Oppgave

Interaktivt innhold

Bygg en trådløs værstasjon med Arduino Uno R4 og BMP280 eller BME280

Lag et trådløst sensorystem i Arduino med en Arduino Uno R4 og en kombinert temperatur-, trykk- og fuktsensor.

Dagens læringsaktivitet

Du skal lage et trådløst sensorsystem som du programmerer i Arduino. Du bruker et Arduino Uno R4-utviklingskort og en sensor som måler temperatur, trykk og fukt og sender dataene til Deploii-nettsida.

Dataene kan vises i sanntid på nettsida og lagres i skya. Seinere kan du laste ned dataene i ønska filformat (.csv, .txt osv.) og analysere dem videre i Python eller Excel.

Slik kan et ferdig oppsett se ut:

Utstyr

Til denne oppgaven trenger du følgende utstyr:

Arduino UNO R4 WiFi
USB-A-til-mikro-USB-B-kabel med signallinje
pc som kjører Windows, Mac OS eller Linux
BMP280- eller BME280-sensor (BMP280 måler temperatur og trykk, BME280 måler i tillegg fukt)
ledninger og koplingsbrett (breadboard)
Arduino IDE installert (versjon 2.0 eller nyere)
Deploii-biblioteket installert, samt Board Manager for Arduino R4 (eventuelt også drivere)
bruker på Deploii

Oppkopling

Det trengs bare fire koplinger for å drive en BMP280 eller BME280. Den trenger strøm/VCC (3,3 volt) og jord for strømtilførsel. Dataene sendes fra sensoren via den innebygde I2C-modulen. Arduinoen koples til pinnene SCL (pin 22) og SDA (pin 21) på kortet.

Se vedlegg for pinout-diagram av Arduino Uno R4 WiFi.

Oppkobling: Arduino Uno R4 WiFi og BMP280/BME280
Arduino Uno R4 WiFi	BME280
3,3 V	VCC
GND	GND
SCL	SCL
SDA	SDA

Elektronisk komponent med fire tilkoplingspunkter. Foto — En BME280 har i utgangspunktet fem tilkoplinger, men vi bruker bare fire til denne oppgava.

Mikrokontroller og sensor på et koplingsbrett, kopla sammen med ledninger. Foto — Her er Arduino R4 kopla sammen med BME280 på et koplingsbrett. Klarer du å kople dette?

NDLA-boksen

Du kan også velge å bygge prosjektet inn i en støtsikker boks, for eksempel NDLA-boksen.

Oransje boks med display på toppen og to sensorer på den ene sida. Illustrasjon — NDLA-boksen. Hva tror du sensorene på sida kan registrere?

Deploii-nettsida

Når alt er installert, logger du deg inn på innloggingssida til Deploii. Deretter må du sette opp følgende (helst i rekkefølge):

et kort av typen Arduino UNO R4 WiFi
fem datastrømmer; kall dem gjerne Temperatur, Trykk, Fukt, BME280 og Logg
en måleserie
et kontrollpanel med
- en graf som viser datastrømmene Temperatur, Trykk og Fukt
- en terminal som viser datastrømmen BME280
- en terminal som viser datastrømmen Logg
- en tallvisning for datastrømmen Temperatur
- en tallvisning for datastrømmen Trykk
- en tallvisning for datastrømmen Fukt

Om du lurer på noe underveis, kan du sjekke ut de generelle guidene for Deploii på NDLA. De viser deg hvordan du utfører de forskjellige stega i lista over. Deploii-filmene kan også være gode hjelpemidler. Og du kan selvfølgelig spørre læreren din om hjelp.

Programmering

Installasjon (Arduino IDE)

Om du ikke har installert noe fra før av, kan du gjøre følgende:

Først installerer du Arduino IDE. Følg oppstartsguiden for Arduino.
Deretter må du laste ned en såkalt Board Manager for Arduino UNO R4 WiFi. Filmene om Deploii viser deg hvordan du kan gjøre dette.
Så må biblioteket for Deploii lastes ned i Arduino IDE. Dette gjøres via den innebygde bibliotekfunksjonen i Arduino.
Til slutt må biblioteket for sensoren BMP280 eller BME280 installeres. Dette biblioteket heter BMx280MI og vil stå som "laga av Gregor Christandl".

