MPL3115A2 - barometro, altimetro e termometro

Il sensore MPL3115A2 illustrato in questo articolo è prodotto da Freescale (ora NXP)può essere utilizzato come barometro, altimetro e termometro.
Il dispositivo ha una risoluzione tipica di 1,5 Pascal, e può misurare un’altitudine con una risoluzione di 0,3 metri (rispetto al BMP180 che può fare 0,17 m).
In questo caso il sensore è montato su un modulo realizzato dalla Adafruit codice 1893

Il sensore MPL3115A2 ha alcuni vantaggi rispetto ai sensori BMP180/ BMP280 , come le uscite interupt per un consumo di energia ultra-basso, ed è anche molto più facile da leggere l’altitudine con un calcolo dell’altimetro incorporato, e non è richiesta nessuna lettura di calibrazione.

MPL3115A2 I2C Precision Altimeter

Come detto il chip MPL3115A2 oltre che come barometro e altimetro, può essere utilizzato come termometro con una precisione tipica di ± 1 ° C (± 3 ° C max).

MPL3115A2 barometro termometro altimetro

Indice

Circuito elettrico del modulo

Il chip richiede una tensione di 2-3,6 V sia per l’alimentazione e tensioni logiche, per questo motivo sulla breakout è presente un regolatore a 3 V tipo MIC5225-3.3 e uno traslatore del livello logico realizzato tramite due MOSFET tipo BSS138.
Per qui risulta facile da interfacciare con qualsiasi Arduino o microcontrollore con funzionalità I2C.

Uso del sensore

L’ uso del sensore è semplice. Ad esempio, se si utilizza un Arduino, è sufficiente collegare il pin VDD al pin di tensione 5V, GND a terra, SCL a I2C Clock (pin A5 su un UNO) e SDA a I2C Data (A4 su un UNO).
Sarà poi necessario scarica la libreria Arduino MPL3115A2 e il codice di esempio per il calcolo della temperatura, della pressione e dell’altitudine di base.
Una volta installata la libreria e caricato lo sketch di esempi, sarà immediatamente possibile leggere i dati di temperatura, pressione e altitudine stampati nella console seriale.

Caratteristiche del modulo

Dimensioni: 18 x 19 x 2 mm
Peso: 1,2 g
Vin: da 3 a 5,5 V CC
Logica: da 3 a 5 V.
Range di rilevamento della pressione: 50-110 kPa (fino a 10Km di altitudine)
Risoluzione 1,5 Pa / 0,3 m di altitudine
Questa scheda / chip utilizza l’indirizzo I2C a 7 bit 0x60

Libreria di gestione

Per la gestione del modulo sono disponibili varie librerie, una è quella fornita da Adafruit, ma quella utilizzata è quella realizzata dalla SparkFun, che produce un modulo simile, ma che non dispone del regolatore di tensione e del traslatore di livelli.
La libreria fornisce le seguenti funzioni:

begin() Gets sensor on the I2C bus.
readAltitude() Returns float with meters above sealevel. Ex: 1638.94
readAltitudeFt() Returns float with feet above sealevel. Ex: 5376.68
readPressure() Returns float with barometric pressure in Pa. Ex: 83351.25
readTemp() Returns float with current temperature in Celsius. Ex: 23.37
readTempF() Returns float with current temperature in Fahrenheit. Ex: 73.96
setModeBarometer() Puts the sensor into Pascal measurement mode.
setModeAltimeter() Puts the sensor into altimetery mode.
setModeStandy() Puts the sensor into Standby mode. Required when changing CTRL1 register.
setModeActive() Start taking measurements!
setOversampleRate(byte) Sets the # of samples from 1 to 128. See datasheet.
enableEventFlags() Sets the fundamental event flags. Required during setup.

Per caricare la libreria si utilizzerà la specifica funzione dell’IDE di Arduino, Gestione libreria. Sarà sufficiente ricercare “sparkfun MPL3115A2” ,quella utilizzata è la versione 1.2.4 e poi cliccare sul tasto Installa.

Programma di test

Per il primo test sarà sufficiente collegare il modulo ad Arduino seguendo queste indicazioni:

5V di Arduino al pin Vin del modulo
GND di Arduino con pin GND del modulo
Pin A5 di Arduino con pin SDA del modulo
A4 di Arduino con pin SCL del modulo

Si caricherà lo sketch sotto riportato e di attiverà il monito seriale dove sarà possibile leggere i valori letti dal sensore.

