Arduino UNO R4 Minimaでセンサ・インターフェーシング ⑯ 気圧センサ BME280

　Adafruitから入手したMEMS気圧センサ BME280（ボッシュ）を利用します。

　気圧と温度、湿度が測定できます。

●AdafruitのStemma QT/Qwiicボード

　BME280ボード解説のページ

　BMP280の外見は上から見ると長方形、BME280は正方形です。内部のレジスタ類は、BMP280に湿度関係を追加した内容になっています。

　Stemma QT/Qwiic（JST SH 4ピン）コネクタは2か所に装着されていて、どちらにつないでもかまいません。このコネクタを使ってI2Cで制御する場合、特に、ジャンパ線をつなぐなどは不要です。

　コネクタは、表と裏のどちらも差し込めそうですが、ピンが内部の上部に並んでいるので、差し込める方向は一意です。ロック機構はないですが、すぐに抜けるということはありません。

●気圧センサBMP280のおもなスペック

　BME280のデータシート

動作電圧　1.71～3.6 V
動作温度範囲　－40℃～85℃
気圧測定範囲　300～1100hPa、分解能　±0.12hPa（±1m）
温度測定範囲　-40～+85℃、確度　±0.5℃
湿度測定範囲　0～100%、確度　±3%
インターフェース　I2C（最大3.4MHz）、SPI（最大10MHz）
スレーブ・アドレス　0x77。裏面のADDRをショートして0x76に設定できる

●使用環境

Arduino UNO R4 Minima
Arduino IDE 2.2.1
Windows10 22H2

●接続

　Arduino UNO R4 MinimaのI2C信号とセンサ・ボードをJSTコネクタでつなぎます（Stemma QT/Qwiicボードの写真の比率は異なる）。

●スレーブ・アドレスを確認

　従来からよく使われているi2cScanner.inoを動かしてスレーブ・アドレスを確認します。電源は5Vです。

　0x77を見つけてきました。

　以降のスケッチは3.3Vで動作させます。

●ライブラリの用意

　BME280で検索して、見つかったAdafruit BME280ライブラリをインストールします。

　インストールを始めたとき、関連のライブラリや依存関係をインストールするかというパネルが出た場合は、全てをインストールを選びます。

●サンプル・スケッチ

　メニューのファイル->スケッチ例から、Adafruit bme280のbme280test.inoを選択し、

コンパイル、実行します。

　SPI関連を取り除き、I2Cの記述だけ残したスケッチです。


// Designed specifically to work with the Adafruit BME280 Breakout
//  ----> http://www.adafruit.com/products/2650
//  Written by Limor Fried & Kevin Townsend for Adafruit Industries.

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>

Adafruit_BME280 bme; // I2C

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    while(!Serial);    // time to get serial running
    Serial.println(F("BME280 test"));

    unsigned status;
    
    // default settings
    status = bme.begin();  
    if (!status) {
        Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring, address, sensor ID!");
        Serial.print("SensorID was: 0x"); Serial.println(bme.sensorID(),16);
        Serial.print("        ID of 0xFF probably means a bad address, a BMP 180 or BMP 085\n");
        Serial.print("   ID of 0x56-0x58 represents a BMP 280,\n");
        Serial.print("        ID of 0x60 represents a BME 280.\n");
        Serial.print("        ID of 0x61 represents a BME 680.\n");
        while (1) delay(10);
    }
    Serial.println();
}

void loop() { 
    printValues();
    delay(5000);
}

void printValues() {
    float tempC = bme.readTemperature();
    float press = bme.readPressure() / 100.0;
    float humi  = bme.readHumidity();

    Serial.print("Temperature = ");
    Serial.print(tempC); Serial.println(" °C");

    Serial.print("Pressure = ");
    Serial.print(press); Serial.println(" hPa");

    Serial.print("Humidity = ");
    Serial.print(humi); Serial.println(" %");

    Serial.println();
}

●4桁の7セグメントLED表示器をつないで測定結果を表示する

　連載の第4回目の記事を参照しながら表示器を接続します。

Arduino UNO R4 Minimaでセンサ・インターフェーシング ④ 温湿度センサSi7021の測定結果を7セグメントLEDに表示

　スケッチです。

　7セグメントLED表示器は、第12回温湿度センサ SHTC3でスレーブ・アドレスが重なったので、デフォルトの0x70から、ジャンパのA0をショートして0x71に変更してあります。デフォルトのまま使うときは0x70で使ってください。


// Designed specifically to work with the Adafruit BME280 Breakout
//  ----> http://www.adafruit.com/products/2650
//  Written by Limor Fried & Kevin Townsend for Adafruit Industries.


