步驟1：設(shè)備背后的理論

我們生活在空氣的海底。這里的壓力約為1020hPa（百帕斯卡），因?yàn)榭諝庵诖诵纬傻目臻g重量約為每平方厘米1千克。

水的密度要高得多，因?yàn)?升空氣重約1.2克，1升水1千克，即約800倍。因此，當(dāng)每8米高度的氣壓下降約1hPa時，水面下每厘米的壓力增益為1hPa。在約10米的深度，壓力為2000hPa，或兩個大氣壓。

此處使用的壓力傳感器的測量范圍介于750和1500 hPa之間，分辨率約為1 hPa。這意味著我們可以在大約1厘米的分辨率下測量高達(dá)5米的深度。

該設(shè)備將是Boyle Marriotte型深度計。它的組裝非常簡單，將在后面的步驟中介紹。傳感器使用I2C協(xié)議，因此micro：bit的邊緣連接器非常方便。最關(guān)鍵的部分是防水袋，因?yàn)槿魏螡穸榷紩p壞微型鉆頭，傳感器或電池。由于一些空氣將被困在袋內(nèi)，增加重量有助于補(bǔ)償浮力。

步驟2：使用設(shè)備

腳本，詳細(xì)信息如圖所示在后面的步驟中，是我之前為壓力計開發(fā)的腳本的變體。要測試設(shè)備，您可以使用那里描述的簡單壓力室。

對于潛水目的，它顯示以壓力測量計算的深度，以20 cm步長的條形圖或根據(jù)要求以數(shù)字顯示。

使用微型按鈕A ：位，您將當(dāng)前壓力設(shè)置為參考壓力值。要確認(rèn)輸入，矩陣會閃爍一次。

您可以使用它來查看潛水的深度，或記錄您潛水的深度。

在第一種情況下，將當(dāng)前的外部氣壓設(shè)置為參考。在第二種情況下，將壓力設(shè)置在最深處，作為壓力參考，然后可以顯示當(dāng)您回到地面時的深度。

按鈕B顯示根據(jù)壓差計算的深度，以米為單位的數(shù)值。

第3步：所需材料

微觀：位。例如。 Pimoroni UK/DE以13英鎊/16歐元計算。

邊緣連接器（Kitronic或Pimoroni），5英鎊。我使用了Kitronic版本。

BMP/BME280傳感器。我使用Banggood的BMP280傳感器，三個單元4.33歐元。

連接傳感器和邊緣連接器的跳線。

上面邊緣連接器/傳感器組合的一個很好的替代品可能是Pimoroni enviro：bit（現(xiàn)在未經(jīng)測試，請參見最后一步）。

用于micro：bit的電池組或LiPo。

帶開關(guān)的電源線（可選但有幫助） ）。

明確的防水袋。我使用硅膠袋作為手機(jī)和一個或兩個小拉鏈袋。

確保材料足夠厚，因此邊緣連接器上的針腳不會損壞袋子。

一些重量。我使用了用于釣魚的鉛塊。

Arduino IDE和幾個庫。

第4步：匯編

安裝Arduino IDE和所需的庫。詳細(xì)信息在此處描述。

（MakeCode腳本不需要。）

給定使用Kitronik邊緣連接器，將引腳連接到I2C端口19和20.

這不是必需的用于Pimoroni邊緣連接器。

將傳感器的接頭焊接到傳感器上，并使用跨接電纜連接傳感器和邊緣連接器。

將VCC連接到3V，GND連接到0 V，SCL連接到端口19，SDA連接到端口20.

或者將電纜直接焊接到分支。

通過USB電纜將micro：bit連接到我們的計算機(jī)。

打開提供的腳本并將其閃存到micro：bit。

使用串行監(jiān)視器或繪圖儀，檢查傳感器是否提供合理的數(shù)據(jù)。

從計算機(jī)上斷開micro：位。

將電池或LiPo連接到micro：位。

按下按鈕B，讀取值

按下按鈕A.

