使用Arduino开发板和BMP180确定压力和海拔高度

风筝

在飞行机器人、气象站、改善路线性能、运动等众多项目中，测量压力和高度非常重要。在本篇文章中，您将学习如何使用BMP180传感器，这是最常用的压力测量传感器之一。

什么是气压？

气压或大气压力来自地球上空气的重量。该压力在海平面约为每平方厘米1千克。

有几个单位表示大气压力，可以很容易地相互转换。用于测量压力的单位是帕斯卡（Pa）。

单位	1hPa当量
帕斯卡（Pa）	100
大气压（atm）	0.000986923
Milibar（MBR）	1
毫米汞柱（mmHg）	0.750063755
英寸汞柱（inHg）	0.02953
Torr（托）	0.750061683
磅/平方英寸（psi）	0.014503774
牛顿每平方米（N /平方公尺）	100

气压与海平面的高度具有近似线性的反比，因此如果我们测量地点的气压，我们可以使用简单的数学运算从海平面计算海拔高度。

GY-68 BOSCH BMP180压力传感器特点

BOSCH BMP180是测量压力和海拔高度最常用的传感器之一。该模块最重要的功能如下：

●    压力测量范围为300至1100hPa

●    -0.1hPa绝对压力的测量精度

●    12hPa相对压力的测量精度

●    低功耗（标准模式下为5μA，每秒一次采样）

●    内部温度传感器，精度为0.5°C

●    支持I2C协议进行通信

●    完全校准

所需的材料

●    Arduino UNO R3开发板

●    BOSH BMP180模块

●    跳线

●    Arduino IDE

如何在Arduino中使用GY-68 BMP180压力传感器？

●    该传感器可作为模块使用，方便使用。 BMP180传感器模块的主要部件是：

●    BMP180传感器

●    3.3伏稳压器。此稳压器允许您将模块连接到5V。

●    需要上拉电阻才能正确通信I2C

电路链接

下载BMP180_Breakout_Arduino_Library以使用BMP180传感器模块：BMP180_Breakout_Arduino_Library。

计算不同单位的绝对压力和基于海平面的海拔高度

1. */
   
2. 
   
3.   BMP180
   
4. 
   
5.   modified on 23 Apr 2019
   
6.   by Saeed Hosseini @ Electropeak
   
7.   https://electropeak.com/learn
   
8. 
   
9. */
   
10. 
    
11. #include <SFE_BMP180.h>
    
12. #include <Wire.h?
    
13. 
    
14. SFE_BMP180 pressure;
    
15. 
    
16. #define ALTITUDE 943.7 // Altitude of Electropeak Co. in meters
    
17. 
    
18. void setup() {
    
19.   Serial.begin(9600);
    
20.   if (pressure.begin())
    
21.     Serial.println("BMP180 init success");
    
22.   else
    
23.   {
    
24. 
    
25.     Serial.println("BMP180 init fail\n\n");
    
26.     Serial.println("Check connection");
    
27.     while (1);
    
28.   }
    
29. 
    
30. }
    
31. 
    
32. void loop() {
    
33. 
    
34.   char status;
    
35.   double T, P, p0, a;
    
36. 
    
37.   status = pressure.startTemperature();
    
38.   if (status != 0)
    
39.   {
    
40.     delay(status);
    
41.     status = pressure.getTemperature(T);
    
42.     if (status != 0)
    
43.     {
    
44. 
    
45.       Serial.print("temperature: ");
    
46.       Serial.print(T, 2);
    
47.       Serial.println(" deg C ");
    
48. 
    
49.       status = pressure.startPressure(3);
    
50.       if (status != 0)
    
51.       {
    
52. 
    
53.         delay(status);
    
54.         status = pressure.getPressure(P, T);
    
55.         if (status != 0)
    
56.         {
    
57. 
    
58.           Serial.print("absolute pressure: ");
    
59.           Serial.print(P, 2);
    
60.           Serial.print(" hpa = ");
    
61.           Serial.print(P * 100, 2);
    
62.           Serial.print(" pa = ");
    
63.           Serial.print(P * 0.000986923, 2);
    
64.           Serial.print(" atm = ");
    
65.           Serial.print(P * 0.750063755, 2);
    
66.           Serial.print(" mmHg = ");
    
67.           Serial.print(P * 0.750061683, 2);
    
68.           Serial.print(" torr = ");
    
69.           Serial.print(P * 0.014503774, 2);
    
70.           Serial.println(" psi");
    
71. 
    
72. 
    
