Deska senzoru BME680 | Teplota Vlhkost Tlak Kvalita vzduchu

Senzorová deska BME680 - Měření teploty, vlhkosti, tlaku a kvality vzduchu pro IoT projekty

Senzorová deska BME680 je kompaktní modul pro měření životního prostředí založený na Bosch BME680, který kombinuje měření teploty, relativní vlhkosti, barometrického tlaku a plynu/VOC v jednom malém breakout modulu. Je vhodná pro experimenty s kvalitou vnitřního vzduchu, prototypy meteorologických stanic, monitorování HVAC, panely chytré domácnosti, IoT laboratoře ve školách a přenosné záznamníky environmentálních dat.

Ve srovnání se základními moduly teploty a vlhkosti přidává BME680 plynový senzor, který lze použít k odhadu trendů kvality vnitřního vzduchu při použití vhodných softwarových knihoven. Deska přirozeně funguje s platformami mikrokontrolérů, jako je ELAB Nano V3, kompaktními hostiteli MicroPython, jako je Raspberry Pi Pico W, a prototypy na nepájivém poli postavenými kolem MB 102 Breadboard Kit. Pro projekty zaměřené přímo na detekci plynů může také doplnit senzory jako Waveshare MQ-135 Gas Sensor.

Aktuální nabídka OpenELAB identifikuje tuto desku jako CJMCU-680 BME680 senzorovou desku s přiloženým pinovým konektorem. Pro přesné limity na úrovni senzoru, chování kalibrace a režimy měření se odkažte na oficiální datasheet Bosch BME680. V praktických návrzích používejte desku s kompatibilním I2C nebo SPI hostitelem, nechte otvor senzoru vystavený proudění vzduchu a při vyhodnocování plynových a kvalitativních měření vzduchu počítejte s časem na zahřátí.

Technické specifikace

Rozložení desky a průvodce označením

• VIN / VCC - Napájení pro breakout desku. Před připojením si ověřte přesné označení desky a podporované napětí.
• GND - Zemnící referenční bod sdílený s hostitelským mikrokontrolérem nebo jednodeskovým počítačem.
• SCL / SCK - I2C hodinová linka nebo SPI hodinová linka, když je deska použita v SPI režimu.
• SDA / SDI - I2C datová linka nebo SPI vstup dat v závislosti na zvoleném režimu komunikace.
• SDO - SPI výstup dat, často také používaný k výběru I2C adresy na breakout deskách BME680.
• CS - SPI pin pro výběr čipu. Ponechte nebo propojte podle návrhu breakout desky při použití I2C.
• BME680 balení - Hlavní snímací integrovaný obvod; tuto oblast nechte vystavenou okolnímu vzduchu pro lepší chování při měření vlhkosti a plynu.
• Pin header - Seznam obsahuje pin header pro použití na nepájivém poli nebo pro pájenou integraci.
• Poznámka k proudění vzduchu - Vyhněte se těsnému uzavření senzoru vedle zdrojů tepla, regulátorů nebo zařízení s vysokým proudem.
• Poznámka k logické úrovni - Používejte pull-up rezistory a signální úrovně, které odpovídají jak breakout desce, tak hostitelskému řadiči.

Scénáře použití

1. Arduino zobrazení prostředí přes I2C

Tento příklad pro Arduino používá knihovnu Adafruit BME680 k tisku naměřených hodnot teploty, vlhkosti, tlaku a odporu plynu do sériového monitoru.

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME680.h>

Adafruit_BME680 bme;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial) {}

  if (!bme.begin(0x76)) {
    Serial.println("BME680 nenalezen. Zkontrolujte zapojení a I2C adresu.");
    while (1) delay(10);
  }

  bme.setTemperatureOversampling(BME680_OS_8X);
  bme.setHumidityOversampling(BME680_OS_2X);
  bme.setPressureOversampling(BME680_OS_4X);
  bme.setGasHeater(320, 150);
}

void loop() {
  if (!bme.performReading()) {
    Serial.println("Čtení selhalo");
    return;
  }

  Serial.print("Teplota C: ");
  Serial.println(bme.temperature);
  Serial.print("Vlhkost %: ");
  Serial.println(bme.humidity);
  Serial.print("Tlak hPa: ");
  Serial.println(bme.pressure / 100.0);
  Serial.print("Plyn KOhmy: ");
  Serial.println(bme.gas_resistance / 1000.0);
  delay(2000);
}

2. Raspberry Pi Python záznamník kvality vzduchu

Tento Python skript zaznamenává naměřené hodnoty do CSV souboru na Raspberry Pi nebo Linux SBC pomocí knihovny Adafruit CircuitPython BME680.

