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BMP180 고도/압력 Barometer GY-68 3.3/5V 레귤레이터 내장형 센서 메뉴얼


  * Update history

- 2016.8.3 : 프로세싱 코드 추가
- 2016.7.15 : 초기 Release


 
1. BMP180 센서 소개
2. 아 두이노와 같이 사용하기
    2.1 센서 회로도및 외곽 치수
    2.2 아두이노 UNO R3 배선도
    2.3 아두이노 스케치 코드
3. 프로세싱을 이용해서 3차원 그래픽 표시
    3.1 프로세싱 설치 하기
    3.2 아두이노 UNO R3 배선도
    3.3 아두이노 스케치 코드
    3.4 프로세싱 코드



 

1. BMP180 센서 소개

독일 보쉬(Bosch)사의 BMP180 센서는 BMP085를 대체해서 보다 더 정밀한 기압 및 온도를 측정할 수 있다. 고도에 따라 기압은 달라지므로 기압을 바탕으로 고도를 측정할 수 있다. 고도가 높아지면 기압이 낮아지고 고도가 낮아지면 기압이 높아지는 원리를 이용하는 것이다. 이를 기압고도(Pressure Altitude)라고 한다. BMP180센서는 I2C (Inter Integrated Circuit) 통신 프로토콜을 통해서 데이터를 추출 할 수 있다.



Characteristic Value Unit
Supply Voltage 1.5 ~ 3.6 V
Supply Current Ultra low power mode : 3 
Standard mode : 5
High resolution mode : 7 
Ultra high res. mode : 12
uA
Pressure resolution 0.03 hPa



2. 아두이노와 같이 사용하기

2.1 센서 회로도및 외곽 치수

(1) BMP180 센서 회로도
     - BMP180 PDF 회로도 다운로드
     - BMP180 데이터시트 다운로드(http://www.jkelec.co.kr)
     - BMP180 DXF 캐드 파일 다운로드

bmp180

(2) BMP180 센서 외곽(mm단위) 치수

      atmega128

2.2 아두이노 UNO R3 배선도

(1) 아두이노 UNO R3와 연결해서 온도, 고도, 압력 데이터 출력 하기
본 제품은 내부에 회로적으로 3.3V전원 레듈레이터와 I2C 레벨쉬프터를 내장하고 있어서 5.0V와 3.3V 에서 모두 사용이 가능 하다. STM32, 라즈베리파이 등과 같이 3.3V 전원을 사용하는 프로세서에서 사용할 경우에는 VCC 대신에 3.3V 핀을 통해서 전원을 바로 연결해 주면 된다.


     - Fritzing 파일 다운로드

bmp180

 



2.3 아두이노 스케치 코드

단순히 센서의 온도, 고도, 압력 데이터를 시리얼 데이터로 출력하는 예제 이다.

