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Home Avintonアカデミー Raspberry PiとBME280を使用して温度と湿度、気圧を読み取る

IoT(Internet of Things)のシンプルなテスト環境、実装環境としてRaspberry Piなどの小型のコンピュータが使用されています。
BME280は手ごろな値段で購入できる高精度の気温、湿度、気圧センサーです。この記事では、RaspberryとBME280を使用して温度、湿度、気圧を計測します。

必要なもの

  • OSがインストール済みのRaspberry Pi (今回は4Bを使用します)
  • BME280センサー (必要に応じてはんだ付けする)
  • ジャンプワイヤ
  • もしあれば、ブレッドボード

接続

以下の図に従って、GPIOにセンサーを接続します。

Raspberry Pi GPIOにセンサーの接続説明図

出典: Humidity, temperature and pressure

Raspberry Pi上でI2Cを有効化する

BME280からセンサーの値を読み取るために、I2Cという通信方法を利用します。
そのために、Raspberry Pi側でI2Cインターフェースを有効にします。再起動を要求された場合は、再起動を行ってください。

1
sudo raspi-config

Raspberry Pi config 1

Raspberry Pi config 2

Pythonコードを作成し、センサー値を読み取る

今回はオープンソースのPythonライブラリであるdafruit/Adafruit_CircuitPython_BME280を使用します。
なお、Pythonのvenv仮想環境内で実施しますが、venvの使用は任意です。venvのセットアップはこちらを参照してください。

1.作業用ディレクトリとvenvの作成

1
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mkdir bme280-py
python -m venv .venv
source .venv/bin/activate

2.adafruit-circuitpython-bme280のインストール

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pip3 install adafruit-circuitpython-bme280

3.サンプルコードの実行

以下のコードをtest-bme280.pyとして保存します。

bme280.sea_level_pressureの値は、実際にいる場所の海面気圧を入力します。
リアルタイムの海面気圧の値はtenki.jpなどのサイトで表示されていますので、気になる方は調べて値を更新してください。

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import board
import time
from adafruit_bme280 import basic as adafruit_bme280
 
# Create sensor object, using the board's default I2C bus.
i2c = board.I2C()   # uses board.SCL and board.SDA
bme280 = adafruit_bme280.Adafruit_BME280_I2C(i2c)
 
# change this to match the location's pressure (hPa) at sea level
bme280.sea_level_pressure = 1011.6
 
while True:
    print("\nTemperature: %0.1f C" % bme280.temperature)
    print("Humidity: %0.1f %%" % bme280.relative_humidity)
    print("Pressure: %0.1f hPa" % bme280.pressure)
    print("Altitude = %0.2f meters" % bme280.altitude)
    time.sleep(2)

4.コードの実行

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$ python test-bme280.py
 
Temperature: 25.4 C
Humidity: 33.1 %
Pressure: 1011 hPa
Altitude = 9.55 meters

トラブルシューティング

下記のようなエラーが現れた場合は、I2Cのアドレスを調べる必要があります。

1
ValueError: No I2C device at address: 0x77

まず、i2c-toolsをインストールします。

1
sudo apt install i2c-tools

それからi2cdetect -y 1コマンドを実行して、正しいI2Cアドレスを確認します。

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$ i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:                         -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- 76 --

この場合は、76が使用されているので、Pythonコードを以下のように修正します。

1
bme280 = adafruit_bme280.Adafruit_BME280_I2C(i2c, 0x76)

まとめ

Raspberry PiとBME280センサーを使用して温度、湿度、気圧の計測ができることを確認しました。
Raspberry Piなどの小型のデバイスとセンサーを組み合わせて、環境のモニタリングやデータの蓄積、分析、自動化などに活用できます。
例えば、センサーの温度に応じて冷房の温度を調節したり、湿度が低くなった場合にアラーム音を出すなどの自動化ができたらとても楽しそうですね。

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