matlabでラズパイにつないだ温度センサからデータをもってくる。確度は±0.1℃ #RaspberryPi

　テレビの天気予報では、0.1℃単位で温度が表示されます。温度計は、とうぜん気象庁の校正を受けていなければ、うそっこのデータになります。校正といえば、費用と時間がかかります。ここでは、±0.1℃がメーカによって保証？されているTMP117を使います。
　データシートに書かれている特徴です。

ASTME1112およびISO 80601の電子医療体温計の要件を満
たすように設計されています。較正不要で、-20°C～50℃
の温度範囲にわたって0.0078℃の分解能、最大±0.1℃
の精度で16ビットの温度結果を提供します。

TMP117のおもなスペック

動作電圧　1.8～5.5V
分解能　16ビット、LSBは0.007812℃
動作温度範囲　 -55～150℃
確度
- -20～+50℃ の範囲で±0.1℃ （最大値）
- -40～+100℃ の範囲で±0.2℃ （最大値）
- -55～+150℃ の範囲で±0.3℃ （最大値）
消費電流　1Hzの変換サイクルで3.5uA
インターフェース　I2C（1～400kHz）
データ長　2の補数形式の16ビット
平均化出力が可能
温度設定のアラートあり

評価ボードを加工

　とても小さいパッケージなので、手はんだは困難です。評価ボードTMP117EVMを入手しました。使用例は、こちらを参照してください。

　先端を切り離して使います。

　ケーブルをはんだ付けし、先端にコネクタを圧着し、ラズパイとの接続に使います。

接続

　SDAをラズパイの3番（GPIO2）、SCLを5番（GPIO4）に接続します。GNDはGNDへ、V+は3.3Vへ接続します。アラート出力のALRTは、今回使いません。

スレーブ・アドレス

　切り離したセンサ部分の基板上にはR16が取り付けられている（ADD0がGNDに接続）ので、スレーブ・アドレスは0x48です。
　プログラムで確認します。ラズパイのセットアップは、前回の記事を参照してください。

clear all
rpi = raspi('192.168.111.114', 'pi', 'raspberry');
for i = 1:length(rpi.AvailableI2CBuses)
   scanI2CBus(rpi, rpi.AvailableI2CBuses{i})
end

　0x48が返りました。

プログラム

　ConfigurationRegister に各種設定を書き込みます。データシートには、factory default reset = 0220hと書かれています。
　Conversion cycle bitが'100'です。変更する必要はなかったのですが、'000'にしました。
　Conversion averaging modesは'01': 8 Averaged conversionsです。'11': 64 averaged conversionsに変更しました。この時、変換時間は1秒になります。

　10回繰り返して温度を読み出します。分解能を見たいがために小数点第5位まで表示していますが、確度はそこまで取れません。
　パッケージが小さいので、レスポンスはよいです。

　読み出したデータは、16ビット長 2の補数形式なので、一度dec2bin()でバイナリの文字列に変換します。この文字列の前に接頭語'0b'をくっつけ、後ろに接尾辞's16'をつなげます。その文字列をbin2dec()で10進数に変換すると、先頭が'1'であればマイナスの符号の処理が行われます（R2020a以降）。

clear all
rpi = raspi('192.168.111.114', 'pi', 'raspberry'); % host name raspberrypi-uMchsTIvew
% for i = 1:length(rpi.AvailableI2CBuses)
%    scanI2CBus(rpi, rpi.AvailableI2CBuses{i})
% end

tmp117 = i2cdev(rpi, 'i2c-1', '0x48');

TemperatureRegister   = 0x00;
ConfigurationRegister = 0x01;

Ctrl_OUT = [0x00, 0x60]; % Continuous conversion,Conversion cycle=000,averaging=11 is 64...1sec
writeRegister(tmp117, ConfigurationRegister, Ctrl_OUT, 'uint8');

for i=1:10
    RegisterData = readRegister(tmp117, TemperatureRegister, 2);
    temperature =  double(bitshift(uint16(RegisterData(1)), 8)) + double(RegisterData(2));
    temperature = bin2dec(append('0b',dec2bin(temperature),'s16'))* 0.0078125;  % 2's complement R2020a
    fprintf(' temperature is %.5f \n', temperature);
    pause(2);
end