كيفية استخدام Raspberry Pi لمراقبة درجات الحرارة باستخدام Sense HAT
هناك عدة طرق يمكنك من خلالها مراقبة درجة الحرارة المحيطة باستخدام كمبيوتر Raspberry Pi أحادي اللوحة، ربما كجزء من إعداد محطة الطقس. وبينما يمكنك استخدام مستشعر خارجي متصل بدبابيس GPIO الخاصة بـ Raspberry Pi، سنشرح هنا كيفية مراقبة درجة الحرارة باستخدام Raspberry Pi مزود بـ Sense HAT.
ما هي قبعة الإحساس؟
تم تصميم وإنتاج لوحة Sense HAT (الأجهزة المرفقة في الأعلى) الرسمية لجهاز Raspberry Pi بواسطة شركة Raspberry Pi، وقد تم إنشاؤها في الأصل لاستخدامها من قبل رواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية. منذ عام 2015، تم استخدام جهازي كمبيوتر Raspberry Pi مزودين بلوحة Sense HAT في التجارب العلمية التي صممها تلاميذ المدارس الذين دخلوا المرحلة الجامعية الجارية. استرو بي تم استبدال هاتين الوحدتين منذ ذلك الحين بإصدارات مطورة تعتمد على Raspberry Pi 4 ومجهزة بكاميرا عالية الجودة.
على الرغم من أنها تفتقر إلى العلبة الفضية الخاصة المصممة للاستخدام في الفضاء، فإن لوحة Sense HAT القياسية لها نفس الوظيفة تمامًا. متوافقة مع أي طراز Raspberry Pi مزود بموصل GPIO مكون من 40 سنًا، وتتميز بمجموعة من أجهزة الاستشعار الموجودة على اللوحة والتي تمكنها من مراقبة البيئة المحيطة وكذلك اكتشاف اتجاهها وحركتها. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي على مصفوفة LED RGB مقاس 8 × 8 لعرض النصوص والبيانات والصور. هناك أيضًا عصا تحكم صغيرة بخمسة اتجاهات.
المجموعة الكاملة لوظائف الاستشعار Sense HAT هي كما يلي:
- رطوبة: مستشعر STMicro HTS221 مع نطاق رطوبة نسبية يتراوح من 0 إلى 100%، بالإضافة إلى استشعار درجة الحرارة من 32 درجة فهرنهايت إلى 149 درجة فهرنهايت (0 درجة مئوية إلى 65 درجة مئوية ± 2 درجة مئوية).
- الضغط الجوي: مستشعر STMicro LPS25HB بمدى يتراوح من 260 إلى 1260 هيكتوباسكال، بالإضافة إلى استشعار درجة الحرارة من 59 درجة فهرنهايت إلى 104 درجة فهرنهايت (15 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية ± 0.5 درجة مئوية).
- درجة حرارة: يمكن قراءة ذلك من مستشعر الرطوبة أو الضغط، أو قياسه عن طريق أخذ متوسط القراءتين.
- جيروسكوب: يمكن لجهاز IMU STMicro LSM9DS1 قياس دوران Sense HAT بالنسبة لسطح الأرض (ومدى سرعة دورانه).
- مقياس التسارع: وظيفة أخرى لوحدة قياس القصور الذاتي هي إمكانية قياس قوة التسارع في اتجاهات متعددة.
- مقياس المغناطيسية: من خلال استشعار المجال المغناطيسي للأرض، يمكن لوحدة IMU تحديد اتجاه الشمال المغناطيسي وبالتالي إعطاء قراءة البوصلة.
الآن بعد أن أصبحت لديك فكرة واضحة عما يمكن أن يفعله Raspberry Pi HAT متعدد الأغراض، فقد حان الوقت للبدء في المشروع.
الخطوة 1: قم بتثبيت Sense HAT
لتوصيل Sense HAT، تأكد أولاً من إيقاف تشغيل Raspberry Pi وفصله عن الطاقة. ثم ادفع Sense HAT بعناية (مع موصل التوصيل الأسود المرفق به) إلى موصل GPIO ذي الأربعين سنًا في Raspberry Pi بحيث يتم وضع لوحة Sense HAT فوق لوحة Raspberry Pi. تأكد من محاذاة جميع الدبابيس بشكل صحيح وأن كلا الصفين متصلان. يمكنك أيضًا استخدام حوامل تثبيت لولبية للمساعدة في تأمينها.
يمكنك استخدام أي طراز Raspberry Pi قياسي يحتوي على موصل GPIO مكون من 40 سنًا. ومع ذلك، فإن أحد القيود الرئيسية لـ Raspberry Pi 400 هو أن موصل GPIO الخاص به يقع في الجزء الخلفي من لوحة المفاتيح المدمجة. وهذا يعني أن Sense HAT سيكون متجهًا للخلف، لذا قد ترغب في استخدام كبل تمديد GPIO لتوصيله.
الخطوة 2: إعداد Raspberry Pi
كما هو الحال مع أي مشروع آخر، يجب توصيل لوحة مفاتيح وماوس USB ثم توصيل Raspberry Pi بشاشة أو تلفاز. يجب أيضًا أن يكون لديك بطاقة microSD مثبت عليها نظام التشغيل القياسي Raspberry Pi – إذا لم تكن قد فعلت ذلك بالفعل، فتحقق من كيفية تثبيت نظام تشغيل على Raspberry Pi. ثم تكون جاهزًا لتشغيل الطاقة.
بدلاً من ذلك، يمكنك استخدام Raspberry Pi مع Sense HAT في وضع بدون رأس، دون توصيل شاشة، والاتصال بـ Raspberry Pi عن بُعد باستخدام SSH من كمبيوتر أو جهاز آخر. إذا فعلت ذلك، فلن تتمكن من استخدام Thonny Python IDE، ولكن لا يزال بإمكانك تحرير البرامج باستخدام محرر النصوص nano وتشغيلها من سطر الأوامر.
يجب تثبيت برنامج Sense HAT الثابت افتراضيًا. للتحقق مرة أخرى، افتح نافذة Terminal وأدخل:
sudo apt install sense-hat
بعد ذلك، إذا تم تثبيت الحزمة للتو، أعد تشغيل Raspberry Pi:
sudo reboot
الخطوة 3: ابدأ البرمجة بلغة بايثون
على الرغم من أنه يمكنك استخدام Raspberry Pi Sense HAT مع لغة البرمجة القائمة على الكتل Scratch، فسنستخدم Python لقراءة قراءات المستشعر وعرضها.
تعد بيئة التطوير المتكاملة (Thonny IDE) طريقة جيدة للقيام ببرمجة Python على Raspberry Pi، حيث تحتوي على الكثير من الوظائف بما في ذلك ميزات تصحيح الأخطاء المفيدة. في واجهة المستخدم الرسومية لسطح مكتب نظام التشغيل Raspberry Pi، انتقل إلى قائمة طعام (أيقونة التوت في أعلى اليسار)> البرمجة> Thonny IDE لإطلاقه.
الخطوة 4: قراءة درجة الحرارة
في النافذة الرئيسية لـ Thonny IDE، أدخل أسطر التعليمات البرمجية التالية:
from sense_hat import SenseHatsense = SenseHat()
sense.clear()
temp = sense.get_temperature()
print(temp)
السطر الأول يستورد SenseHat الصف من قبعة_حاسة مكتبة Python (المثبتة مسبقًا في نظام التشغيل Raspberry Pi). ثم يتم تعيينها إلى حاسة متغير. يقوم السطر الثالث بمسح مصفوفة LED الخاصة بـ Sense HAT.
بعد ذلك، نأخذ قراءة درجة الحرارة ونطبعها في منطقة Shell في Thonny IDE. هذه القراءة بالدرجات المئوية، لذا قد ترغب في تحويلها أولاً إلى فهرنهايت:
temp = (sense.get_temperature() * 1.8 + 32) ستحتوي قراءة مستشعر درجة الحرارة على عدة أرقام بعد العلامة العشرية. لذا سنستخدم دائري وظيفة لتقريبها إلى منزلة عشرية واحدة:
temp = round(temp, 1) ال
الحصول على درجة الحرارة ()
تقرأ الوظيفة مستشعر درجة الحرارة المدمج في مستشعر الرطوبة. بدلاً من ذلك، يمكنك أخذ قراءة درجة الحرارة من مستشعر الضغط باستخدام
sense.get_temperature_from_pressure()
أو حتى أخذ القراءتين وحساب المتوسط الحسابي (عن طريق إضافتهما وقسمتهما على اثنين).
الخطوة 5: عرض درجة الحرارة على Sense HAT
إن طباعة قراءة واحدة لدرجة الحرارة على Python Shell أمر ممل بعض الشيء، لذا فلنأخذ قراءة جديدة بانتظام ونعرضها على مصفوفة LED RGB في Sense HAT. لعرض رسالة نصية متحركة، نستخدم إظهار الرسالة وظيفة. سوف نستخدم أيضًا بينما: صحيح حلقة للاستمرار في أخذ قراءة جديدة كل 10 ثوانٍ – والتي نستخدمها ينام وظيفة من وقت مكتبة.
وهنا البرنامج الكامل:
from sense_hat import SenseHat
from time import sleepsense = SenseHat()
sense.clear()
while True:
temp = (sense.get_temperature() * 1.8 + 32)
temp = round(temp, 1)
message = "Temp: " + str(temp)
sense.show_message(message)
sleep (10)
قم بتشغيل هذا الكود وستشاهد كل قراءة جديدة لدرجة الحرارة تنتقل عبر مصفوفة LED. حاول النفخ على Sense HAT لمعرفة ما إذا كانت درجة الحرارة تتغير.
قد تتأثر قراءات درجة الحرارة بالحرارة المنقولة من وحدة المعالجة المركزية لـ Raspberry Pi الموجودة أسفلها مباشرةً، لذا قد تكون هناك حاجة إلى إجراء تعديل للحصول على رقم أكثر دقة. هناك حل آخر يتمثل في استخدام رأس تكديس لرفع Sense HAT أعلى من Raspberry Pi.
استخدم Raspberry Pi لمراقبة درجة الحرارة
على الرغم من أنه يمكنك استخدام مستشعر درجة حرارة مستقل بدلاً من ذلك لهذا المشروع، فإن Sense HAT يجعل من السهل مراقبة درجة الحرارة باستخدام Raspberry Pi. يمكنك أيضًا استخدامه لأخذ مجموعة من قراءات المستشعرات الأخرى، مثل الضغط الجوي والرطوبة النسبية، وعرضها على مصفوفة LED الخاصة به.
اكتشاف المزيد من موقع قلم ورقم
اشترك للحصول على أحدث التدوينات في بريدك الإلكتروني.