按下按鈕B，讀取數(shù)值。

將設(shè)備放在兩層密封袋中，袋中只留下很少的空氣。

如果放置重物以補(bǔ)償浮力。

檢查一切是否都是水密的。

前往游泳池玩游戲。

第5步：MicroPython腳本

腳本只需從中獲取壓力值傳感器，將其與參考值進(jìn)行比較，然后根據(jù)差值計算深度。為了將值顯示為條形圖，采用深度值的整數(shù)和余數(shù)部分。第一個確定線的高度。其余部分分成五個箱子，它們確定了欄桿的長度。頂層為0 - 1 m，最低4 - 5 m。

如前所述，按下按鈕A設(shè)置參考壓力，按鈕B顯示“相對深度”，以米為單位，顯示為數(shù)值。到目前為止，負(fù)值和正值以相同的方式顯示在LED矩陣上的條形圖。

您可以根據(jù)需要隨意優(yōu)化腳本。您可以取消靜音某些行以在Arduino IDE的串行監(jiān)視器或繪圖儀上顯示值。要模擬該功能，您可以構(gòu)建我在之前的instructable中描述的設(shè)備。

我沒有寫過讀取傳感器的腳本部分。我不確定來源，但我要感謝autors。歡迎任何更正或優(yōu)化提示。

#include

#include

Adafruit_Microbit_Matrix microbit;

#define BME280_ADDRESS 0x76

unsigned long int hum_raw，temp_raw，pres_raw;

signed long int t_fine;

uint16_t dig_T1;

int16_t dig_T2;

int16_t dig_T3;

uint16_t dig_P1;

int16_t dig_P2;

int16_t dig_P3;

int16_t dig_P4;

int16_t dig_P5;

int16_t dig_P6;

int16_t dig_P7;

int16_t dig_P8;

int16_t dig_P9;

int8_t dig_H1;

int16_t dig_H2;

int8_t dig_H3;

int16_t dig_H4;

int16_t dig_H5;

int8_t dig_H6;

double press_norm = 1015; // a starting value

double depth; // calculated depth

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

void setup（）

{

uint8_t osrs_t = 1; //Temperature oversampling x 1

uint8_t osrs_p = 1; //Pressure oversampling x 1

uint8_t osrs_h = 1; //Humidity oversampling x 1

uint8_t mode = 3; //Normal mode

uint8_t t_sb = 5; //Tstandby 1000ms

uint8_t filter = 0; //Filter off

uint8_t spi3w_en = 0; //3-wire SPI Disable

uint8_t ctrl_meas_reg = （osrs_t 《《 5） | （osrs_p 《《 2） | mode;

uint8_t config_reg = （t_sb 《《 5） | （filter 《《 2） | spi3w_en;

uint8_t ctrl_hum_reg = osrs_h;

pinMode（PIN_BUTTON_A， INPUT）;

pinMode（PIN_BUTTON_B， INPUT）;

Serial.begin（9600）; // set serial port speed

Serial.print（“Pressure ［hPa］ ”）; // header for serial output

Wire.begin（）;

writeReg（0xF2，ctrl_hum_reg）;

writeReg（0xF4，ctrl_meas_reg）;

writeReg（0xF5，config_reg）;

readTrim（）; //

microbit.begin（）;

// microbit.print（“x”）;

delay （1000）;

}

//---------------------------------------------------------------------------------------------

void loop（）

{

double temp_act = 0.0， press_act = 0.0， hum_act=0.0;

signed long int temp_cal;

unsigned long int press_cal， hum_cal;

int N;

int M;

double press_delta; // relative pressure

int depth_m; // depth in meters， integer part

double depth_cm; // remainder in cm

readData（）;

// temp_cal = calibration_T（temp_raw）;

press_cal = calibration_P（pres_raw）;

// hum_cal = calibration_H（hum_raw）;

// temp_act = （double）temp_cal / 100.0;

press_act = （double）press_cal / 100.0;

// hum_act = （double）hum_cal / 1024.0;

microbit.clear（）; //reset LED matrix

// Button A sets actual value as reference （P zero）

// Button B display current value as depth in meters （calculated from pressure difference）

if （！ digitalRead（PIN_BUTTON_A）） {

// set normal air pressure as zero

press_norm = press_act;

// microbit.print（“P0： ”）;

// microbit.print（press_norm，0）;

// microbit.print（“ hPa”）;

microbit.fillScreen（LED_ON）; // blink once to confirm

delay （100）;

}else if （！ digitalRead（PIN_BUTTON_B）） {

// display depth in meters

microbit.print（depth，2）;

microbit.print（“m”）;

// Serial.println（“”）;