import time
import board
import adafruit_bme680

sensor = adafruit_bme680.Adafruit_BME680_I2C(board.I2C(), address=0x76)

with open("bme680_log.csv", "a", encoding="utf-8") as log:
    while True:
        line = (
            f"{time.time():.0f},"
            f"{sensor.temperature:.2f},"
            f"{sensor.relative_humidity:.2f},"
            f"{sensor.pressure:.2f},"
            f"{sensor.gas}\n"
        )
        log.write(line)
        log.flush()
        print(line.strip())
        time.sleep(60)

3. MicroPython skener I2C adres

Před napsáním plné aplikace pro senzor tento MicroPython úryvek pomáhá potvrdit, zda se deska BME680 objeví na adrese 0x76 nebo 0x77.

from machine import Pin, I2C

i2c = I2C(0, scl=Pin(17), sda=Pin(16), freq=400000)
devices = i2c.scan()

print("I2C zařízení:")
for address in devices:
    print(hex(address))

4. Jednoduché upozornění na komfort s Arduino

Použijte BME680 jako místní senzor pro monitorování místnosti a aktivujte kontrolku LED, když vlhkost překročí zvolený práh.

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME680.h>

Adafruit_BME680 bme;
const int alertLed = 13;

void setup() {
  pinMode(alertLed, OUTPUT);
  Serial.begin(115200);

  if (!bme.begin(0x76)) {
    while (1) {}
  }
}

void loop() {
  if (bme.performReading()) {
    digitalWrite(alertLed, bme.humidity > 70.0 ? HIGH : LOW);
    Serial.println(bme.humidity);
  }
  delay(2000);
}

5. Odhad výšky z tlaku

Tento příklad pro Arduino počítá přibližnou výšku z tlaku, užitečný pro základní experimenty s meteostanicí a změnou podlaží v interiéru.

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME680.h>

Adafruit_BME680 bme;
const float seaLevelPressure = 1013.25;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  if (!bme.begin(0x76)) {
    while (1) {}
  }
}

void loop() {
  if (bme.performReading()) {
    float altitude = bme.readAltitude(seaLevelPressure);
    Serial.print("Přibližná výška m: ");
    Serial.println(altitude);
  }
  delay(3000);
}

6. Koncept MQTT environmentálního uzlu

Pro IoT dashboardy může BME680 posílat data o teplotě, vlhkosti, tlaku a plynech do MQTT brokeru z hostitele s podporou Pythonu.

import json
import time
import board
import adafruit_bme680
import paho.mqtt.client as mqtt

sensor = adafruit_bme680.Adafruit_BME680_I2C(board.I2C(), address=0x76)
client = mqtt.Client()
client.connect("192.168.1.10", 1883, 60)

while True:
    payload = {
        "temperature": round(sensor.temperature, 2),
        "humidity": round(sensor.relative_humidity, 2),
        "pressure": round(sensor.pressure, 2),
        "gas": sensor.gas,
    }
    client.publish("lab/bme680", json.dumps(payload))
    time.sleep(30)

Obsah balení

• 1 x BME680 senzorová deska
• 1 x Pin Header

Často kladené otázky

Co měří TB-BME680?
Měří teplotu, relativní vlhkost, barometrický tlak a trendy plynů/VOC pro projekty environmentálního monitoringu.

Je hodnota plynu stejná jako u kalibrovaného CO2 senzoru?
Ne. Plynový senzor BME680 je užitečný pro odhad trendů VOC a kvality vzduchu, ale není to přímý kalibrovaný CO2 senzor.

Které rozhraní mám použít?
I2C je obvykle nejjednodušší volba pro projekty s Arduino, Raspberry Pi a Pico, zatímco SPI je užitečné, když potřebujete vyhrazenou sběrnici nebo vyšší kontrolu integrace.

Jakou I2C adresu mám zkusit nejdříve?
Zkuste nejdříve 0x76, pak 0x77, pokud senzor není detekován. Skutečná adresa závisí na konfiguraci breakout desky.

Mohu jej použít s 5V Arduino?
Nejprve zkontrolujte přesný návrh napájení a logické úrovně breakout desky. Senzor BME680 je nízkonapěťové zařízení, takže kompatibilita úrovní je důležitá.

Proč se hodnoty plynů po zapnutí mění pomalu?
Snímaní plynů vyžaduje provoz topení a čas na stabilizaci, takže měření často potřebují zahřátí a sledování základní hodnoty, než budou smysluplná.

Může tato deska odhadovat výšku?
Ano. Výšku lze odhadnout z barometrického tlaku, pokud zadáte odpovídající referenční tlak na hladině moře.

Co mám zkontrolovat, když deska není detekována?
Ověřte VCC, GND, SDA, SCL, pull-upy, I2C adresu, instalaci knihovny a zda je napětí hostitelského GPIO kompatibilní s breakoutem.