(1) 아두이노 스케치 코드
     - BMP180 raw 데이터 표시 스캐치 파일 다운로드

/*
BMP085 / BMP180 Barometric Pressure & Temperature Sensor. Simple Example (Integer equations)
Read more: http://www.jarzebski.pl/arduino/czujniki-i-sensory/czujniki-cisnienia-bmp085-bmp180.html
GIT: https://github.com/jarzebski/Arduino-BMP085-BMP180
Web: http://www.jarzebski.pl
(c) 2014 by Korneliusz Jarzebski
*/
#include <Wire.h>
#include "bmp180.h"
BMP085 bmp;
double referencePressure;
void setup() {
Serial.begin(9600);
// Initialize BMP180 sensor
Serial.println("Initialize BMP180 Serial");
// Ultra high resolution: BMP085_ULTRA_HIGH_RES
// (default) High resolution: BMP085_HIGH_RES
// Standard: BMP085_STANDARD
// Ultra low power: BMP085_ULTRA_LOW_POWER
while(!bmp.begin(BMP085_ULTRA_HIGH_RES))
{
Serial.println("Could not find a valid BMP085 or BMP180 sensor, check wiring!");
delay(500);
}
// Enable or disable SOSS (Software oversampling)- Use with BMP085_ULTRA_HIGH_RES !
// For applications where a low noise level is critical, averaging is recommended if the lower bandwidth is acceptable
// Conversion time pressure: 76.5ms, RMS noise 0.02 hPA / 0.17 m
// bmp.setSoftwareOversampling(0);
// Get reference pressure for relative altitude
referencePressure = bmp.readPressure();
// Check settings
checkSettings();
}
void checkSettings()
{
long bmpVersion = bmp.getVersion();
Serial.print("Chip version: ");
Serial.print(bmpVersion >> 8); Serial.print("."); Serial.print(bmpVersion & 0xFF);
Serial.print(" (0x"); Serial.print(bmpVersion, HEX); Serial.println(")");
Serial.print("Oversampling: ");
Serial.println(bmp.getOversampling());
Serial.print("Software Oversampling: ");
Serial.println(bmp.getSoftwareOversampling());
}
void loop()
{
// Read raw values
int rawTemp = bmp.readRawTemperature();
uint32_t rawPressure = bmp.readRawPressure();
// Read true temperature & Pressure
double realTemperature = bmp.readTemperature();
long realPressure = bmp.readPressure();
// Calculate altitude
float absoluteAltitude = bmp.getAltitude(realPressure);
float relativeAltitude = bmp.getAltitude(realPressure, referencePressure);
Serial.println("--");
Serial.print(" rawTemp = ");
Serial.print(rawTemp);
Serial.print(", realTemp = ");
Serial.print(realTemperature);
Serial.println(" *C");
Serial.print(" rawPressure = ");
Serial.print(rawPressure);
Serial.print(", realPressure = ");
Serial.print(realPressure);
Serial.println(" Pa");
Serial.print(" absoluteAltitude = ");
Serial.print(absoluteAltitude);
Serial.print(" m, relativeAltitude = ");
Serial.print(relativeAltitude); Serial.println(" m");
delay(1000);
}

BMP180의 Slave Address는 기본적으로 0x77이다.

#define BMP085_ADDRESS (0x77)

참고로 BMP085와 BMP180의 레지스터 세트가 동일하기 때문에 다시 말하면 호환하기 때문에 BMP085의 아두이노 라이브러리를 그대로 이용하였다.

(2) 실행 결과 
BMP180과의 I2C 통신 상태를 검사하고 온도, 압력, 고도 값을 반복해서 보여준다.

mpu9250

본 메뉴얼의 아두이노 코드는 아래 https://github.com/jrowberg/i2cdevlib 의 내용을 참조하여 작성 하였다.

3. 프로세싱을 이용해서 3차원 그래픽 표시

3.1 프로세싱 설치 하기

아두이노를 이용해서 센서에서 데이터를 추출해서 시리얼 데이터로 출력을 해서 데이터 값을 확인을 쉽게 할 수 있었다. 그렇다면 텍스트 데이터가 아니라 조금더 시각적인 표현 방법이 없을까? 그것도 아주 쉽게.. 
프로세싱을 이용하면 아두이노 스케치 코드를 입력하듯이 아주 쉽게 시각적인 표현이 가능하다. 우선 프로세싱 개발 환경을 설치하는것부터 해보자.

(1) 프로세싱 설치
      - 프로세싱 개발환경 설치 하기(새창)
프로세싱코드는 BMP180 모듈에서 출력하는 데이터를 시리얼(RS232) 통신을 통해서 입력을 받아 데이터를 처리 하도록 되어 있다. 이제 아두이노와 BMP180 모듈을 이용해서 프로세싱에서 처리 하기 위한 데이터 출력을 해보자.

3.2 아두이노 UNO R3 배선도

배선도는 이전 예제와 동일하다.

mpu6050

3.3 아두이노 스케치 코드

(1) 아두이노 프로세싱 코드
프로세싱 코드에서 한가지 주의 해야할 사항은 처리 속도를 빠르게 하기 위해서 시리통 통신의 속도를 115200bps 로 설정을 하였다. 그렇기 때문에 아두이노의 시리얼 모니터창에서도 동일한 통신속도를 맞추어 주어야 한다.

