ラズベリーパイで温度・湿度・気圧を取り込んでグラフ化する

1.ラズベリーパイ購入
私の場合にはAmazonでセットを購入しました。　
ラズベリーパイってお菓子の名前みたいだけど、ワンポードコンピューターです。
手の平サイズですけど、ノート型パソコンとかと違うのは、外部接続して色々な実験が出来る面白さがあります。
もちろん購入してからネットで検索してお勉強させて頂きました。

電源とかインストール済みとかなので良いかなって思って。でも結局色々したくなって、インストールし直してしまったんですけど。
外装の箱はこんな感じ。

iPhoneの箱みたいw
本体は赤い内箱に入ってましたー。

ごめんなさい。なんか写真ばかりになってしまいました。
今はメモリーの容量が大きいの売ってるみたいです。
スイッチ付き電源ケーブルとケースと冷却ファンとディスプレイ繋ぐケーブルとかUSBケーブルとかインストール済みのメモリーカード。

ラズパイ(ラズベリーパイ)の詳しいことは、ここのサイトを参考にお勉強させて頂きました。

https://deviceplus.jp/hobby/basic-of-raspberrypi_01/

2.BME２８０　センサー
秋月電子通商さんから購入しました。

緑色の小さな基板がセンサーです。黒色の針がボードに挿すピンです。
はんだ付けしなくてはいけません。
こんなに小さいです。
小さ過ぎて拡大鏡で確認しました。
私が出来たので誰でも出来ると思います。

右上の３つの丸い所のいちばん左側の穴もはんだで埋めます。I2C通信する為です。

挿すボードとかピンケーブルとかはAmazonで購入しました。

繋ぐケーブルはジャンパーワイヤ（メス-オス）が必要です。私は間違えて最初オスーオス買ってしまいました。

連結の仕方は下図のようにします。

こちらのサイト
円山ナカノさんの
IT女子のラズベリーパイ入門奮闘記
を参考にしました。詳しく載ってます

https://deviceplus.jp/hobby/raspberrypi_entry_039/

ジャンパー線が私の場合は短すぎて届かなくて、上蓋に穴あけて線を通してます。

#coding : utf-8

from smbus2 import SMBus
import time

bus_number = 1
i2c_address = 0x76

bus = SMBus(bus_number)

digT = []
digP = []
digH = []

t_fine = 0.0

def writeReg(reg_address, data):
bus.write_byte_data(i2c_address,reg_address,data)

def get_calib_param():
calib = []

for i in range (0x88,0x88+24):
calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,0xA1))
for i in range (0xE1,0xE1+7):
calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))

digT.append((calib[1] << 8) | calib[0])
digT.append((calib[3] << 8) | calib[2])
digT.append((calib[5] << 8) | calib[4])
digP.append((calib[7] << 8) | calib[6])
digP.append((calib[9] << 8) | calib[8])
digP.append((calib[11]<< 8) | calib[10])
digP.append((calib[13]<< 8) | calib[12])
digP.append((calib[15]<< 8) | calib[14])
digP.append((calib[17]<< 8) | calib[16])
digP.append((calib[19]<< 8) | calib[18])
digP.append((calib[21]<< 8) | calib[20])
digP.append((calib[23]<< 8) | calib[22])
digH.append( calib[24] )
digH.append((calib[26]<< 8) | calib[25])
digH.append( calib[27] )
digH.append((calib[28]<< 4) | (0x0F & calib[29]))
digH.append((calib[30]<< 4) | ((calib[29] >> 4) & 0x0F))
digH.append( calib[31] )

for i in range(1,2):
if digT[i] & 0x8000:
digT[i] = (-digT[i] ^ 0xFFFF) + 1

for i in range(1,8):
if digP[i] & 0x8000:
digP[i] = (-digP[i] ^ 0xFFFF) + 1

for i in range(0,6):
if digH[i] & 0x8000:
digH[i] = (-digH[i] ^ 0xFFFF) + 1

def readData():
data = []
for i in range (0xF7, 0xF7+8):
data.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
pres_raw = (data[0] << 12) | (data[1] << 4) | (data[2] >> 4)
temp_raw = (data[3] << 12) | (data[4] << 4) | (data[5] >> 4)
hum_raw = (data[6] << 8) | data[7]

compensate_T(temp_raw)
compensate_P(pres_raw)
compensate_H(hum_raw)