}else{

// calculate depth from pressure difference

press_delta = （press_act - press_norm）; // calculate relative pressure

depth = （press_delta/100）; // depth in meters

depth_m = int（abs（depth））; // depth im meters

depth_cm = （abs（depth） - depth_m）; // remainder

/* // used for development

Serial.println（depth）;

Serial.println（depth_m ）;

Serial.println（depth_cm）;

*/

// Steps for bargraph

if （depth_cm 》 0.8）{ // set length of bars

（N=4）;

} else if （depth_cm 》 0.6）{

（N=3）;

} else if （depth_cm 》 0.4）{

（N=2）;

} else if （depth_cm 》 0.2）{

（N=1）;

} else {

（N=0）;

} if （depth_m == 4）{ // set level == meter

（M=4）;

} else if （depth_m == 3）{

（M=3）;

} else if （depth_m == 2）{

（M=2）;

} else if （depth_m == 1）{

（M=1）;

} else {

（M=0）; // upper row

}

/* // used for development purposes

Serial.print（“m： ”）;

Serial.println（depth_m）;

Serial.print（“cm： ”）;

Serial.println（depth_cm）;

Serial.print（“M： ”）; Serial.println（M）; // for development purposes

Serial.print（“N： ”）; Serial.println（N）; // for development purposes

delay（500）;

*/

// draw bargraph

microbit.drawLine（0， M， N， M， LED_ON）;

} // send value to serial port for plotter

Serial.print（press_delta）;

// draw indicator lines and fix displayed range

Serial.print（“ ”）; Serial.print（0）;

Serial.print（“ ”）; Serial.print（-500）;

Serial.print（“ ”）; Serial.println（500）;

delay（500）; // Measure twice a second

}

//-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

// the following is required for the bmp/bme280 sensor，keep as it is

void readTrim（）

{

uint8_t data［32］，i=0; // Fix 2014/04/06

Wire.beginTransmission（BME280_ADDRESS）;

Wire.write（0x88）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（BME280_ADDRESS，24）; // Fix 2014/04/06

while（Wire.available（））{

data［i］ = Wire.read（）;

i++;

}

Wire.beginTransmission（BME280_ADDRESS）; // Add 2014/04/06

Wire.write（0xA1）; // Add 2014/04/06

Wire.endTransmission（）; // Add 2014/04/06

Wire.requestFrom（BME280_ADDRESS，1）; // Add 2014/04/06

data［i］ = Wire.read（）; // Add 2014/04/06

i++; // Add 2014/04/06

Wire.beginTransmission（BME280_ADDRESS）;

Wire.write（0xE1）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（BME280_ADDRESS，7）; // Fix 2014/04/06

while（Wire.available（））{

data［i］ = Wire.read（）;

i++;

}

dig_T1 = （data［1］ 《《 8） | data［0］;

dig_P1 = （data［7］ 《《 8） | data［6］;

dig_P2 = （data［9］ 《《 8） | data［8］;

dig_P3 = （data［11］《《 8） | data［10］;

dig_P4 = （data［13］《《 8） | data［12］;

dig_P5 = （data［15］《《 8） | data［14］;

dig_P6 = （data［17］《《 8） | data［16］;

dig_P7 = （data［19］《《 8） | data［18］;

dig_T2 = （data［3］ 《《 8） | data［2］;

dig_T3 = （data［5］ 《《 8） | data［4］;

dig_P8 = （data［21］《《 8） | data［20］;

dig_P9 = （data［23］《《 8） | data［22］;

dig_H1 = data［24］;

dig_H2 = （data［26］《《 8） | data［25］;

dig_H3 = data［27］;

dig_H4 = （data［28］《《 4） | （0x0F & data［29］）;

dig_H5 = （data［30］ 《《 4） | （（data［29］ 》》 4） & 0x0F）; // Fix 2014/04/06

dig_H6 = data［31］; // Fix 2014/04/06

}

void writeReg（uint8_t reg_address， uint8_t data）

{

Wire.beginTransmission（BME280_ADDRESS）;

Wire.write（reg_address）;

Wire.write（data）;

Wire.endTransmission（）;

}

void readData（）

{

int i = 0;

uint32_t data［8］;

Wire.beginTransmission（BME280_ADDRESS）;