#include <Wire.h>
#include "SparkFunMPL3115A2.h"

//Create an instance of the object
MPL3115A2 myPressure;

void setup()
{
  Wire.begin();        // Join i2c bus
  Serial.begin(9600);  // Start serial for output
  Serial.println("Test sensore MPL3115A2");

  myPressure.begin(); // Get sensor online

  //Configure the sensor
  myPressure.setModeAltimeter(); // Measure altitude above sea level in meters
  //myPressure.setModeBarometer(); // Measure pressure in Pascals from 20 to 110 kPa

  myPressure.setOversampleRate(7); // Set Oversample to the recommended 128
  myPressure.enableEventFlags(); // Enable all three pressure and temp event flags
}

void loop()
{
  float altitude = myPressure.readAltitude();
  Serial.print("Altitudine(m):");
  Serial.print(altitude, 2);


  float pressure = myPressure.readPressure();
  Serial.print(" Pressione(Pa):");
  Serial.print(pressure, 2);

  float temperature = myPressure.readTemp();
  Serial.print(" Temp(C):");
  Serial.print(temperature, 2);
  Serial.println();
}

#include <Wire.h>

#include "SparkFunMPL3115A2.h"

//Create an instance of the object

MPL3115A2 myPressure;

void setup()

{

Wire.begin(); // Join i2c bus

Serial.begin(9600); // Start serial for output

Serial.println("Test sensore MPL3115A2");

myPressure.begin(); // Get sensor online

//Configure the sensor

myPressure.setModeAltimeter(); // Measure altitude above sea level in meters

//myPressure.setModeBarometer(); // Measure pressure in Pascals from 20 to 110 kPa

myPressure.setOversampleRate(7); // Set Oversample to the recommended 128

myPressure.enableEventFlags(); // Enable all three pressure and temp event flags

}

void loop()

{

float altitude = myPressure.readAltitude();

Serial.print("Altitudine(m):");

Serial.print(altitude, 2);

float pressure = myPressure.readPressure();

Serial.print(" Pressione(Pa):");

Serial.print(pressure, 2);

float temperature = myPressure.readTemp();

Serial.print(" Temp(C):");

Serial.print(temperature, 2);

Serial.println();

}

Programma con utilizzo display OLE

Una versione più sofisticato del sensore è quello di mostrare i valori letti su un piccolo display OLED, per fare questo si è utilizzato il Multi test shield le cui caratteristiche sono riportate nell’articolo Multi test shield per moduli e sensori compatibile Arduino.
Il display OLED utilizzato ha una diagonale di 0.95″, una risoluzione di 96×64 pixel, 65536 Colori ed è basato sul driver SSD1331 è dotato di interfaccia di comando SPI e può essere alimentato con una tensione compresa tra i 3.3V – 5V. Vedere Display OLED 0,95″ 96×64 SSD1331 SPI

Sullo shield sono già presenti tutti i collegamenti per la connessione del display ed è presente il connettore JP15 su cui sono presenti i pin per il collegamento di un modulo con interfaccia I2C.
Lo schema da realizzarsi è quello riportato nell’immagine seguente

caricato il programma, i dati saranno visualizzati sul display e aggiornati ogni secondo.

// Impostazione display OLED
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1331.h>
#include <SPI.h>

// Definizione dei pin di collegamento
#define sclk 13
#define mosi 11
#define cs   10
#define rst  9
#define dc   8

Adafruit_SSD1331 display = Adafruit_SSD1331(cs, dc, rst);

// Impostazione sensore MPL3115A2
#include <Wire.h>
#include "SparkFunMPL3115A2.h"
MPL3115A2 myPressure; //Create an instance of the object

// Definizione dei colori
#define BLACK           0x0000
#define BLUE            0x001F
#define RED             0xF800
#define GREEN           0x07E0
#define CYAN            0x07FF
#define MAGENTA         0xF81F
#define YELLOW          0xFFE0
#define WHITE           0xFFFF

void setup()   {
  Serial.begin(9600);
  display.begin();
  Serial.println("Test sensore MPL3115A2");

  Wire.begin();       // Attiva i2c bus
  myPressure.begin(); // Attiva il sensore

  //Configurazione sensore
  myPressure.setModeAltimeter(); // Measure altitude above sea level in meters
  myPressure.setOversampleRate(7); // Set Oversample to the recommended 128
  myPressure.enableEventFlags(); // Enable all three pressure and temp event flags

