Raspberry Pi – Temperatur-Sensor 18B20 – Teil 2

Im letzten Teil habe ich gezeigt wie man den Temperatur-Sensor 18B20 an die GPIO Schnittstelle des Raspberry Pi anschließt. Weiters haben wir auch schon über die Kommandozeile die Temperatur mit diesem Sensor gemessen und ausgegeben. Nun wird es spannend, denn wir wollen den Sensor auch in unserer Software nutzen, schließlich können wir nur so periodische Messungen durchführen und diese dann grafisch darstellen. In diesem Artikel zeige ich euch wie man in einem Python Skript die Temperatur ermittelt und ausgibt. In einer erweiterten Version werden wir die gemessenen Werte auch für die statistische Auswertung abspeichern.

Software zur Temperaturmessung

In diesem Beispiel gehe ich davon aus, dass die beiden benötigten Kernel Module bereits der /etc/modules Datei hinzugefügt worden sind, damit diese auch nach einem Neustart wieder zur Verfügung stehen. Sollte das Skript aus irgend einem Grund nicht laufen bitte zuerst prüfen ob diese aktiviert sind.

Messwerte ausgeben

In einer ersten Version wollen wir nun in einem Python Skript die Temperatur messen und auf der Kommandozeile ausgeben. Im Prinzip machen wir dabei nichts anderes, als über die Konsole im ersten Teil der Artikelserie. Der Vorteil des Python Skripts ist nun, das wir dort allen Komfort einer Programmiersprache haben und das Skript jederzeit um weitere tolle Elemente erweitern können.

Wir importieren:

import re
import os

Wir benötigen die Bibliotheken für die Regular Expressions (re) und für die Kommunikation mit dem Betriebssystem (os). Als nächstes definieren wir noch den Pfad zu den durch die Treiber Module angelegten Systempfad und holen uns den Inhalt, alle Dateien und Ordner als Array:

directory = "/sys/bus/w1/devices/"
#finde alle angeschlossenen 1-wire Geraete
devices = os.listdir(directory)

Wir geben hier den Pfad fix ein, denn dieser ist immer gleich. Über die os Bibliothek holen wir uns danach dessen Inhalt als Array. Mit diesem können wir nun in einer Schleife alle Dateien und Ordner durchgehen:

for f in devices:
    if f != "w1_bus_master1":
        file = open(directory+f+"/w1_slave")
        line = file.readline()
        if re.match(r"([0-9a-f]{2} ){9}: crc=[0-9a-f]{2} YES",line):
            line = file.readline()
            m = re.match(r"([0-9a-f]{2} ){9}t=([+-]?[0-9]+)",line)
            if m:
                value = str(float(m.group(2)) / 1000.0)
        print "Measured temperature from "+f+": "+value
        file.close()

Der Code ist eigentlich recht simpel. Wir prüfen zuerst ob es sich bei dem Dateinamen nicht um die vom Standardordner w1_bus_master1 handelt. Dieser interessiert uns nicht. Falls es andere Ordner gibt öffnen wir die darin hoffentlich enthaltene w1_slave Datei zum Lesen. Wir lesen davon zeilenweise! Das heißt wir holen uns durch die readline Funktion die Zeile und prüfen dessen Inhalt mit einer Regular Expression. Im ersten Fall ob es sich um eine korrekte Messung handelt. Es muss also ein YES am Ende der Zeile stehen. Ich dies der Fall lesen wir auch die 2. Zeile mit dem Messwert. Falls es einen gibt wandeln wir diesen in eine lesbarere Form um. Wir geben anschließend den Wert aus und schließen die Datei!

Damit sind wir auch schon fertig. Das Skript sollte von allen angeschlossenen und erkannten 1-wire Temperatursensoren die Werte ausgeben.

Des fertige Skript könnt ihr hier herunterladen.

Messwerte im Log speichern

Das fertige Python Skript ist schon ganz nett, aber wir wollen ja nicht nur die aktuelle Temperatur angezeigt bekommen. Ideal wäre es, wenn der Raspberry Pi selbstständig automatisiert Temperaturmessungen durchführt und diese zur späteren Analyse protokolliert. Dafür speichern wir uns die Messwerte samt Timestamp in eine Logdatei. Für jede Messung fügen wir eine neue Zeile hinzu.

Um das zu erreichen erweitern wir das Skript um 2 Importe:

import time
import datetime

Weiters fügen wir bei der Initialisierung eine neue Variable mit dem Dateinamen des Logs ein:

log = "temperature.log"

Zuletzt ersetzen wir die Zeile in der die aktuelle Temperatur mit einem print ausgegeben wird durch folgenden Code:

logfile = open(log, 'a')
ts = time.time()
timestamp = datetime.datetime.fromtimestamp(ts).strftime('%d.%m.%Y %H:%M:%S')
logfile.write(timestamp+" "+value+"\n")
logfile.close()

Wir öffnen das Log-File im Append Modus (wir können weitere Zeile am Ende anhängen). Danach holen wir uns den aktuellen Timestamp vom System und formatieren diesen in eine leserliche Form. Danach schreiben wir den Timestamp samt gemessenem Wert in die Log-Datei und schließen diese wieder.

Das wars auch schon. So einfach haben wir nun unser Skript erweitert. Bei einem Aufruf wird entweder die Log Datei mit dem aktuellen Wert erzeugt oder aber dieser wird ans Ende der Datei angehängt. Am besten wir definieren nun einen Cron, welcher das Skript alle paar Minuten oder Stunden aufruft und sammeln so unsere Werte. In der Wohnung werden wir wohl kaum interessante Werte sammeln können, ideal wäre eine Messung von draußen.

Mit einem externen Tool wie beispielsweise einem Tabellenverarbeitungsprogramm können wir später unser Log auswerten und gegebenenfalls auch Grafiken und Diagramme erstellen lassen.

Das fertige Skript könnt ihr hier herunterladen.

Fazit

Dank Python ist es relativ einfach auch eine automatische Messung von Temperaturwerten zu implementieren. Mit nur wenigen Zeilen Code können wir effektiv die Messwerte abspeichern um sie danach statistisch auszuwerten. Der Raspberry Pi ist dafür das ideale Gerät, denn er ist stromsparend, leicht zu bedienen und über die GPIO Schnittstelle können wir sehr einfach mit externen Sensoren wie beispielsweise der Temperatur-Sensor 18B20 kommunizieren.

Welche Erfahrungen habt ihr mit der Temperaturmessung mit dem Raspberry Pi? Habt ihr einen anderen Sensor zum Laufen gebracht? Wie würdet ihr mein Python Skript erweitern?