Wire.write（0xF7）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（BME280_ADDRESS，8）;

while（Wire.available（））{

data［i］ = Wire.read（）;

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］;

}

signed long int calibration_T（signed long int adc_T）

{

signed long int var1， var2， T;

var1 = （（（（adc_T 》》 3） - （（signed long int）dig_T1《《1））） * （（signed long int）dig_T2）） 》》 11;

var2 = （（（（（adc_T 》》 4） - （（signed long int）dig_T1）） * （（adc_T》》4） - （（signed long int）dig_T1））） 》》 12） * （（signed long int）dig_T3）） 》》 14;

t_fine = var1 + var2;

T = （t_fine * 5 + 128） 》》 8;

return T;

}

unsigned long int calibration_P（signed long int adc_P）

{

signed long int var1， var2;

unsigned long int P;

var1 = （（（signed long int）t_fine）》》1） - （signed long int）64000;

var2 = （（（var1》》2） * （var1》》2）） 》》 11） * （（signed long int）dig_P6）;

var2 = var2 + （（var1*（（signed long int）dig_P5））《《1）;

var2 = （var2》》2）+（（（signed long int）dig_P4）《《16）;

var1 = （（（dig_P3 * （（（var1》》2）*（var1》》2）） 》》 13）） 》》3） + （（（（signed long int）dig_P2） * var1）》》1））》》18;

var1 = （（（（32768+var1））*（（signed long int）dig_P1））》》15）;

if （var1 == 0）

{

return 0;

}

P = （（（unsigned long int）（（（signed long int）1048576）-adc_P）-（var2》》12）））*3125;

if（P《0x80000000）

{

P = （P 《《 1） / （（unsigned long int） var1）;

}

else

{

P = （P / （unsigned long int）var1） * 2;

}

var1 = （（（signed long int）dig_P9） * （（signed long int）（（（P》》3） * （P》》3））》》13）））》》12;

var2 = （（（signed long int）（P》》2）） * （（signed long int）dig_P8））》》13;

P = （unsigned long int）（（signed long int）P + （（var1 + var2 + dig_P7） 》》 4））;

return P;

}

unsigned long int calibration_H（signed long int adc_H）

{

signed long int v_x1;

v_x1 = （t_fine - （（signed long int）76800））;

v_x1 = （（（（（adc_H 《《 14） -（（（signed long int）dig_H4） 《《 20） - （（（signed long int）dig_H5） * v_x1）） +

（（signed long int）16384）） 》》 15） * （（（（（（（v_x1 * （（signed long int）dig_H6）） 》》 10） *

（（（v_x1 * （（signed long int）dig_H3）） 》》 11） + （（signed long int） 32768））） 》》 10） + （（ signed long int）2097152）） *

（（signed long int） dig_H2） + 8192） 》》 14））;

v_x1 = （v_x1 - （（（（（v_x1 》》 15） * （v_x1 》》 15）） 》》 7） * （（signed long int）dig_H1）） 》》 4））;

v_x1 = （v_x1 《 0 ？ 0 ： v_x1）;

v_x1 = （v_x1 》 419430400 ？ 419430400 ： v_x1）;

return （unsigned long int）（v_x1 》》 12）;

步驟6：主要簡化：MakeCode/JavaScript代碼

2018年5月，Pimoroni發(fā)布了enviro：bit，它帶有BME280壓力/濕度/溫度傳感器，TCS3472光和顏色傳感器以及MEMS麥克風(fēng)。此外，他們還為MakeCode編輯器提供了一個JavaScript庫，為這些傳感器提供了一個MicroPython庫。

我一直在使用他們的MakeCode庫為我的設(shè)備開發(fā)腳本。附上你找到相應(yīng)的十六進(jìn)制文件，你可以直接復(fù)制到你的micro：bit。

