BME680 Sensorplatine | Temperatur Feuchtigkeit Druck Luftqualität

BME680 Sensor-Board - Temperatur-, Feuchtigkeits-, Druck- und Luftqualitätsüberwachung für IoT-Projekte

Das BME680 Sensor-Board ist ein kompaktes Umweltmessmodul basierend auf dem Bosch BME680, das Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, barometrischen Druck und Gas-/VOC-Erkennung in einem kleinen Breakout kombiniert. Es eignet sich gut für Innenraumluftqualitäts-Experimente, Wetterstationsprototypen, HLK-Überwachung, Smart-Home-Dashboards, IoT-Labore im Klassenzimmer und tragbare Umwelt-Datenlogger.

Im Vergleich zu einfachen Temperatur- und Feuchtigkeitsmodulen fügt der BME680 einen Gassensor hinzu, der in Verbindung mit geeigneten Softwarebibliotheken zur Schätzung von Innenraumluftqualitätstrends verwendet werden kann. Das Board funktioniert natürlich mit Mikrocontroller-Plattformen wie dem ELAB Nano V3, kompakten MicroPython-Hosts wie dem Raspberry Pi Pico W und Breadboard-Prototypen, die auf einem MB 102 Breadboard Kit basieren. Für Projekte, die sich speziell auf Gaserkennung konzentrieren, kann es auch Sensoren wie den Waveshare MQ-135 Gassensor ergänzen.

Die aktuelle OpenELAB-Liste identifiziert dieses Board als CJMCU-680 BME680 Sensor-Board mit enthaltenem Pin-Header. Für genaue Sensorgrenzen, Kalibrierungsverhalten und Messmodi konsultieren Sie das offizielle Bosch BME680 Datenblatt. In praktischen Anwendungen verwenden Sie das Board mit einem kompatiblen I2C- oder SPI-Host, halten die Sensoröffnung dem Luftstrom ausgesetzt und lassen eine Aufwärmzeit zu, wenn Sie Gas- und Luftqualitätsmessungen auswerten.

Technische Spezifikationen

Board-Layout & Beschriftungsanleitung

• VIN / VCC - Stromversorgung für das Breakout-Board. Bestätigen Sie die genaue Beschriftung des Boards und die unterstützte Spannung vor dem Anschluss.
• GND - Massebezug, geteilt mit dem Host-Mikrocontroller oder Einplatinencomputer.
• SCL / SCK - I2C-Taktleitung oder SPI-Taktleitung, wenn das Board im SPI-Modus verwendet wird.
• SDA / SDI - I2C-Datenleitung oder SPI-Dateneingang, abhängig vom gewählten Kommunikationsmodus.
• SDO - SPI-Datenausgang und wird oft auch zur Auswahl der I2C-Adresse auf BME680-Breakout-Boards verwendet.
• CS - SPI Chip-Select-Pin. Lassen Sie ihn frei oder verbinden Sie ihn je nach Breakout-Board-Design bei Verwendung von I2C.
• BME680-Gehäuse - Hauptsensor-IC; halten Sie diesen Bereich der Umgebungsluft ausgesetzt für bessere Feuchtigkeits- und Gasreaktionsverhalten.
• Pin-Header - Die Auflistung enthält einen Pin-Header für Breadboard- oder Lötintegration.
• Luftstrom-Hinweis - Vermeiden Sie es, den Sensor dicht neben Wärmequellen, Reglern oder Geräten mit hohem Stromverbrauch einzuschließen.
• Logikpegel-Hinweis - Verwenden Sie Pull-ups und Signalpegel, die sowohl zum Breakout als auch zum Host-Controller passen.

Anwendungsszenarien

1. Arduino Umweltmessung über I2C

Dieses Arduino-Beispiel verwendet die Adafruit BME680-Bibliothek, um Temperatur-, Feuchtigkeits-, Druck- und Gaswiderstandswerte im seriellen Monitor auszugeben.