#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include "Adafruit_LEDBackpack.h"
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>

Adafruit_7segment matrix = Adafruit_7segment();
Adafruit_BME280 bme; // I2C

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    while(!Serial)  delay(100);    // time to get serial running
    Serial.println("BME280  + 7segment LED");

    unsigned status;
    
    // default settings
    status = bme.begin();  
    if (!status) {
        Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring, address, sensor ID!");
        Serial.print("SensorID was: 0x"); Serial.println(bme.sensorID(),16);
        Serial.print("        ID of 0xFF probably means a bad address, a BMP 180 or BMP 085\n");
        Serial.print("   ID of 0x56-0x58 represents a BMP 280,\n");
        Serial.print("        ID of 0x60 represents a BME 280.\n");
        Serial.print("        ID of 0x61 represents a BME 680.\n");
        while (1) delay(10);
    }
    Serial.println();

  matrix.begin(0x71);
  matrix.setBrightness(0x05);  // default 0x0E
}

void loop() { 
    printValues();
    delay(5000);
}

void printValues() {
    float tempC = bme.readTemperature();
    float press = bme.readPressure() / 100.0;
    float humi  = bme.readHumidity();

    Serial.print("Temperature = ");
    Serial.print(tempC); Serial.println(" °C");

    Serial.print("Pressure = ");
    Serial.print(press); Serial.println(" hPa");

    Serial.print("Humidity = ");
    Serial.print(humi); Serial.println(" %");

    Serial.println();

  matrix.print(tempC, DEC);
  matrix.writeDisplay();
  delay(2000);

  matrix.print(press, DEC);
  matrix.writeDisplay();
  delay(2000);

  matrix.print(humi, DEC);
  matrix.writeDisplay();
}

　実行例です。

●グラフィック・ディスプレイに測定結果を表示

　次の記事を参考に、グラフィック・ディスプレイに測定した気圧、湿度、温度を表示します。

　　Arduino UNO R4 Minimaでセンサ・インターフェーシング ⑤ 温湿度センサSi7021の測定結果をグラフィック・ディスプレイに表示

　スケッチです。


// Designed specifically to work with the Adafruit BME280 Breakout
//  ----> http://www.adafruit.com/products/2650
//  Written by Limor Fried & Kevin Townsend for Adafruit Industries.


#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels
#define OLED_RESET    -1 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
#define SCREEN_ADDRESS 0x3D ///< See datasheet for Address; 0x3D for 128x64, 0x3C for 128x32
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

Adafruit_BME280 bme; // I2C

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    while(!Serial)  delay(100);    // time to get serial running
    Serial.println("BME280  +  OLED SSD1306");

    unsigned status;
    
    // default settings
    status = bme.begin();  
    if (!status) {
        Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring, address, sensor ID!");
        Serial.print("SensorID was: 0x"); Serial.println(bme.sensorID(),16);
        Serial.print("        ID of 0xFF probably means a bad address, a BMP 180 or BMP 085\n");
        Serial.print("   ID of 0x56-0x58 represents a BMP 280,\n");
        Serial.print("        ID of 0x60 represents a BME 280.\n");
        Serial.print("        ID of 0x61 represents a BME 680.\n");
        while (1) delay(10);
    }
    Serial.println();

  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS);
  display.clearDisplay();
  display.drawRect(0, 0, display.width(), display.height(), SSD1306_WHITE);
  display.setTextSize(1);                // Normal 1:1 pixel scale
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);   // Draw white text
  display.setCursor(3,3);
  display.println("Temperature:");
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
    display.setCursor(79,3);
  display.println("Humidity");
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(4,34);
  display.println("Pressure:");
  display.display();
  delay(200);
}

void loop() { 
    printValues();
    delay(5000);
}

void printValues() {
    float tempC = bme.readTemperature();
    float press = bme.readPressure() / 100.0;
    float humi  = bme.readHumidity();

    Serial.print("Temperature = ");
    Serial.print(tempC); Serial.println(" °C");

    Serial.print("Pressure = ");
    Serial.print(press); Serial.println(" hPa");

    Serial.print("Humidity = ");
    Serial.print(humi); Serial.println(" %");

    Serial.println();

  display.setTextSize(2);   // Draw 2X-scale text
  display.setCursor(10,17);
  display.fillRect(10, 17, 70, 16, SSD1306_BLACK);
  display.println(tempC);

  display.setCursor(80,17);
  display.fillRect(80, 17, 46, 16, SSD1306_BLACK);
  display.println(humi,1);

  display.setCursor(10, 46);
  display.fillRect(10, 46, 100, 16, SSD1306_BLACK);
  display.println(press);
  display.display();
}

　実行例です。