Eksempelkode

Du finner en eksempelkode for sensoren BMP280 i et vedlegg sist i denne artikkelen. Denne koden får sensoren til å måle temperatur og trykk, og så blir dataene sendt til Deploii. Men du må tilpasse eksempelkoden litt og sette opp alt riktig på nettsida.

Har du en BME280, som også måler fukt, må du selv oppdatere koden med måling av fukt. Det er valgfritt å bruke denne funksjonen.

Programmering med KI

Hvis du vil programmere ved hjelp av KI, er det viktig at du forteller prateroboten hvilken rolle den skal ha, og hva du ønsker at den skal gjøre. Her får du et eksempel på en slik instruksjon. Du må fylle inn din egen informasjon i felta som er merka med XXXXXX.

Det er også viktig at du limer inn koden du får når du har satt opp Deploii, for å sikre riktig kommunikasjon mellom mikrokontrolleren og Deploii. Slik kan instruksen til prateroboten se ut:

Du skal være min digitale hjelper når jeg skal programmere min Arduino Uno R4 WiFi. Jeg skal kople en Arduino versjon XX til en sensor av typen BMP280 for å måle temperatur og trykk. (Alternativ: ... til en sensor av typen BME280 for å måle temperatur, trykk og fukt.)

Arduino R4 og BMP skal koples sammen på følgende måte: SCL på BMP til SCL på Arduino Uno R4, og SDA på BMP til SDA på Arduino Uno R4. (Alternativ: Arduino R4 og BME skal koples sammen på følgende måte: SCL på BME til SCL på Arduino Uno R4, og SDA på BME til SDA på Arduino Uno R4.)

Dataene Arduinoen mottar, skal sendes til nettportalen Deploii, og datastrømmene skal hete Temperatur, Trykk og Fukt.

Måleverdier skal vises i seriell monitor på Arduino IDE, med en hastighet på 9600.

Nettverksnavnet mitt er XXXXXXXX, og passordet er XXXXXXXX. Arduino R4 har definert kort-ID XXXXXXXX.

Det skal sendes data hvert sekund, og dataene skal omregnes og vises i celsius, prosent og millibar.

Gi meg et eksempel på kode, ei liste over komponentene jeg trenger for å kople en slik krets, og en instruksjon i hvordan jeg skal kople kretsen.

Du skal ta utgangspunkt i denne koden fra Deploii som beskriver hvordan mikrokontroller og Deploii koples sammen: LIM INN KODE FRA DEPLOII HER

Test ut

Nå som du har satt opp og programmert alt, skal du teste ut systemet.

Klarer du å få inn noen data på kontrollpanelet?
Hva slags data ser du?
I hvilket format synes du dataene er enklest å lese av?
Fungerer datainnsamlinga også om du kopler din Arduino til noen andres pc?
Klarer du å laste ned dataene du har målt?
Hva slags data finner du i fila du har lasta ned?

Dataanalyse med Python eller Excel

Nå skal du prøve deg på å hente ut og analysere dataene. Start en ny måleserie på nettsida for datastrømmene du har laga for temperatur og trykk (og ev. fukt).

Etter at du har fått ned et tilstrekkelig antall datapunkter, for eksempel 200 i løpet av en ti minutters periode, kan du laste ned måleserien.

Filene du får, vil ha samme navn som datastrømmen din, og de er stempla med dato og tid slik at du kan holde styre på hvilke filer som er nyest. Når filene er på pc-en din, kan du laste dem inn i Python eller Excel og f.eks. lage grafer og studere dataene i større detalj.

Filer for nedlasting

Under finner du et eksempel på programvare som kan prøves ut for å få systemet til å fungere.

Relatert innhold

Introduksjon til Deploii

Deploii lar deg kople mikrokontrollere til nettsida deploii.no, slik at du kan samle inn og visualisere data via et kontrollpanel.

Deploii – hurtigguide

For å opprette kommunikasjon mellom et utviklerkort og Deploii må du gjøre noen grunnleggende oppsett på Deploii og programmere mikrokontrolleren din.