73.           p0 = pressure.sealevel(P, ALTITUDE); // we're at 943.7 meters
    
74.           Serial.print("relative (sea-level) pressure: ");
    
75.           Serial.print(p0, 2);
    
76.           Serial.println(" hpa ");;
    
77. 
    
78. 
    
79.           a = pressure.altitude(P, p0);
    
80.           Serial.print("your altitude: ");
    
81.           Serial.print(a, 0);
    
82.           Serial.println(" meters ");
    
83.         }
    
84.         else Serial.println("error retrieving pressure measurement\n");
    
85.       }
    
86.       else Serial.println("error starting pressure measurement\n");
    
87.     }
    
88.     else Serial.println("error retrieving temperature measurement\n");
    
89.   }
    
90.   else Serial.println("error starting temperature measurement\n");
    
91. Serial.println("==========================================================================");
    
92.   delay(5000);
    
93. }

复制代码

让我们更准确地查看压力和高度计算的过程：

根据上述算法，首先我们使用startTemperature()开始计算温度，然后使用getTemperature(T)将温度存储在变量T中。之后，我们用startPressure(3)计算压力。数字3是可以在0和3之间变化的最大分辨率。使用getPressure(P)我们将绝对压力存储在变量P中。此压力的量以hPa为单位，可以根据之前的表格转换为不同的单位。绝对压力随高度而变化。为了消除高度对计算压力的影响，我们应该根据存储在ALTITUDE变量中的高度使用sealevel(P,ALTITUDE)函数，并将测量值存储在任意变量中，例如p0。

使用altitude(P,p0)计算您的高度。此函数计算仪表的高度。

制作一个高度计！

与许多其他压力传感器一样，BMP180压力传感器测量绝对压力，绝对压力随高度的变化而变化。因此，您可以通过测量压力来计算相对高度。

1. /*
   
2. 
   
3.   BMP180 - altimeter
   
4. 
   
5.   modified on 23 Apr 2019
   
6.   by Saeed Hosseini @ Electropeak
   
7.   https://electropeak.com/learn
   
8. 
   
9. */
   
10. 
    
11. #include <SFE_BMP180.h>
    
12. #include <Wire.h>
    
13. 
    
14. 
    
15. SFE_BMP180 pressure;
    
16. 
    
17. double baseline;
    
18. 
    
19. void setup()
    
20. {
    
21.   Serial.begin(9600);
    
22.   Serial.println("REBOOT");
    
23. 
    
24.   if (pressure.begin())
    
25.     Serial.println("BMP180 init success");
    
26.   else
    
27.   {
    
28. 
    
29.     Serial.println("BMP180 init fail (disconnected?)\n\n");
    
30.     while (1);
    
31.   }
    
32. 
    
33.   baseline = readPressure();
    
34. 
    
35.   Serial.print("baseline pressure: ");
    
36.   Serial.print(baseline);
    
37.   Serial.println(" hpa");
    
38. }
    
39. 
    
40. void loop()
    
41. {
    
42.   double a, P;
    
43. 
    
44. 
    
45.   P = readPressure();
    
46. 
    
47.   a = pressure.altitude(P, baseline);
    
48. 
    
49.   Serial.print("relative altitude: ");
    
50.   if (a >= 0.0) Serial.print(" ");
    
51.   Serial.print(a, 1);
    
52.   Serial.println(" meters, ");
    
53.   delay(500);
    
54. }
    
55. 
    
56. 
    
57. double readPressure()
    
58. {
    
59.   char status;
    
60.   double T, P, p0, a;
    
61.   status = pressure.startTemperature();
    
62.   if (status != 0)
    
63.   {
    
64.     delay(status);
    
65.     status = pressure.getTemperature(T);
    
66.     if (status != 0)
    
67.     {
    
68.       status = pressure.startPressure(3);
    
69.       if (status != 0)
    
70.       {
    
71.         delay(status);
    
72.         status = pressure.getPressure(P, T);
    
73.         if (status != 0)
    
74.         {
    
75.           return (P);
    
76.         }
    
77.         else Serial.println("error retrieving pressure measurement\n");
    
78.       }
    
79.       else Serial.println("error starting pressure measurement\n");
    
80.     }
    
81.     else Serial.println("error retrieving temperature measurement\n");
    
82.   }
    
83.   else Serial.println("error starting temperature measurement\n");
    
84. }

复制代码

startPressure(3)函数计算绝对压力值。 由于压力随温度和湿度的变化而变化，我们将初始压力存储在变量baseline中。 根据该值和瞬时压力，altitude(P,baseline)函数计算以米为单位的相对高度。