемы. Это применение частотного преобразователя. Многие компании осуществляют поставку частотников фирмы Italtecnica. Этот концерн выпускает частотные преобразователи с монофазными насосами серии SIRIO ENTRY. Эти частотные преобразователи могут управлять монофазными насосами мощностью до 1,5 киловатт.

Датчики на основе МЭМС

Датчики давления бывают трех типов, позволяющих измерять абсолютное, дифференциальное и манометрическое давление .

Абсолютное давление, например, барометрическое, измеряется датчиком абсолютного давления. Давление измеряется относительно вакуума.

Дифференциальное давление, например, перепад давления в дифференциальных расходомерах, измеряется дифференциальным датчиком давления (рис. 1).

Рис. 1. Схема дифференциального датчика давления .

Манометрическое давление измеряется относительно некоторого эталонного значения. Примером может служить, измерение кровяного давления, которое проводится относительно атмосферного давления. Манометрическое давление по своей сути является разновидностью дифференциального давления. Измеряют давление, избыточное по отношению к атмосферному, манометром .

В датчиках давления используются также вторичные преобразователи емкостного типа. В таких устройствах вся поверхность мембраны действует как обкладка конденсатора. В качестве одной обкладки конденсатора используется неподвижное металлическое основание, другая обкладка — гибкая мембрана круглой формы, закрепленная по окружности. Мембрана прогибается под действием давления. При деформации мембраны среднее расстояние между обкладками конденсатора уменьшается, что приводит к увеличению емкости .

Применение МЭМС технологии позволяет получать микромеханические и оптические узлы меньших размеров, чем это возможно по традиционным технологиям. Преимуществом МЭМС является электронная часть, и электрические соединения с датчиками и механизмами, выполненные по интегральной технологии и имеющие малые размеры. Высокая повторяемость чувствительных элементов, и их интегральное изготовление вместе с обрабатывающей схемой позволяет значительно повысить точность измерений. Благодаря интегральной технологии надежность МЭМС выше, чем надежность аналогичной системы, которая собрана из дискретных компонентов. Также большей надежностью и долговечностью обладают оптические системы, поскольку они располагаются в герметичном корпусе и защищены от воздействий внешней среды. Применение МЭМС уменьшает стоимость как механической, так и электронной частей устройства, поскольку обрабатывающая электроника и МЭМС интегрированы в единой подложке, что позволяет избежать дополнительных соединений и, в некоторых случаях, применения согласующих схем.

Принцип действия барометра на BMP280, BMP180, BME280

Датчики давления работают на преобразовании давления в движение механической части. Состоит датчик давления из преобразователя с чувствительным элементом, корпуса, механических элементов (мембран, пружин) и электронной схемы.

Датчик BMP280 создан специально для приложений, где требуются малые размеры и пониженное потребление  энергии. К таким приложениям относятся навигационные системы, прогноз погоды, индикация вертикальной скорости и другие. Датчик обладает высокой точностью, хорошей стабильностью и линейностью. Технические характеристики датчика BMP280:

  • Габариты 2 х 2,5 х 0,95 мм.
  • Давление 300-1100гПа;
  • Температуры от 0С до 65 С;
  • Поддержка интерфейсов I2C и SPI;
  • Напряжение питания 1,7В – 3,6В;
  • Средний ток 2,7мкА;
  • 3 режима работы – режим сна, режим FORCED (проведение измерения, считывание значения, переход в спящий режим), режим NORMAL (перевод датчика в циклическую работу – то есть устройство самостоятельно через установленное время выходит из режима сна, проводит измерения, считывает показания, сохраняет измеренные значения и переходит снова в режим сна).

Датчик BMP180 – это дешевый и простой в применении сенсорный датчик, который измеряет атмосферное давление и температуру. Используется обычно для определения высоты и в метеостанциях. Состоит устройство из пьезо-резистивного датчика, термодатчика, АЦП, энергонезависимой памяти, ОЗУ и микроконтроллера.

Технические характеристики датчика BMP180:

  • Пределы измеряемого давления 225-825 мм рт. ст.
  • Напряжение питания 3,3 – 5В;
  • Ток 0,5мА;
  • Поддержка интерфейса I2C;
  • Время срабатывания 4,5мс;
  • Размеры 15 х 14 мм.

Датчик bme280 содержит в себе 3 устройства – для измерения давления, влажности и температуры. Разрабатывался для малого потребления тока, высокой надежности и долгосрочной стабильной работы.

Технические характеристики датчика bme280:

  • Размеры 2,5 х 2,5 х 0,93 мм;
  • Металлический LGA-корпус, оснащенный 8-ю выходами;
  • Напряжение питания 1,7 – 3,6В;
  • Наличие интерфейсов I2C и SPI;
  • Потребляемый ток в режиме ожидания 0,1 мкА.

Если сравнивать все устройства между собой, то датчики очень похожи. По сравнению со своим предшественником, к которым относится BMP180, более новый датчик BMP280 заметно меньше по размерам. Его восьмиконтактный миниатюрный корпус требует аккуратности во время монтажа. Также устройство поддерживает интерфейсы I2C и SPI, в отличие от предшественников, которые поддерживали только I2C. По логике работы датчика изменений практически нет, была только усовершенствована температурная стабильность и увеличено разрешение АЦП.  Датчик BME280, измеряющий температуру, влажность и давление, также похож на BMP280. Отличие между ними заключается в размерах корпуса, так как BME280 имеет датчик влажности, который немного увеличивает габариты. Количество контактов и их расположение на корпусе совпадают.

