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Capteurs - Environnement
[Mise à jour le 24/3/2024]
1. Généralités sur les grandeurs physiques
1.1 Température
- Ressource : Wikipédia
1.2 Humidité
- Ressource : Wikipédia
1.3 Pression
- Ressource : Wikipédia
2. Capteurs de température et de pression
2.1 BMP280
Ce capteur est basé sur le circuit BMP280 et mesure la pression atmosphérique, la température et l'altitude. Il communique avec un microcontrôleur compatible Arduino ou Raspberry Pi via le bus I2C ou SPI.
3. Capteurs de température et d'humidité
3.1 HYT-221
- Source : GitHub
Capteur capacitif numérique d'humidité et de température relative présentant une précision de base de ±1,8% HR, calibré et compensé en température. Communication via le bus I²C (adresse 0x28 par défaut).
- Distributeur : Gotronic
- Caractéristiques
- Alimentation: 2,7 à 5,5 Vcc
- Consommation: <22 µA à 1 Hz (850 µA maxi)
- Consommation en veille: <1 µA
- Plage de mesure:
- 0 à 100% HR
- -40°C à 125°C
- Précision:
- ±1,8% HR
- ±0,2°C
- Hystérésis: < ±1% HR
- Interface: I²C
- Dimensions: 16 x 10 x 6 mm
- Documentation
- PDF à télécharger ici
- Télécharger un exemple pour tester le capteur.
- Mise en oeuvre du capteur avec un afficheur OLED
- Description : mesure de la température et de l'humidité à l'aide d'un capteur HYT221, test des boutons-poussoirs et affichage sur un écran Oled Adafruit SH1107.
- Matériels
- Carte à microcontrôleur : Adafruit Feather Huzzah ESP8266 + Support Particle
- Afficheur : Adafruit OLED SH1107
- Code Arduino
- *.cpp
// Matériels : Adafruit Feather Huzzah ESP8266 + Support Particle, Adafruit OLED SH1107, HYT221, câble Qwiic // Logiciel : Arduino // A ajouter #include <SPI.h> #include <Wire.h> #include <Adafruit_GFX.h> #include <Adafruit_SH110X.h> // Adresse I2C par défaut de HYT 221, 271, 371 #define HYT_ADDR 0x28 #define BUTTON_A 0 #define BUTTON_B 16 #define BUTTON_C 2 // Constructeurs Adafruit_SH1107 display = Adafruit_SH1107(64, 128, &Wire); void setup() { // Bus I2C Wire.begin(); Wire.setClock(400000); display.begin(0x3C, true); // L'addresse de l'afficheur est 0x3C par défaut // Configuration de l'affichage display.setRotation(1); // Affichage horizontal display.setTextSize(1); display.setTextColor(SH110X_WHITE); display.clearDisplay(); // Pour ne pas afficher le logo Adafruit chargé // automatiquement à la mise sous tension // Connexion des boutons-poussoirs pinMode(BUTTON_A, INPUT_PULLUP); pinMode(BUTTON_B, INPUT_PULLUP); pinMode(BUTTON_C, INPUT_PULLUP); } void loop() { double humidity; double temperature; // Efface le buffer display.clearDisplay(); // Test des boutons display.setCursor(0, 0); if (!digitalRead(BUTTON_A)) display.print("[A]"); if (!digitalRead(BUTTON_B)) display.print("[B]"); if (!digitalRead(BUTTON_C)) display.print("[C]"); // Titre display.setCursor(30, 0); display.println("HYT221"); Wire.beginTransmission(HYT_ADDR); // Début de la transmission avec le capteur HYT221 Wire.requestFrom(HYT_ADDR, 4); // Nécessite 4 octets // Read the bytes if they are available // Les deux premiers octets sont l'humidité, les deux suivants la température if (Wire.available() == 4) { int b1 = Wire.read(); int b2 = Wire.read(); int b3 = Wire.read(); int b4 = Wire.read(); Wire.endTransmission(); // Fin de la transmission avec le capteur HYT221 // Calcul de l'humidité int rawHumidity = b1 << 8 | b2; rawHumidity = (rawHumidity &= 0x3FFF); humidity = 100.0 / pow(2, 14) * rawHumidity; // Calcul de la température b4 = (b4 >> 2); int rawTemperature = b3 << 6 | b4; temperature = 165.0 / pow(2, 14) * rawTemperature - 40; // Affichage display.setCursor(0, 12); display.print("Temperature: "); display.print(temperature); display.println("C "); display.print("Humidite: "); display.print(humidity); display.println("% "); // Infos display.setCursor(5, 52); display.print("Appuyer sur A, B, C"); display.display(); } else { display.println("Pas de mesure"); } }
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3.2 DHT22
Ce capteur de température et d'humidité (version pro DHT22) compatible Grove utilise une thermistance CTN et un capteur capacitif et délivre une sortie digitale.
- Distributeur : Gotronic
- Caractéristiques
- Interface: compatible Grove
- Alimentation: 3,3 à 6 Vcc
- Consommation: 1,5 mA
- Plage de mesure:
- température: -40°C à 80°C (±0,5°C)
- humidité: 5 à 99% HR (±2%)
- Temps de réponse: 6 à 20 secondes
- Interface : signal TOR (protocol spécifique 1 fil)
- Dimensions: 40 x 20 x 11 mm
- Wiki Seeed studio
- PDF à télécharger ici
4. Capteurs atmosphériques
4.1 BME280, BME680
4.1.1 Présentation
- Sources : site sparkfun
Capteur environnemental mesurant la température, la pression barométrique et l'humidité ! Ce capteur est idéal pour toutes sortes de capteurs météorologiques / environnementaux et peut être utilisé à la fois en I²C et en SPI.