     - BMP180 아두이노, 프로세싱 스캐치 파일 다운로드


/*
BMP085 / BMP180 Barometric Pressure & Temperature Sensor. Output for BMP085_processing.pde
Read more: http://www.jarzebski.pl/arduino/czujniki-i-sensory/czujniki-cisnienia-bmp085-bmp180.html
GIT: https://github.com/jarzebski/Arduino-BMP085-BMP180
Web: http://www.jarzebski.pl
(c) 2014 by Korneliusz Jarzebski
*/
#include <Wire.h>
#include "bmp180.h"
BMP085 bmp;
void setup() {
Serial.begin(115200);
// Initialize BMP085 or BMP180 sensor
// Ultra high resolution: BMP085_ULTRA_HIGH_RES
// (default) High resolution: BMP085_HIGH_RES
// Standard: BMP085_STANDARD
// Ultra low power: BMP085_ULTRA_LOW_POWER
while(!bmp.begin(BMP085_ULTRA_HIGH_RES))
{
delay(500);
}
}
void loop()
{
// Disable Software Oversampling
bmp.setSoftwareOversampling(0);
// Read true temperature & Pressure (Integer equations)
double realTemperature = bmp.readTemperature();
long realPressure = bmp.readPressure();
double realAltitude = bmp.getAltitude(realPressure);
// Read true temperature & Pressure (Floating-point equations)
double floatTemperature = bmp.readFloatTemperature();
double floatPressure = bmp.readFloatPressure();
double floatAltitude = bmp.getAltitude(floatPressure);
// Enable Software Oversampling
// Read true temperature & Pressure (Floating-point equations) /.Software oversampling
bmp.setSoftwareOversampling(1);
double sossTemperature = bmp.readFloatTemperature();
double sossPressure = bmp.readFloatPressure();
double sossAltitude = bmp.getAltitude(sossPressure);
// Output
Serial.print(realTemperature);
Serial.print(":");
Serial.print(floatTemperature);
Serial.print(":");
Serial.print(sossTemperature);
Serial.print(":");
Serial.print(realPressure);
Serial.print(":");
Serial.print(floatPressure);
Serial.print(":");
Serial.print(sossPressure);
Serial.print(":");
Serial.print(realAltitude);
Serial.print(":");
Serial.print(floatAltitude); Serial.print(":");
Serial.print(sossAltitude); Serial.println();
}

(2) 실행 결과

mpu6050

아두이노 시리얼 모니터창에서 반드시 보드레이트(Baudate)를  115200 으로 수정 해야 한다. 그렇지 않으면 시리얼 모니터 창에 아무런 데이터가 표시되지 않거나 잘못된 데이터가 표시될 것이다. 프로세싱 데이터를 처리하기 위한 데이터 이므로 데이터를 바로 판독하기는 어렵다. 데이터가 올바르게 표시되는것을 확인 하였다면 프로세싱에서 동일한 시리얼포트를 사용해야 하기 때문에 아두이노 시리얼 모니텅 창을 닫도록 하자.

3.4 프로세싱 코드

프로세싱 코드에서 한가지 주의 해야할 사항은 시리얼 포트를 각자의 환경에 맞추어서 수정을 해주어야 한다는 것이다.
아래 프로세싱 코드에서 "[0]" 의 0이라는 숫자는 장치관리자에서 COM포트의 번호가 아니라 포트의 순서라는것에 주의 해야 한다.

mpu6050

위의 장치관리자 화면에서 예를 든다면 다음과 같다.

Serial.list()[0]; // --> COM31
Serial.list()[1]; // --> COM5

프로세싱 코드를 실행할때 테스트하는 PC의 COM 포트 상태에 따라서 "Serial.list()[0]" 의 숫자를 바꾸어 주어야 한다.

