2022/09/16
RaspberryPiでI2Cを使って温湿度センサSHT31と通信する
RaspberryPiには、I2Cという通信インターフェースが予め搭載されています。
I2Cを使うと、様々なセンサやデバイスと通信を行うことができます。
本記事では、SHT31という温湿度センサとI2Cで通信する方法をまとめています。
以下の手順で説明しています。
- I2Cを有効にする
- ラズパイとSHT31を導線で繋ぐ
- 接続確認する
- pythonでI2C通信を行うプログラムを作成する
- 取得したセンサ値をテキストファイルに追加していく
1. I2Cを有効にする
ラズパイの設定メニューでI2Cを有効化します。
2. ラズパイとSHT31を導線で繋ぐ
ラズパイのI2Cのピンは以下になります。
- 3.3V：1 pin
- SDA：3 pin
- SCL：5 pin
- GND：6 pin
SHT31のI2Cのピンにそれぞれ合うように接続します。
3. 接続確認する
ラズパイのターミナルコマンドで、I2Cの接続確認ができます。
以下のように打ち込みます。
i2cdetect -y 1
正常に接続できていれば、下記のようにI2Cに接続されているデバイスのアドレスが表示されます。
4. pythonでI2C通信を行うプログラムを作成する
ラズパイのThonny Python IDEを使用します。
I2C通信には、smbusライブラリを使用します。
ラズパイに標準でインストールされています。
smbus2
smbus2 is a drop-in replacement for smbus-cffi/smbus-python in pure Python
以下のプログラムを実行すると、IDE下部のターミナル部分に温度と湿度が表示されます。
import smbus
import time
bus = smbus.SMBus(1)
address_sht31 = 0x45
bus.write_byte_data(address_sht31, 0x24, 0x00)
time.sleep(0.1)
readData = bus.read_i2c_block_data(address_sht31, 0x00, 6)
temp = 0.00267 * ((readData[0] << 8) + readData[1]) -45 # 温度情報
humi = 0.00152 * ((readData[3] << 8) + readData[4]) # 湿度情報
print(temp)
print(humi)
bus.write_byte_data(deviceAddress, data1, data2)
- deviceAddress：通信先デバイスのI2Cアドレスです。
- data1/data2：書き込むデータです。
bus.read_i2c_block_data(deviceAddress, offset, bytes)
- deviceAddress：通信先デバイスのI2Cアドレスです。
- offset：通信先デバイスのデータ読み込みの開始アドレスです。
- bytes：読み込むバイト数です。
例えば、read_i2c_block_data(0x45, 0x00, 0x06)ですと、デバイスアドレス0x45のデバイスにアクセスして、データアドレス0x00～0x05までのデータを読み出すことになります。
SHT31の制御
詳しくはSHT31のデータシートを見る必要がありますが、概要を抜き出すと以下のようになります。
■温湿度の測定実行
"0x24 0x00"を書き込むと、クロックストレッチなし高精度測定となります。
データ読み込み前に、毎回実行する必要があります。
他の命令は下記のようになっています。
■データ読み出し
offsetなしで6byte分のデータを読み出します。
読み出したデータの1byte目と2byte目が温度データ、4byte目と5byte目が湿度データになっています。
換算式は以下です。
- 温度 T = -45 + 175 × data値 / (2^16 - 1)
- 湿度 RH = 100 × data値 / (2^16 - 1)
5. 取得したセンサ値をテキストファイルに追加していく
取得した温湿度データはテキストファイルに随時出力していくと、後から変化の傾向など確認できます。
from datetime import datetime
start = datetime.now()
while True:
now = datetime.now()
if (now - start).seconds >= 5: # 5秒おきに測定
start = datetime.now()
with open('/home/pi/Desktop/test.txt', 'a') as f:
data = now.strftime('%Y/%m/%d %H:%M:%S') + ',temp,' + str(temp) + ',humi,' + str(humi) + '\n'
f.write(data)
with open(filepath, mode) as f:
- filepathのファイルをオープンします。
処理を抜けたときにファイルをクローズします。 - mode：ファイルを開くときのモードを指定します。
r: 読み取り、w: 書き込み、a: 追加書き込み
f.write(data)
- dataの内容をファイルに書き込みます。
ソースコード全体
import smbus
import time
from datetime import datetime
bus = smbus.SMBus(1)
address_sht31 = 0x45
start = datetime.now()
try:
while True:
now = datetime.now()
if (now - start).seconds >= 5:
start = datetime.now()
bus.write_byte_data(address_sht31, 0x24, 0x00)
time.sleep(0.1)
readData = bus.read_i2c_block_data(address_sht31, 0x00, 6)
temp = round(0.00267 * ((readData[0] << 8) + readData[1]) -45, 2)
humi = round(0.00152 * ((readData[3] << 8) + readData[4]), 2)
print(now.strftime('%Y/%m/%d %H:%M:%S'))
print(temp)
print(humi)
with open('/home/pi/Desktop/test.txt', 'a') as f:
data = now.strftime('%Y/%m/%d %H:%M:%S') + ',temp,' + str(temp) + ',humi,' + str(humi) + '\n'
f.write(data)
except KeyboardInterrupt:
print("finish")
参考 SHT31について
SHT31は、センシリオン社の高性能な温湿度センサです。
測定可能レンジは
- 温度：-40℃～+125℃、±0.3℃(@0℃～90℃)
- 相対湿度：0%～100%、±2%(@0℃～90℃)
とかなり優秀です。
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以上です。