下面你會找到相應(yīng)的JavaScript代碼。池中的測試與早期版本的腳本運(yùn)行良好，所以我認(rèn)為它們也可以正常工作。除了基本的條形圖版本外，還有一個十字準(zhǔn)線版本（X）和一個L版本，旨在使閱讀更容易，特別是在光線不足的情況下。選擇你喜歡的那個。

let Column = 0

let Meter = 0

let remain = 0

let Row = 0

let Delta = 0

let Ref = 0

let Is = 0

Is = 1012

basic.showLeds（`

# # # # #

# 。 . 。 #

# 。 # 。 #

# 。 . 。 #

# # # # #

`）

Ref = 1180

basic.clearScreen（）

basic.forever（（） =》 {

basic.clearScreen（）

if （input.buttonIsPressed（Button.A）） {

Ref = envirobit.getPressure（）

basic.showLeds（`

# 。 # 。 #

。 # 。 # 。

# # # # #

。 # 。 # 。

# 。 # 。 #

`）

basic.pause（1000）

} else if （input.buttonIsPressed（Button.B）） {

basic.showString（“” + Row + “?！?+ remain + “ m”）

basic.pause（200）

basic.clearScreen（）

} else {

Is = envirobit.getPressure（）

Delta = Is - Ref

Meter = Math.abs（Delta）

if （Meter 》= 400） {

Row = 4

} else if （Meter 》= 300） {

Row = 3

} else if （Meter 》= 200） {

Row = 2

} else if （Meter 》= 100） {

Row = 1

} else {

Row = 0

}

remain = Meter - Row * 100

if （remain 》= 80） {

Column = 4

} else if （remain 》= 60） {

Column = 3

} else if （remain 》= 40） {

Column = 2

} else if （remain 》= 20） {

Column = 1

} else {

Column = 0

}

for （let ColA = 0; ColA 《= Column; ColA++） {

led.plot（ColA， Row）

}

basic.pause（500）

}

}）

第7步：Enviro：位版本

與此同時，我收到了enviro：bit（20 GBP）和power：bit（6 GBP），來自Pimoroni。

如前所述，enviro：bit配有BME280壓力，濕度和溫度傳感器，還有光和顏色傳感器（參見此處的應(yīng)用）和MEMS麥克風(fēng)。

power：bit是一個很好的解決方案，可以為micro：bit供電，并帶有一個開/關(guān)開關(guān)。

最棒的是它只是點(diǎn)擊和使用，沒有焊接，電纜，面包板。

將enviro：bit添加到micro：bit，將代碼加載到micro：bit，使用它。

在這種情況下，我使用micro，power和enviro：bit，將它們放在一個Ziploc包中，放在一個透明的防水塑料袋中，用于手機(jī)，準(zhǔn)備就緒。一個非?？焖俸驼麧嵉慕鉀Q方案。看圖片。開關(guān)足夠大，可以通過保護(hù)層使用。

它已經(jīng)在水中進(jìn)行了測試，運(yùn)行良好。在約1.8米的深度處，測量值約為1.7米。對于快速廉價的解決方案來說并不算太糟糕，但遠(yuǎn)非完美。調(diào)整需要一段時間，因此您可能需要在一定深度停留約10-15秒。

步驟8：電纜和傳感器探頭版本

這實(shí)際上是第一個想法a。用于微型：位深度計，最后要構(gòu)建。

在這里，我將BMP280傳感器焊接到5米長的4線電纜上，并在另一端放置了母跳線。

為了保護(hù)傳感器免受水的侵害，電纜穿過用過的葡萄酒軟木塞。軟木塞的末端用熱膠密封。在我將兩個切口切入軟木塞之前，兩者都在它周圍。然后我將傳感器裝入海綿球中，在其周圍放置一個氣球，并將氣球的末端固定在軟木塞上（下切口）。然后我將3個40克的鉛塊放入第二個氣球中，將其包裹在第一個氣囊周圍，將重物放在外側(cè)，并將氣球的末端固定在第二個凹口處。從第二個氣球中取出空氣，然后用膠帶固定所有東西。查看圖片，可能會有更詳細(xì)的圖片。

通過邊緣連接器將跳線連接到micro：bit，打開設(shè)備并設(shè)置參考壓力。然后將傳感器頭緩慢釋放到水池底部（10米跳塔，深約4.5米）。

結(jié)果：

令我驚訝的是，即使使用這根長電纜也能正常工作。另一方面，但毫不奇怪，在較高壓力下測量誤差似乎變得更大，據(jù)報道估計深度為4米，約為3米。

潛在的應(yīng)用程序：

通過一些錯誤修正，該設(shè)備可用于測量深度約為4米。

與Arduino或Raspberry Pi配合使用，可用于測量和控制水池或水箱的灌裝點(diǎn)，例如：如果水位高于或低于某些閾值，則發(fā)出警告。