def compensate_P(adc_P):
global t_fine
pressure = 0.0

v1 = (t_fine / 2.0) - 64000.0
v2 = (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 2048) * digP[5]
v2 = v2 + ((v1 * digP[4]) * 2.0)
v2 = (v2 / 4.0) + (digP[3] * 65536.0)
v1 = (((digP[2] * (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 8192)) / 8) + ((digP[1] * v1) / 2.0)) / 262144
v1 = ((32768 + v1) * digP[0]) / 32768

if v1 == 0:
return 0
pressure = ((1048576 - adc_P) - (v2 / 4096)) * 3125
if pressure < 0x80000000:
pressure = (pressure * 2.0) / v1
else:
pressure = (pressure / v1) * 2
v1 = (digP[8] * (((pressure / 8.0) * (pressure / 8.0)) / 8192.0)) / 4096
v2 = ((pressure / 4.0) * digP[7]) / 8192.0
pressure = pressure + ((v1 + v2 + digP[6]) / 16.0)

print "pressure : %7.2f hPa" % (pressure/100)

def compensate_T(adc_T):
global t_fine
v1 = (adc_T / 16384.0 - digT[0] / 1024.0) * digT[1]
v2 = (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * digT[2]
t_fine = v1 + v2
temperature = t_fine / 5120.0
print "temp : %-6.2f ℃" % (temperature)

def compensate_H(adc_H):
global t_fine
var_h = t_fine - 76800.0
if var_h != 0:
var_h = (adc_H - (digH[3] * 64.0 + digH[4]/16384.0 * var_h)) * (digH[1] / 65536.0 * (1.0 + digH[5] / 67108864.0 * var_h * (1.0 + digH[2] / 67108864.0 * var_h)))
else:
return 0
var_h = var_h * (1.0 - digH[0] * var_h / 524288.0)
if var_h > 100.0:
var_h = 100.0
elif var_h < 0.0:
var_h = 0.0
print "hum : %6.2f ％" % (var_h)

def setup():
osrs_t = 1 #Temperature oversampling x 1
osrs_p = 1 #Pressure oversampling x 1
osrs_h = 1 #Humidity oversampling x 1
mode = 3 #Normal mode
t_sb = 5 #Tstandby 1000ms
filter = 0 #Filter off
spi3w_en = 0 #3-wire SPI Disable

ctrl_meas_reg = (osrs_t << 5) | (osrs_p << 2) | mode
config_reg = (t_sb << 5) | (filter << 2) | spi3w_en
ctrl_hum_reg = osrs_h

writeReg(0xF2,ctrl_hum_reg)
writeReg(0xF4,ctrl_meas_reg)
writeReg(0xF5,config_reg)

setup()
get_calib_param()

if __name__ == '__main__':
try:
readData()
except KeyboardInterrupt:
pass


3.グラフ化

3軸グラフを作るのが大変苦労しました。

# -*- coding: utf-8 -*-
import pandas as pd
import japanize_matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl

#csvファイルから読み取り 　winの場合は　\home\\yama
df = pd.read_csv("/home/pi/bme280kiroku.csv")
s = df.index

fig = plt.figure()

ax1=fig.add_subplot(1,1,1)
ax2=ax1.twinx()
ax3=ax2.twinx()

#ax2 = fig.add_subplot(2,1,2)
#ax3 = fig.add_subplot(2,1,2)

ax1.set_xlabel("時間",fontsize=18)
ax1.set_ylabel("気圧",fontsize=18 ,color='red')
ax2.set_ylabel("温度",fontsize=18 ,color='green')
ax3.set_ylabel("湿度",fontsize=18 ,color='blue')

rspine = ax1.spines['right']
rspine.set_position(('axes', 2.3))
#Y軸目盛りの色指定
ax1.tick_params(axis='y', colors="r")
ax2.tick_params(axis='y', colors="g")
ax3.tick_params(axis='y', colors="b")

ax1.set_ylim([950,1050])
ax2.set_ylim([0,35])
ax3.set_ylim([30,99])

#ax1 .axhline(28, color="c", ls="dashed", label='warn')
#ax1 .axhline(32, color="m", ls="dashed", label='alert')

plt.title('AE−BME280センサー')

ax1.plot(s,df['気圧'],marker="x", color="r", label = '気圧')
ax2.plot(s,df['温度'],marker="o", color="g", label = '温度')
ax3.plot(s,df['湿度'],marker="+", color="b", label = '湿度')

plt.grid(True)
plt.xlim(0,1500)

fig.legend(ncol=2)

#plt .legend(loc="lower left", fontsize=8)

plt.show()

pythonプログラムは人工知能とかにも使われているそうです。やり始めて、出来るようになると良いのですけど、解ってくるまでが結構大変でした。
初心者本を色々購入してお勉強させて頂きました。