(1) 프로세싱 코드

/*
BMP085/BMP180 Barometric Pressure & Temperature Sensor. Processing for BMP085_processing.ino
Read more: http://www.jarzebski.pl/arduino/czujniki-i-sensory/czujniki-cisnienia-bmp085-bmp180.html
GIT: https://github.com/jarzebski/Arduino-BMP085-BMP180
Web: http://www.jarzebski.pl
(c) 2014 by Korneliusz Jarzebski
*/
import processing.serial.*;
Serial myPort;
// Data samples
int actualSample = 0;
int maxSamples = 70;
int sampleStep = 10;
boolean hasData = false;
// Charts
PGraphics pgChart;
int[] colors = { #ff4444, #33ff99, #5588ff };
String[] compareSeries = { "Integer", "Float", "Float+SOSS" };
// Data for compare
float[][] pressureValues = new float[3][maxSamples];
float[][] temperatureValues = new float[3][maxSamples];
float[][] altitudeValues = new float[3][maxSamples];
void setup ()
{
size(770, 670, P2D);
background(0);
// Serial
myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], 115200);
myPort.bufferUntil(10);
}
void drawChart(String title, String[] series, float[][] chart, int x, int y, int h, boolean symmetric, boolean fixed, int fixedMin, int fixedMax, int hlines) {
int actualColor = 0;
int maxA = 0;
int maxB = 0;
int maxAB = 0;
int min = 0;
int max = 0;
int step = 0;
int divide = 0;
if (fixed)
{
min = fixedMin;
max = fixedMax;
step = hlines;
} else
{
if (hlines > 2)
{
divide = (hlines - 2);
} else
{
divide = 1;
}
if (symmetric)
{
maxA = (int)abs(getMin(chart));
maxB = (int)abs(getMax(chart));
maxAB = max(maxA, maxB);
step = (maxAB * 2) / divide;
min = -maxAB-step;
max = maxAB+step;
} else
{
min = (int)(getMin(chart));
max = (int)(getMax(chart));
if ((max >= 0) && (min <= 0)) step = (abs(min) + abs(max)) / divide; if ((max < 0) && (min < 0)) step = abs(min - max) / divide; if ((max > 0) && (min > 0)) step = (max - min) / divide; if (divide > 1)
{
min -= step;
max += step;
}
}
}
pgChart = createGraphics((maxSamples*sampleStep)+50, h+60);
pgChart.beginDraw();
// Draw chart area and title
pgChart.background(0);
pgChart.strokeWeight(1);
pgChart.noFill();
pgChart.stroke(50);
pgChart.rect(0, 0, (maxSamples*sampleStep)+49, h+59);
pgChart.text(title, ((maxSamples*sampleStep)/2)-(textWidth(title)/2)+40, 20);
// Draw chart description
String Description[] = new String[chart.length];
int DescriptionWidth[] = new int[chart.length];
int DesctiptionTotalWidth = 0;
int DescriptionOffset = 0;
for (int j = 0; j < chart.length; j++)
{
Description[j] = " "+series[j]+" = ";
DescriptionWidth[j] += textWidth(Description[j]+"+000000.00");
Description[j] += nf(chart[j][actualSample-1], 0, 2)+" ";
DesctiptionTotalWidth += DescriptionWidth[j];
}
actualColor = 0;
for (int j = 0; j < chart.length; j++)
{
pgChart.fill(colors[actualColor]);
pgChart.text(Description[j], ((maxSamples*sampleStep)/2)-(DesctiptionTotalWidth/2)+DescriptionOffset+40, h+50);
DescriptionOffset += DescriptionWidth[j];
actualColor++;
if (actualColor >= colors.length) actualColor = 0;
}
// Draw H-Lines
pgChart.stroke(100);
for (float t = min; t <= max; t=t+step)
{
float line = map(t, min, max, 0, h);
pgChart.line(40, h-line+30, (maxSamples*sampleStep)+40, h-line+30);
pgChart.fill(200, 200, 200);
pgChart.textSize(12);
pgChart.text(int(t), 5, h-line+34);
}
// Draw data series
pgChart.strokeWeight(2);
for (int i = 1; i < actualSample; i++)
{
actualColor = 0;
for (int j = 0; j < chart.length; j++)
{
pgChart.stroke(colors[actualColor]);
