Senzor HTU21D - teplota a vlhkost

• komunikuje skrze I2C
• senzor teploty a vlhkosti
• destička má integrované 4,7k pull up rezistory, takže není třeba přidávat rezistory k pinům na Raspberry PI
• Tento I2C digitální vlhkoměr má perfektní přesnost ± 2 % při rozsahu 5 % až 95 % RH
• Teplotu tento modul měří s přesností ± 1 ° C v širokém rozsahu od -30 ~ 90 °C.
• Integrovaný stabilizátor na 3.3V I2C úroveň je samozřejmostí. Umožní Vám to bezpečně používat modul s jakýmkoliv mikrořadičem s 3,3V nebo 5V logikou.

Konkrétně jsem koupil tento senzor.

Přidávám odkaz na podrobnější datasheet k senzoru.

Rozhodl jsem se senzor vyzkoušet na Raspberry Pi. Použil jsem 3,3 V logiku. Tato dokumentace je pro Adafruit a jsou tam poznámky, které zatím neumím potvrdit, ale mohou později posloužit. Například:

-SDA = A4 (use inline 10k resistor if your board is 5V)
-SCL = A5 (use inline 10k resistor if your board is 5V)

zdroj: https://www.instructables.com/Detect-Temperature-and-Humidity-With-Raspberry-Pi-/

Nejprve aktivovat směrnici I2C.

raspi-config

Dále nainstalovat i2ctools:

apt install i2ctools

root@rpi:# i2cdetect -l                                       
i2c-1   i2c             bcm2835 (i2c@7e804000)                  I2C adapter
i2c-2   i2c             bcm2835 (i2c@7e805000)                  I2C adapter

root@rpi# i2cdetect -y 1             
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:                         -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: 40 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

Krok za krokem je to rozepsáno zde: https://www.instructables.com/Detect-Temperature-and-Humidity-With-Raspberry-Pi-/

Jednou z variant je postupovat podle návodu a stáhnout a zkompilovat program v C pro přístup k senzoru. V Githubu je vidět více senzorů v repozitáři - může sloužit pro inspiraci na další senzory. Nicméně při kompilaci jsem zjsitil, že využívá zastaralou knihovnu Wiringpi a měl jsem problém při kompilaci.

Poté jsem našel tento návod] a [[https://github.com/olegkutkov/allsky/tree/master/src/utils/htu21d|tady zdrojový kód.

git clone https://github.com/olegkutkov/allsky
cd allsky/src/utils/htu21d/
make
./read_htu21d

Kvůli tomu, že budu kód přenášet i na zařízení s Micropythonem, chtěl jsem si vytvořit vývojové prostředí pro Micropython.

apt-get install build-essential libreadline-dev libffi-dev git

git clone https://github.com/micropython/micropython.git

cd micropython/mpy-cross
make
cd ../ports/unix
make submodules
make
./build-standard/micropython
./build-standard/micropython cesta_k_vasemu_programu.py

Tak jsem sice nainstaloval Micropython, nicméně ukazuje se, že Micropython pro platformu UNIX nemá hardwarovou podporu, jako je I2C.

>>> import machine
>>> dir(machine)
['__class__', '__name__', '__dict__', 'PinBase', 'Signal', 'idle', 'mem16', 'mem32', 'mem8', 'time_pulse_us']                                                                                                     

Tudy tedy cesta nepovede a Micropython bude dávat opravdu smysl pro použití pouze na Espressobin a podobné mikropočítače:

• https://learn.adafruit.com/micropython-hardware-i2c-devices/i2c-main
• https://github.com/Kleity/HTU21D-Micropython-ESP32
• https://github.com/flrrth/pico-htu21d/tree/main
• https://docs.micropython.org/en/latest/develop/gettingstarted.html#source-control-with-git
• https://learn.sparkfun.com/tutorials/htu21d-humidity-sensor-hookup-guide

Narazil jsem na tento článek o Circuitpython a mém senzoru. Když jsem zkoumal rozdíly mezi MicroPython a CircuitPython, tak jsem se dopátral, že MicroPython je odnoží MicroPythonu, který byl vytvořen firmou Adafruit s cílem vytvořit verzi Pythonu speciálně pro jejich řadu desek a s důrazem na výuku a snadnou obsluhu.