Датчик атмосферного давления bmp280

Датчик BMP280 был разработан также фирмой Bosh как более продвинутая модель своего предшественника BMP180. Данная модификация, в отличие от bmp180, может работать по двум интерфейсам (SPI и I2C), а также 3 режима работы:

  1. NORMAL – в данном режиме модуль просыпается с определённой периодичностью, выполняет необходимые измерения и снова засыпает. Частота измерений задаётся программным путём, а результат считывается при необходимости;
  2. SLEEP – режим максимально пониженного энергопотребления;
  3. FORCED – этот режим позволяет будить модуль подачей внешнего управляющего сигнала. После выполнения измерений, модуль автоматически переходит в режим пониженного энергопотребления.

Помимо способности измерять показания атмосферного давления,BMP280 может также определять температуру окружающей среды, что является очень хорошим бонусом.

Все производимые вычисления могут быть отфильтрованы настраиваемым программным фильтром. На рисунке показан внешний вид модуля bmp280  его электрическая схема и распиновка выводов.

Характеристики датчика bmp280

Модель bmp280 обладает такими техническими характеристиками:

  1. Размер 2 х 2,5 х 0,95 мм;
  2. Уровень давления 300-1100 гПа;
  3. Температурный диапазон от 0 до 65 С;
  4. Поддерживает интерфейс I2C и SPI;
  5. Аккумулятор 1,7 В – 3,6 В;
  6. Потребляемый ток 2,7 мкА

Схема подключения датчика BMP280 к плате Arduino по протоколу SPI

Для работы с датчиком нужна специальная библиотека. В нашем случае это библиотека Adafruit_BMP280  которая специально заточена для работы с датчиком BMP280.

В библиотеке есть методы которые дают возможность пользователю выбрать способ подключения, а также настроить период и точность измерений при том или ином режиме работы.

Для того чтобы начать работу с BMP280 нужно скачать и установить библиотеку Adafruit_BMP280 , подключить сам заголовочный файл Adafruit_BMP280.h, а также ещё два файла Wire.h и SPI.h, которые нужны для доступа к необходимым интерфейсам.

Программа для работы с датчиком BMP280

В этом примере следует обратить внимание на число 1013.25 в функции bmp.readAltitude(). Это значение давления над уровнем моря конкретной местности, где располагается в данный момент модуль

Значение можно узнать в интернете.

Soft

Скачать библиотеку и пример можно здесь:
https://github.com/avislab/sensorstest/tree/master/BME280

Всем успехов.

Смотри также:

  • Raspberry Pi — Что это такое?
  • Raspberry Pi — GPIO
  • Raspberry Pi — UART
  • Raspberry Pi — FT232
  • Raspberry Pi — ШИМ и Сервопривод
  • Raspberry Pi — DHT11
  • Raspberry Pi — FM Transmitter
  • Прошивка AVR микроконтроллеров с помощью Raspberry Pi
  • Raspberry Pi — LCD дисплей 1602
  • Raspberry Pi — Wi-Fi
  • Raspberry-Pi — I2C (TWI)
  • Raspberry Pi — DS18B20
  • Raspberry Pi Camera
  • nRF24L01+ ATMEGA + Raspberry Pi
  • BMP180 + Raspberry Pi + WH1602
  • Wi-Fi Метео станция
  • Raspbian. Apache + PHP + Python + MySQL
  • Устанавливаем Raspbian на Raspberry Pi без клавиатуры и монитора
  • ИК-дистанционное управление. Использование LIRC в Python
  • Raspberry Pi. Raspbian. Отправка почты через аккаунт Gmail
  • Neoway M590 – GSM/GPRS modem
  • MPU-6050 – гироскоп – акселерометр
  • HMC5883L Магнитометер
  • PWM контролер на базе микросхемы PCA9685
  • Метеостанция на Raspberry Pi своими руками
  • Raspberry Pi. Live-stream video
  • Сравнение датчиков атмосферного давления MS5611 и BMP280
  • BMP280 – датчик атмосферного давления от BOSCH
  • BMP180 – датчик атмосферного давления. Подключаем к ATMEGA
  • BMP085 – датчик абсолютного давления. Подключаем к ATMEGA

Устройство и конструктивные особенности

Датчик давления устанавливается как отдельный прибор в большинстве систем автоматического регулирования, также он входит в состав блоков управления насосным оборудованием 2 и 3 поколений, в которых в одном корпусе размещается вся автоматика.

Простой недорогой механический прибор содержит следующие элементы:

  1. Корпус с расположенным в основании штуцером стандартным диаметром 1/4 дюйма или 8 мм. для подсоединения к водопроводу, и съемной крышкой, предохраняющей его механические детали, электрические клеммы и подстроечные винты от повреждений и проникновения влаги.
  2. Диафрагму с внутренними пластинами и пружинящими контактами, коммутирующими электрическую цепь.
  3. Регулировочные большой и малый винты с пружинами, определяющими верхнюю границу напора, размыкающего контакты, и разницу (дельту) между порогами включения и отключения прибора.
  4. Клеммные колодки для подсоединения контактов насоса (обозначаются M1, M2), электрических (L1 и L2) и заземляющих проводов с винтовыми фиксаторами.

Рис. 5 Схема реле на примере модели РД 2

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Климат в доме
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: