Il existe 1000 et une descriptions de baromètres digitaux basés sur le capteur BMP180 servi par un Arduino, un ESP8266 ou un ESP32. Alors pourquoi celle-ci ?
Elle diffère des autres par l’ajout d’un galvanomètre à cadre mobile des années 60 qui (outre le côté vintage) permet de voir la tendance d’un seul coup d’oeuil à la façon de l’aiguille mobile des baromètres anéroïdes d’antan.
Vous savez : l’aiguille que l’on met en correspondance avec l’aiguille d’affichage de la pression atmosphérique après avoir tapoté le baromètre…
Le montage s’appuie sur un capteur de pression atmosphérique géré par un microcontrôleur qui doit aussi être capable de générer une tension continue représentative de la pression pour alimenter le galvanomètre de tendance de la pression atmosphérique. Ce capteur inclut aussi une mesure de température qui ne sera pas utilisée ici.
Pour cela il faut nécessairement un microcontrôleur doté d’un DAC (Digital to Analog Converter).
L’Arduino Due dispose bien de 2 canaux DAC, mais il est relativement onéreux (même en version clone). Comme l’ESP8266 ne dispose pas de DAC, mon choix s’est porté sur l’ESP32 qui est la version évoluée de l’ESP8266. Ce microcontrôleur se trouve à moins de 10 Euros sur une plateforme Américaine bien connue et à deux fois moins cher sur d’autres plateformes asiatiques toutes aussi connues.
De plus ce microcontrôleur dispose de fonctions WIFI bien utiles pour pouvoir par la suite enrichir le programme à l’envi.
Aspect matériel : l’ensemble se décline autour des composants suivants :
- Un ESP32 & son support (ou pas),
- Un BME 180 & son support (ou pas),
- Un afficheur LCD I2C,
- Un galvanomètre à cadre mobile (100 µA, mais toute autre valeur jusqu’à 1 mA fera aussi bien l’affaire),
- Une résistance de 22 K Ohms (à ajuster en fonction d’un galvanomètre différent),
- Un potentiomètre de 47 K Ohms (à ajuster en fonction d’un galvanomètre différent),
- Une plaquette à trous,
- Un peu de fil de câblage,
- Le boitier qui vous plaira : c’est plus à ce niveau que la difficulté arrive quand il faut loger tout ce petit monde et faire des découpes rondes et rectangulaires, mais ça c’est une autre histoire. Il est toujours possible de réaliser ce montage avec une plaquette de type « breadboard » mais ce ne sera qu’expérimental,
- Une alimentation de type chargeur de téléphone portable (la consommation du microcontrôleur et de l’afficheur sont minimes).
Aspect logiciel : Ayant bien cherché je me suis rabattu sur la plateforme Arduino, car à ma connaissance c’est la seule qui permette nativement de pouvoir utiliser les DAC de l’ESP32. Je suis preneur d’informations si quelqu’un a réussi a traiter le sujet en micro-Python par exemple.
Les composants
Le schéma de câblage (zoomer pour voir les détails)
Le microcontrôleur est alimenté directement par une alimentation de téléphone portable en micro USB, son modèle n’est pas critique vu la faible consommation du montage (moins de 100 mA).
La partie logicielle
L’IDE Arduino
J’ai considéré que le lecteur connaissait l’environnement de développement Arduino.
Si ce n’est pas encore le cas je conseille vivement la page suivante qui sans nul doute va vous permettre de vous familiariser avec cet environnement :
https://www.arduino-france.com/tutoriels/ide-arduino-installation-et-utilisation/
Mais il existe une pléthore de forums Arduino dans le monde et dans toutes les langues.
Sans rentrer dans trop de détails sachez qu’outre les platines Arduino bien connues (Arduino Uno, Arduino Nano, Arduino Due, etc..) cet environnement permet aussi de développer (dans le langage Arduino qui est proche du C++) de nombreux autres microcontrôleurs comme l’ESP8266 et l’ESP32 objet du présent montage.
Il vous faudra installer :
Dans les préférences (« Fichier », « Préférences ») : le lien vers les produits espressif
https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json
Dans le gestionnaire de cartes (« Outil », « Type de carte ») : « ESP32 »
Sans oublier de (bien) configurer le port série émulé par la connexion USB de l’ESP32, il suffit pour cela d’aller voir dans le gestionnaire de périphériques de Windows au niveau « Ports (COM & LPT). Le numéro de port varie d’un ordinateur à l’autre.
Dans le gestionnaire de bibliothèques : la bibliothèque BMP085 qui est compatible avec le capteur BMP180 : (« outil », »gérer les bibliothèques »)
Et avant de lancer la compilation, dans le gestionnaire de cartes : choisir le microcontrôleur ESP32 (« outil », « type de carte », « gestionnaire de carte ») : « ESP 32 DEV Module »
Le code en langage Arduino
/*
* CopyLeft Christian Thomas
* 05/05/2020
* Version 5
* Correction écriture DAC
*/
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_BMP085.h>
Adafruit_BMP085 bmp;
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
// Sélection de l'afficheur LCD, nombre de colonnes et de lignes
int lcdColumns = 16;
int lcdRows = 2;
// initilisation de la valeur à envoyer au DAC (sur 8 bit)
int(ValDAC)=0;
// Définition adresse de l'afficheur LCD, nombre de colonnes et de lignes
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, lcdColumns, lcdRows);
void setup() {
// Initialisation liaison série de débugging
Serial.begin(115200);
// Initialisation LCD
lcd.init();
// Allumage éclairage LCD
lcd.backlight();
// Vérification présence du capteur BMP180
if (!bmp.begin()) {
Serial.println("Capteur BMP180 non trouvé, vérifier le cablage");
while (1) {}
}
}
void loop()
// Boucle principale
{
/*
on considère la pression max à 1100 Pascals pour définir la déviation pleine
échelle du galvanomètre
soit 3,3 V pour 255 points sur les 8 bit du DAC de l'ESP32
en réalité le maximum atteint a été pour une station à plus de 750 mètres
d'altitude : 1 086,8 hPa, à Tosontsengel (Mongolie) le 19 décembre 2001
pour la petite histoire ...
Si l'on travaille sur toute l'échelle (de 900 000 Pa à 110 000 Pa on aura un
écart
de 0.6 V entre le min et le max. Il est préférable de dilater l'échelle pour
partir de O V en décalant
L'origine à 900 000 Pa et en utilisant la plage entre 900 Pa & 1100 Pa
*/
// Sortie analogiques sur galvanomètre
// conversion digitale analogique sur 8 bits sur port DAC N° 1 (D25)
// calcul du poids sur 8 bit à envoyer au DAC
ValDAC=((bmp.readPressure()-(90000))*255/20000);
// ecriture DAC
dacWrite(25,ValDAC);
// Le deuxième port digital analogique reste disponible pour une autre convertion analogique si nécessaire
// La température par exemple, ce qui n'as pas d'intérêt dans notre cas
// car le capteur étant à l'intérieur du coffret, il est influencé par l'échauffement des composants
// Affichage LCD 2 lignes (position du curseur / numéro de ligne)
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Pr Atmospherique");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(bmp.readPressure());
lcd.setCursor(10,1);
lcd.print("Pascal");
// affichage sur port série
// Serial.println("");
Serial.print("Pression lue : ");
Serial.print(bmp.readPressure());
Serial.print(" Pascal");
Serial.println("");
Serial.print("Valeur envoyée au DAC : ");
Serial.print(ValDAC);
Serial.print("/255 * 3.2 Volts");
Serial.println("");
// Fréquence de mise à jour en millisecondes
delay(500);
}
Le produit fini
A l’usage les variations de pression atmosphérique même de faible ampleur sont très visible sur le galvanomètre, déplacer le montage de deux niveaux dans une maison donne une variation d’une graduation sur mon galvanomètre.
Compte tenu de la richesse de l’ESP32 il sera possible de rajouter de multiples fonctions, notamment en utilisant le WIFI (création d’un mini serveur WEB, envoi de notifications, etc…).