Na oficiální stránkách Circuitpython jsem našel podporu pro různé desky, ale schází mi tam Raspberry pi 1 až 3 a Espruino8266.

Nicméně když jsem četl dál, tak jsem se dočetl, že by mělo jít nainstalovat Adafruit_Blinka knihovna, která poskytuje CircuitPython podporu do Pythonu. Což by znamenalo, že bych mohl nainstalovat knihovny na Raspberry Pi a jednoduše používat senzor. Tak jsem to vyzkoušel.

apt install python3-pip
apt install python3-dev python3-setuptools python3-venv

pip3 install adafruit-circuitpython-htu21d

A opravdu, pak stačilo spustit jednoduchý kód a senzor funguje:

# SPDX-FileCopyrightText: 2021 ladyada for Adafruit Industries
# SPDX-License-Identifier: MIT
 
import time
import board
from adafruit_htu21d import HTU21D
 
# Create sensor object, communicating over the board's default I2C bus
i2c = board.I2C()  # uses board.SCL and board.SDA
# i2c = board.STEMMA_I2C()  # For using the built-in STEMMA QT connector on a microcontroller
sensor = HTU21D(i2c)
 
 
while True:
    print("\nTemperature: %0.1f C" % sensor.temperature)
    print("Humidity: %0.1f %%" % sensor.relative_humidity)
    time.sleep(2)

A tady je ještě repozitář od Adafruit - knihovna, kterou jsem instaloval pomocí pip3 - https://github.com/adafruit/Adafruit_CircuitPython_HTU21D/tree/main.

pip3 install paho-mqtt

Musím počítat s tím, že mám self signed certifikát a tak musím přidat k TLS tuto část kódu: cert_reqs=ssl.CERT_NONE

import time
import board
import ssl
from adafruit_htu21d import HTU21D
 
# Create sensor object, communicating over the board's default I2C bus
i2c = board.I2C()  # uses board.SCL and board.SDA
# i2c = board.STEMMA_I2C()  # For using the built-in STEMMA QT connector on a microcontroller
sensor = HTU21D(i2c)
 
import json
import paho.mqtt.client as mqtt
 
CLIENT_NAME = "rpi_htu21d"
BROKER_ADDR = '192.168.1.120'
USER        = 'uzivatel'
PASSWORD    = 'supertajneheslo'
MQTT_TOPIC  = 'hajany/sensor/htu21d'
 
 
CA_CERT = "ca.crt"
CLIENT_CERT = "client.crt"
CLIENT_KEY = "client.key"
 
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    if rc == 0:
        print("Connected to MQTT broker!")
    else:
        print(f"Failed to connect, return code {rc}")
 
 
 
def connect_and_subscribe():
	client = mqtt.Client(CLIENT_NAME)
	client.on_connect = on_connect
	client.username_pw_set(USER, PASSWORD)
 
    # Setting TLS with the provided certificates and key
 
	client.tls_set(ca_certs=CA_CERT, certfile=CLIENT_CERT, keyfile=CLIENT_KEY, cert_reqs=ssl.CERT_NONE, tls_version=mqtt.ssl.PROTOCOL_TLSv1_2)
	client.connect(BROKER_ADDR, 8883, 60)  # Note: Using port 8883 for MQTT over SSL
	return client
 
 
def is_connected(client):
    try:
        client.publish("connection_test", "test", qos=1)
        return True
    except:
        return False
 
client = connect_and_subscribe()
 
while True:
	temperature = round(sensor.temperature,2)
	humidity = round(sensor.relative_humidity,2)
	data = {
		'temperature': temperature,
		'humidity': humidity
	}
 
	print(f"\nTemperature: {temperature:.1f} C")
	print(f"Humidity: {humidity:.1f} %")
 
	if not is_connected(client):
		client = connect_and_subscribe()
 
	try:
		client.publish(MQTT_TOPIC, json.dumps(data))
	except:
		print("Failed to send data. Reconnecting...")
		client = connect_and_subscribe()
 
	time.sleep(5)