  // Messaggio iniziale
  display.fillScreen(BLACK);
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(BLUE);
  display.setRotation(2); //Ruota display
  display.setCursor(0, 0);
  display.println("www.adrirobot.it");
  display.println("");
  display.setTextColor(GREEN);
  display.println("Multitest shield");
  display.println("");
  display.println(" TEST SENSORE");
  display.println("");
  display.println("    MPL3115A2");
  delay(3000);
}

void loop()
{
  // Uscita su monitor seriale
  float altitude = myPressure.readAltitude();
  Serial.print("Altitudine(m):");
  Serial.print(altitude, 2);

  float pressure = myPressure.readPressure();
  Serial.print(" Pressione(Pa):");
  Serial.print(pressure, 2);

  float temperature = myPressure.readTemp();
  Serial.print(" Temp(C):");
  Serial.print(temperature, 2);
  Serial.println();

  // Uscita su display OLED
  display.fillScreen(BLACK);
  display.setCursor(0, 0);
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(MAGENTA);
  display.println("VALORI MISURATI");
  display.println("");

  display.setTextColor(WHITE);
  display.print("Altit.(m):");
  display.setTextColor(RED);
  display.println(altitude, 1);

  display.println("");
  display.setTextColor(WHITE);
  display.print("Pres.(Pa):");
  display.setTextColor(GREEN);
  display.println(pressure, 1);

  display.println("");
  display.setTextColor(WHITE);
  display.print("Temp. (C):");
  display.setTextColor(YELLOW);
  display.println(temperature, 1);

  delay (1000); // Pausa di 1 secondo
}

100

101

102

// Impostazione display OLED

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1331.h>

#include <SPI.h>

// Definizione dei pin di collegamento

#define sclk 13

#define mosi 11

#define cs 10

#define rst 9

#define dc 8

Adafruit_SSD1331 display = Adafruit_SSD1331(cs, dc, rst);

// Impostazione sensore MPL3115A2

#include <Wire.h>

#include "SparkFunMPL3115A2.h"

MPL3115A2 myPressure; //Create an instance of the object

// Definizione dei colori

#define BLACK 0x0000

#define BLUE 0x001F

#define RED 0xF800

#define GREEN 0x07E0

#define CYAN 0x07FF

#define MAGENTA 0xF81F

#define YELLOW 0xFFE0

#define WHITE 0xFFFF

void setup() {

Serial.begin(9600);

display.begin();

Serial.println("Test sensore MPL3115A2");

Wire.begin(); // Attiva i2c bus

myPressure.begin(); // Attiva il sensore

//Configurazione sensore

myPressure.setModeAltimeter(); // Measure altitude above sea level in meters

myPressure.setOversampleRate(7); // Set Oversample to the recommended 128

myPressure.enableEventFlags(); // Enable all three pressure and temp event flags

// Messaggio iniziale

display.fillScreen(BLACK);

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(BLUE);

display.setRotation(2); //Ruota display

display.setCursor(0, 0);

display.println("www.adrirobot.it");

display.println("");

display.setTextColor(GREEN);

display.println("Multitest shield");

display.println("");

display.println(" TEST SENSORE");

display.println("");

display.println(" MPL3115A2");

delay(3000);

}

void loop()

{

// Uscita su monitor seriale

float altitude = myPressure.readAltitude();

Serial.print("Altitudine(m):");

Serial.print(altitude, 2);

float pressure = myPressure.readPressure();

Serial.print(" Pressione(Pa):");

Serial.print(pressure, 2);

float temperature = myPressure.readTemp();

Serial.print(" Temp(C):");

Serial.print(temperature, 2);

Serial.println();

// Uscita su display OLED

display.fillScreen(BLACK);

display.setCursor(0, 0);

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(MAGENTA);

display.println("VALORI MISURATI");

display.println("");

display.setTextColor(WHITE);

display.print("Altit.(m):");

display.setTextColor(RED);

display.println(altitude, 1);

display.println("");

display.setTextColor(WHITE);

display.print("Pres.(Pa):");

display.setTextColor(GREEN);

display.println(pressure, 1);

display.println("");

display.setTextColor(WHITE);

display.print("Temp. (C):");

display.setTextColor(YELLOW);

display.println(temperature, 1);

delay (1000); // Pausa di 1 secondo

}