Ler condições ambientais com um sensor

Um dos cenários mais comuns para dispositivos IoT é a detecção de condições ambientais. Uma variedade de sensores estão disponíveis para monitorar temperatura, umidade, pressão barométrica e muito mais.

Neste tópico, você usará o .NET para ler as condições ambientais de um sensor.

Pré-requisitos

• SBC (computador de placa única) baseado em ARM (ARMv7 ou superior)
• Breakout do sensor de umidade/pressão barométrica/temperatura BME280
• Cabos de jumper
• Breadboard (opcional)
• Placa de contato impresso GPIO do Raspberry Pi (opcional)
• .NET SDK 7 ou posterior

Preparar o SBC

Verifique se o SBC está configurado para dar suporte aos seguintes serviços:

• SSH
• I2C

Para muitos dispositivos, nenhuma configuração adicional é necessária. Para Raspberry Pi, use o comando raspi-config. Para obter mais informações sobre raspi-config, consulte a Documentação do Raspberry Pi.

Preparar o hardware

Use os componentes de hardware para construir o circuito conforme ilustrado no diagrama a seguir:

Veja a seguir as conexões do Raspberry Pi com o breakout BME280. Observe que os rótulos de fixação diferem em vários breakouts BME280.

Consulte o seguinte diagrama de pinagem conforme necessário:

Imagem cortesia da Raspberry Pi Foundation.

Criar o aplicativo

Siga estas etapas em seu ambiente de desenvolvimento preferencial:

1. Crie um aplicativo de console .NET usando a CLI do .NET ou o Visual Studio. Nomeie-o SensorTutorial.

   dotnet new console -o SensorTutorial
   cd SensorTutorial
   

2. Adicione o pacote Iot.Device.Bindings ao projeto. Use a CLI do .NET no diretório do projeto ou no Visual Studio.

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

3. Substitua o conteúdo do Program.cs pelo seguinte código:

   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);
   }
   

   No código anterior:

   • i2cSettings é definido como uma nova instância de I2cConnectionSettings. O construtor define o parâmetro busId como 1 e o parâmetro deviceAddress como Bme280.DefaultI2cAddress.

     Importante

     Alguns fabricantes de breakout BME280 usam o valor de endereço secundário. Para esses dispositivos, use Bme280.SecondaryI2cAddress.

   • Uma declaração using cria uma instância de I2cDevice chamando I2cDevice.Create e passando por i2cSettings. Esse I2cDevice representa o barramento I²C. A declaração using garante que o objeto seja descartado e os recursos de hardware sejam liberados corretamente.

   • Outra declaração using cria uma instância de Bme280 para representar o sensor. O I2cDevice é passado pelo construtor.

   • O tempo necessário para que o chip faça medidas com as configurações atuais (padrão) do chip é recuperado chamando GetMeasurementDuration.

   • Um loop de while é executado indefinidamente. Cada iteração:

     1. Limpa o console.

     2. Define o modo de energia como Bmx280PowerMode.Forced. Isso força o chip a executar uma medida, armazenar os resultados e, em seguida, entra em modo de suspensão.

     3. Lê os valores de temperatura, pressão, umidade e altitude.

        Observação

        A altitude é calculada pela associação do dispositivo. Essa sobrecarga de TryReadAltitude usa a pressão média do nível do mar para gerar uma estimativa.

     4. Grava as condições ambientais atuais no console.

     5. Entra em modo de suspensão após 1000 ms.

4. Crie o aplicativo. Ao usar a CLI do .NET, execute dotnet build. Para criar no Visual Studio, pressione Ctrl+Shift+B.

5. Implante o aplicativo no SBC como um aplicativo autônomo. Para obter instruções, confira Implantar aplicativos .NET no Raspberry Pi . Dê a permissão de execução ao executável usando chmod +x.

6. Execute o aplicativo no Raspberry Pi alternando para o diretório de implantação e executando o executável.

   ./SensorTutorial
   

   Observe a saída do sensor no console.

7. Encerre o programa pressionando Ctrl+C .

Parabéns! Você usou I²C para ler valores de um sensor de temperatura/umidade/pressão barométrica!

Obter o código-fonte

A fonte deste tutorial está disponível no GitHub.

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