#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 nicht gefunden. Überprüfen Sie die Verkabelung und die I2C-Adresse.");
    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("Messung fehlgeschlagen");
    return;
  }

  Serial.print("Temperatur °C: ");
  Serial.println(bme.temperature);
  Serial.print("Luftfeuchtigkeit %: ");
  Serial.println(bme.humidity);
  Serial.print("Druck hPa: ");
  Serial.println(bme.pressure / 100.0);
  Serial.print("Gas KOhms: ");
  Serial.println(bme.gas_resistance / 1000.0);
  delay(2000);
}

2. Raspberry Pi Python Luftqualitäts-Logger

Dieses Python-Skript zeichnet Messwerte in einer CSV-Datei auf einem Raspberry Pi oder Linux-SBC mit der Adafruit CircuitPython BME680-Bibliothek auf.

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 I2C-Adressscanner

Bevor Sie eine vollständige Sensoranwendung schreiben, hilft dieses MicroPython-Snippet zu bestätigen, ob das BME680-Board bei 0x76 oder 0x77 erscheint.

from machine import Pin, I2C

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

print("I2C-Geräte:")
for address in devices:
    print(hex(address))

4. Einfacher Komfortalarm mit Arduino

Verwenden Sie den BME680 als lokalen Raumüberwachungssensor und aktivieren Sie eine Alarm-LED, wenn die Luftfeuchtigkeit über einen gewählten Schwellenwert steigt.

#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. Höhenabschätzung aus Druck

Dieses Arduino-Beispiel berechnet die ungefähre Höhe aus dem Druck, nützlich für einfache Wetterstations- und Innenboden-Wechsel-Experimente.

#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("Ungefähre Höhe m: ");
    Serial.println(altitude);
  }
  delay(3000);
}

6. MQTT-Umweltknoten-Konzept

Für IoT-Dashboards kann der BME680 Temperatur-, Feuchtigkeits-, Druck- und Gasdaten an einen MQTT-Broker von einem Python-fähigen Host senden.

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)

Packliste

• 1 x BME680-Sensorplatine
• 1 x Stiftleiste

FAQ

Q: Was misst der TB-BME680?
A: Er misst Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, barometrischen Druck und Gas-/VOC-Trends für Umweltüberwachungsprojekte.

Q: Ist die Gas-Messung dasselbe wie bei einem kalibrierten CO2-Sensor?
A: Nein. Der BME680-Gassensor ist nützlich zur Schätzung von VOC- und Luftqualitäts-Trends, aber kein direkt kalibrierter CO2-Sensor.

Q: Welche Schnittstelle sollte ich verwenden?
A: I2C ist normalerweise die einfachste Option für Arduino-, Raspberry Pi- und Pico-Projekte, während SPI nützlich ist, wenn Sie einen dedizierten Bus oder eine höhere Integrationskontrolle benötigen.

Q: Welche I2C-Adresse sollte ich zuerst versuchen?
A: Versuchen Sie zuerst 0x76, dann 0x77, wenn der Sensor nicht erkannt wird. Die tatsächliche Adresse hängt von der Breakout-Konfiguration ab.

Q: Kann ich ihn mit einem 5V Arduino verwenden?
A: Überprüfen Sie zuerst das genaue Design der Stromversorgung und der Logikpegel des Breakout-Boards. Der BME680-Sensor-IC selbst ist ein Niederspannungsgerät, daher ist die Pegelkompatibilität wichtig.

Q: Warum ändern sich die Gaswerte nach dem Einschalten langsam?
A: Die Gaserkennung erfordert den Betrieb des Heizers und eine Stabilisationszeit, daher benötigen die Messwerte oft eine Aufwärmzeit und Baseline-Verfolgung, bevor sie aussagekräftig werden.

Q: Kann dieses Board die Höhe schätzen?
A: Ja. Die Höhe kann aus dem barometrischen Druck geschätzt werden, wenn Sie eine geeignete Referenz für den Meeresspiegeldruck angeben.

Q: Was sollte ich überprüfen, wenn das Board nicht erkannt wird?
A: Überprüfen Sie VCC, GND, SDA, SCL, Pull-ups, I2C-Adresse, Bibliotheksinstallation und ob die Host-GPIO-Spannung mit dem Breakout kompatibel ist.