- Distributeurs : Gotronic
- Caractéristiques
- Alimentation: 3,3 à 5 Vcc
- Plages de mesure:
- température: -40°C à 85°C
- humidité: 0 à 100% HR
- pression: 300 à 1100 hPa
- Précision:
- température: ±1°C (±0,5°C pour le BME680)
- humidité: ±3%
- pression: ±1 hPa (0,12hPa pour le BME680)
- Interfaces:
- I2C: sur connecteur Qwiic de Sparkfun ou Stemma QT d'Adafruit. Adresse I2C: 0x77 (0x76 via cavalier à connecter entre SDO et GND)
- SPI: sur pastilles femelles au pas de 2,54 mm (connecteurs mâles à souder inclus)
- Documentation
- PDF à télécharger ici
4.1.2 Bibliothèques
- A installer dans le Raspberry Pi Pico
- Télécharger le code de la bibliothèque BME280 sur Github, le copier dans un fichier BME280.py et l'installer dans le dossier /lib sur le raspberry Pi Pico. Modifier éventuellement l'adresse du composant dans le code de la bibliothèque (0x76 par défaut), ou 0x77 (par ex: sparkfun).
4.1.3 Exemples de code
- Ressource
- MicroPython: BME280 with ESP32 and ESP8266 (Pressure, Temperature, Humidity) sur Random Nerd Tutorials
Exemple de code pour un Raspberry Pi Pico
- *.py
from machine import Pin, I2C from time import sleep import bme280 # bibliothèque du capteur (installée dans /lib # RP2 - Pin assignment i2c = I2C(1,scl=Pin(7), sda=Pin(6), freq=400_000) while True: bme = bme280.BME280(i2c=i2c) temp = bme.temperature hum = bme.humidity pres = bme.pressure print('Temperature: ', temp) print('Humidity: ', hum) print('Pressure: ', pres) sleep(5)
- Mise en oeuvre du capteur avec un afficheur OLED
- Description : mesure de de la température, de l'humidité et de la pression à l'aide d'un capteur Sparkfun BME280, test des boutons-poussoirs et affichage sur un écran Oled Adafruit SH1107. L'écran et le capteur sont reliés via le système Qwiic de Sparkfun.
- Matériels
- Carte à microcontrôleur : Adafruit Feather Huzzah ESP8266 + Support Particle
- Afficheur : Adafruit OLED SH1107
- Code Arduino
Exemple de code pour un ESP32 Feather Huzzah
- *.cpp
// Matériels : Adafruit Feather Huzzah ESP8266 + Support Particle, Adafruit OLED SH1107, Sparkfun BME280, câble Qwiic // Logiciel : Arduino #include <SPI.h> #include <Wire.h> #include <Adafruit_GFX.h> #include <Adafruit_SH110X.h> #include "SparkFunBME280.h" #define BUTTON_A 0 #define BUTTON_B 16 #define BUTTON_C 2 // Constructeurs Adafruit_SH1107 display = Adafruit_SH1107(64, 128, &Wire); BME280 bme_280; // L'adresse du circuit BME280 est 0x77 par défaut void setup() { // Bus I2C Wire.begin(); // Initialisation Wire.setClock(400000); // Fast I2C display.begin(0x3C, true); // L'addresse de l'afficheur est 0x3C par défaut // Configuration de l'affichage display.setRotation(1); // Affichage horizontal display.setTextSize(1); // Horizontal display.setTextColor(SH110X_WHITE); display.clearDisplay(); // Pour ne pas afficher le logo Adafruit chargé // automatiquement à la mise sous tension // Test de la communication avec le capteur if (bme_280.beginI2C() == false) { display.println("DEFAUT(s)"); display.println("1. Le capteur BME280 ne repond pas ! "); display.println(); display.print("BLOCAGE du PROGRAMME"); display.display(); // Transfert du buffer sur l'écran while (1) delay(10); // Blocage du programme } // Connexion des boutons-poussoir pinMode(BUTTON_A, INPUT_PULLUP); pinMode(BUTTON_B, INPUT_PULLUP); pinMode(BUTTON_C, INPUT_PULLUP); } void loop() { // Efface le buffer display.clearDisplay(); // Test des boutons display.setCursor(0, 0); if (!digitalRead(BUTTON_A)) display.print("[A]"); if (!digitalRead(BUTTON_B)) display.print("[B]"); if (!digitalRead(BUTTON_C)) display.print("[C]"); // Titre display.setCursor(20, 0); display.println("Sparkfun BME280"); // Humidité display.setCursor(0, 12); display.print("Humidite : "); display.print(bme_280.readFloatHumidity(), 0); display.println("%"); // Pression en hPa display.setCursor(0, 22); display.print("Pression : "); display.print(bme_280.readFloatPressure() / 100, 0); display.println("hPa"); // Température display.setCursor(0, 32); display.print("Temp : "); display.print(bme_280.readTempC(), 1); display.print("C"); // Infos display.setCursor(5, 52); display.print("Appuyer sur A, B, C"); // yield(); display.display(); // Transfert du buffer sur l'écran delay(10); }
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4.2 SCD41
- Capteur de CO², température et humidité. Voir Capteurs - Gaz
4.3 SGP30
- Capteur de qualité de l'air intérieur (CO², COV, éthanol, H2). Voir Capteurs - Gaz