float d0 = chart[j][i-1];
float d1 = chart[j][i];
if (d0 < min) d0 = min;
if (d0 > max) d0 = max;
if (d1 < min) d1 = min;
if (d1 > max) d1 = max;
float v0 = map(d0, min, max, 0, h);
float v1 = map(d1, min, max, 0, h);
pgChart.line(((i-1)*sampleStep)+40, h-v0+30, (i*sampleStep)+40, h-v1+30);
actualColor++;
if (actualColor >= colors.length) actualColor = 0;
}
}
pgChart.endDraw();
image(pgChart, x, y);
}
void draw() {
if (!hasData) return;
background(0);
drawChart("Pressure compare [Pa]", compareSeries, pressureValues, 10, 10, 150, false, false, 0, 0, 4);
drawChart("Temperature compare [C]", compareSeries, temperatureValues, 10, 230, 150, false, false, 0, 0, 2);
drawChart("Altitude compare [m]", compareSeries, altitudeValues, 10, 450, 150, false, false, 0, 0, 2);
}
float getMin(float[][] chart)
{
float minValue = 0;
float[] testValues = new float[chart.length];
float testMin = 0;
for (int i = 0; i < actualSample; i++)
{
for (int j = 0; j < testValues.length; j++)
{
testValues[j] = chart[j][i];
}
testMin = min(testValues);
if (i == 0)
{
minValue = testMin;
} else
{
if (minValue > testMin) minValue = testMin;
}
}
return ceil(minValue)-1; }
float getMax(float[][] chart)
{
float maxValue = 0;
float[] testValues = new float[chart.length];
float testMax = 0;
for (int i = 0; i < actualSample; i++)
{
for (int j = 0; j < testValues.length; j++)
{
testValues[j] = chart[j][i];
}
testMax = max(testValues);
if (i == 0)
{
maxValue = testMax;
} else
{
if (maxValue < testMax) maxValue = testMax;
}
}
return ceil(maxValue); }
void nextSample(float[][] chart)
{
for (int j = 0; j < chart.length; j++)
{
float last = chart[j][maxSamples-1];
for (int i = 1; i < maxSamples; i++)
{
chart[j][i-1] = chart[j][i];
}
chart[j][(maxSamples-1)] = last;
}
}
void serialEvent (Serial myPort)
{
String inString = myPort.readStringUntil(10);
if (inString != null)
{
inString = trim(inString);
String[] list = split(inString, ':');
String testString = trim(list[0]);
if (list.length != 9) return;
// Temperature compare
temperatureValues[0][actualSample] = (float(list[0]));
temperatureValues[1][actualSample] = (float(list[1]));
temperatureValues[2][actualSample] = (float(list[2]));
// Pressure compare
pressureValues[0][actualSample] = (float(list[3]));
pressureValues[1][actualSample] = (float(list[4]));
pressureValues[2][actualSample] = (float(list[5]));
// Pressure compare
altitudeValues[0][actualSample] = (float(list[6]));
altitudeValues[1][actualSample] = (float(list[7]));
altitudeValues[2][actualSample] = (float(list[8]));
if (actualSample > 1)
{
hasData = true;
}
if (actualSample == (maxSamples-1))
{
nextSample(temperatureValues);
nextSample(pressureValues);
nextSample(altitudeValues);
} else
{
actualSample++;
}
}
}

(2) 실행 결과



본 메뉴얼의 프로세싱 코드는 아래 URL의 내용을 참조하여 작성 하였다.
https://github.com/jarzebski/Arduino-BMP085-BMP180

* 다른 센서들의 아두이노와 프로세싱 메뉴얼 보기

(1) MPU6050 GY-521 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)
(2) MPU9250 GY-9250 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)
(3) L3G4200D GY-50 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)
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(5) BMP180 GY-68 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)
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(7) ADXL335 GY-61 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)