Leer condiciones ambientales de un sensor

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Uno de los escenarios más comunes para los dispositivos IoT es la detección de condiciones ambientales. Existen varios sensores disponibles para supervisar la temperatura, la humedad, la presión barométrica y mucho más.

En este tema, usará .NET para leer desde un sensor las condiciones ambientales.

Requisitos previos

  • Equipo de placa única (SBC) basado en ARM (ARMv7 o superior)
  • Placa adaptadora BME280 de sensor de humedad, presión barométrica y temperatura
  • Cables de puente
  • Placa de pruebas (opcional)
  • Placa adaptadora GPIO de Raspberry Pi (opcional)
  • SDK de .NET 7 o versiones posteriores.

Nota

En este tutorial se supone que el dispositivo de destino es Raspberry Pi. Sin embargo, se puede usar con cualquier equipo SBC basado en Linux que admita .NET, como Orange Pi, ODROID, etc.

Importante

Hay muchos fabricantes de placas adaptadoras BME280. La mayoría de los diseños son similares y el fabricante no debería suponer ninguna diferencia con respecto a la funcionalidad. En este tutorial se intenta tener en cuenta las variaciones. Asegúrese de que la placa BME280 incluye una interfaz de circuito inter-integrado (I2C).

Por lo general, los componentes como los sensores BME280 se venden con cabezales de bornes sin soldar. En caso de que prefiera no tener que soldar, busque una placa adaptadora BME280 que tenga un cabezal presoldado o un conector distinto. También podría valorar la posibilidad de aprender a soldar. Esta es una buena guía para principiantes sobre cómo soldar.

Preparación del equipo SBC

Asegúrese de que el equipo SBC esté configurado para admitir los siguientes servicios:

  • SSH
  • I2C

En muchos dispositivos, no se requiere ninguna configuración adicional. En Raspberry Pi, use el comando raspi-config. Para obtener más información sobre raspi-config, consulte la documentación de Raspberry Pi.

Preparación del hardware

Use los componentes de hardware para crear el circuito como se muestra en el diagrama siguiente:

Un diagrama de Fritzing en el que se muestra la conexión desde Raspberry Pi a la placa adaptadora BME280

A continuación se indican las conexiones desde Raspberry Pi a la placa adaptadora BME280. Tenga en cuenta que las etiquetas de anclaje difieren en las placas adaptadoras BME280.

Raspberry Pi Placa adaptadora BME280 Color
3,3 V VIN/3V3 rojo
Tierra GND black
SDA (GPIO 2) SDI/SDA blue
SCL (GPIO 3) SCK/SCL orange

Consulte el siguiente diagrama de pines según sea necesario:

Diagrama en el que se muestran los pines del encabezado GPIO de Raspberry Pi. Imagen de Raspberry Pi Foundation.
Imagen de Raspberry Pi Foundation.

Sugerencia

Se recomienda una placa de pruebas de GPIO junto con una placa para optimizar las conexiones con el encabezado de GPIO.

Creación de la aplicación

Complete los pasos siguientes en el entorno de desarrollo que prefiera:

  1. Cree una aplicación de consola de .NET mediante la CLI de .NET o Visual Studio. Asígnele el nombre SensorTutorial.

    dotnet new console -o SensorTutorial
cd SensorTutorial

  2. Agregue el paquete Iot.Device.Bindings al proyecto. Use la CLI de .NET desde el directorio del proyecto o Visual Studio.

    dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 2.2.0-*

  3. Reemplace el contenido de Program.cs por el código siguiente:

    using System;
using System.Device.I2c;
using System.Threading;
using Iot.Device.Bmxx80;
using Iot.Device.Bmxx80.PowerMode;

var i2cSettings = new I2cConnectionSettings(1, Bme280.DefaultI2cAddress);
using I2cDevice i2cDevice = I2cDevice.Create(i2cSettings);
using var bme280 = new Bme280(i2cDevice);

int measurementTime = bme280.GetMeasurementDuration();

while (true)
{
    Console.Clear();

    bme280.SetPowerMode(Bmx280PowerMode.Forced);
    Thread.Sleep(measurementTime);

    bme280.TryReadTemperature(out var tempValue);
    bme280.TryReadPressure(out var preValue);
    bme280.TryReadHumidity(out var humValue);
    bme280.TryReadAltitude(out var altValue);

    Console.WriteLine($"Temperature: {tempValue.DegreesCelsius:0.#}\u00B0C");
    Console.WriteLine($"Pressure: {preValue.Hectopascals:#.##} hPa");
    Console.WriteLine($"Relative humidity: {humValue.Percent:#.##}%");
    Console.WriteLine($"Estimated altitude: {altValue.Meters:#} m");

    Thread.Sleep(1000);
}

    En el código anterior:

    • i2cSettings se establece en una instancia nueva de I2cConnectionSettings. El constructor establece el parámetro busId en 1 y el parámetro deviceAddress en Bme280.DefaultI2cAddress.

      Importante

      Algunos fabricantes de placas BME280 usan el valor de dirección secundaria. Para estos dispositivos, use Bme280.SecondaryI2cAddress.

    • Una declaración using crea una instancia de I2cDevice mediante una llamada a I2cDevice.Create y pasando i2cSettings. Este elemento I2cDevice representa el bus I2C. La declaración using garantiza que el objeto se deseche y que los recursos de hardware se liberen correctamente.

    • Otra declaración using crea una instancia de Bme280 para representar el sensor. I2cDevice se pasa en el constructor.

    • El tiempo necesario para que el chip tome medidas con la configuración actual del chip (la predeterminada) se recupera mediante una llamada a GetMeasurementDuration.

    • Se ejecuta un bucle while indefinidamente. En cada iteración:

      1. Se borra la consola.

      2. Se establece el modo de energía en Bmx280PowerMode.Forced. Esto obliga al chip a tomar una medida, almacenar los resultados y, después, entrar en suspensión.

      3. Se leen los valores de temperatura, presión, humedad y altitud.

        Nota

        La altitud se calcula mediante el enlace del dispositivo. Esta sobrecarga de TryReadAltitude utiliza la presión media a nivel del mar para generar una estimación.

      4. Se escriben las condiciones ambientales actuales en la consola.

      5. Se suspende durante 1000 ms.

  4. Compile la aplicación. Si usa la CLI de .NET, ejecute dotnet build. Para realizar la compilación en Visual Studio, presione Ctrl+Mayús+B.

  5. Implemente la aplicación en el equipo SBC como una aplicación independiente. Para obtener instrucciones, vea Implementación de aplicaciones .NET en Raspberry Pi. Asegúrese de conceder el permiso execute ejecutable mediante chmod +x.

  6. Para ejecutar la aplicación en Raspberry Pi, cambie al directorio de implementación y ejecute el archivo ejecutable.

    ./SensorTutorial

    Observe la salida del sensor en la consola.

  7. Para finalizar el programa, presione Ctrl+C.

Felicidades. Ha usado I2C para leer valores de un sensor de temperatura, humedad y presión barométrica.

Obtención del código fuente

El código fuente de este tutorial está disponible en GitHub.

Pasos siguientes

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