Płytka czujnika BME680 | Temperatura Wilgotność Ciśnienie Jakość powietrza

Płytka czujnika BME680 - monitorowanie temperatury, wilgotności, ciśnienia i jakości powietrza dla projektów IoT

Płytka czujnika BME680 to kompaktowy moduł do pomiarów środowiskowych oparty na Bosch BME680, łączący pomiar temperatury, wilgotności względnej, ciśnienia barometrycznego oraz gazów/VOC w jednym małym module rozszerzeń. Doskonale nadaje się do eksperymentów z jakością powietrza wewnętrznego, prototypów stacji pogodowych, monitoringu HVAC, pulpitów inteligentnego domu, laboratoriów IoT w klasie oraz przenośnych rejestratorów danych środowiskowych.

W porównaniu z podstawowymi modułami temperatury i wilgotności, BME680 dodaje czujnik gazów, który można wykorzystać do szacowania trendów jakości powietrza wewnątrz pomieszczeń w połączeniu z odpowiednimi bibliotekami oprogramowania. Płytka współpracuje naturalnie z platformami mikrokontrolerów, takimi jak ELAB Nano V3, kompaktowymi hostami MicroPython, takimi jak Raspberry Pi Pico W, oraz prototypami na płytce stykowej opartymi na MB 102 Breadboard Kit. W projektach skoncentrowanych na wykrywaniu gazów może również uzupełniać czujniki takie jak Waveshare MQ-135 Gas Sensor.

Aktualna oferta OpenELAB identyfikuje tę płytkę jako płytkę czujnika CJMCU-680 BME680 z dołączonym złączem pinów. Aby poznać dokładne limity na poziomie czujnika, zachowanie kalibracji i tryby pomiarowe, zapoznaj się z oficjalną kartą katalogową Bosch BME680. W praktycznych projektach używaj płytki z kompatybilnym hostem I2C lub SPI, utrzymuj otwór czujnika odsłonięty na przepływ powietrza i pozwól na czas rozgrzewania podczas oceny odczytów gazów i jakości powietrza.

Specyfikacje techniczne

Układ płytki i przewodnik po oznaczeniach

• VIN / VCC - Wejście zasilania dla płytki rozszerzeń. Przed podłączeniem potwierdź dokładne oznaczenia płytki i obsługiwane napięcie.
• GND - Masa wspólna z mikrokontrolerem lub komputerem jednopłytkowym.
• SCL / SCK - Linia zegara I2C lub linia zegara SPI, gdy moduł pracuje w trybie SPI.
• SDA / SDI - Linia danych I2C lub wejście danych SPI w zależności od wybranego trybu komunikacji.
• SDO - Wyjście danych SPI, często także używane do wyboru adresu I2C na modułach BME680.
• CS - Pin wyboru układu SPI. Pozostaw lub zwór zgodnie z projektem modułu podczas używania I2C.
• Obudowa BME680 - Główny układ czujnika; utrzymuj tę część odsłoniętą, aby zapewnić lepszą reakcję na wilgotność i gazy.
• Gniazdo pinów - W zestawie znajduje się gniazdo pinów do integracji na płytce stykowej lub do lutowania.
• Uwaga dotycząca przepływu powietrza - Unikaj szczelnego zamykania czujnika obok źródeł ciepła, regulatorów lub urządzeń o dużym poborze prądu.
• Uwaga dotycząca poziomu logicznego - Używaj podciągnięć i poziomów sygnału zgodnych zarówno z modułem, jak i kontrolerem nadrzędnym.

Scenariusze zastosowań

1. Odczyt środowiskowy Arduino przez I2C

Ten przykład Arduino używa biblioteki Adafruit BME680 do wyświetlania na monitorze szeregowym odczytów temperatury, wilgotności, ciśnienia i oporu gazu.

#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("Nie znaleziono BME680. Sprawdź okablowanie i adres I2C.");
    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("Odczyt nie powiódł się");
    return;
  }

  Serial.print("Temperatura C: ");
  Serial.println(bme.temperature);
  Serial.print("Wilgotność %: ");
  Serial.println(bme.humidity);
  Serial.print("Ciśnienie hPa: ");
  Serial.println(bme.pressure / 100.0);
  Serial.print("Opór gazu w kOhm: ");
  Serial.println(bme.gas_resistance / 1000.0);
  delay(2000);
}

2. Logger jakości powietrza w Python na Raspberry Pi

Ten skrypt Pythona zapisuje odczyty do pliku CSV na Raspberry Pi lub Linux SBC, używając biblioteki 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. Skaner adresów I2C w MicroPython

Przed napisaniem pełnej aplikacji czujnika, ten fragment MicroPython pomaga potwierdzić, czy moduł BME680 pojawia się pod adresem 0x76 lub 0x77.

from machine import Pin, I2C

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

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

4. Proste powiadomienie o komforcie z Arduino

Użyj BME680 jako lokalnego czujnika monitorującego pomieszczenie i uruchom diodę LED ostrzegawczą, gdy wilgotność przekroczy wybrany próg.

#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. Szacowanie wysokości na podstawie ciśnienia

Ten przykład Arduino oblicza przybliżoną wysokość na podstawie ciśnienia, przydatny do podstawowych eksperymentów stacji pogodowej i zmian pięter w pomieszczeniach.

#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("Przybliżona wysokość m: ");
    Serial.println(altitude);
  }
  delay(3000);
}

6. Koncepcja Węzła Środowiskowego MQTT

Dla pulpitów IoT, BME680 może dostarczać dane o temperaturze, wilgotności, ciśnieniu i gazach do brokera MQTT z hosta obsługującego Pythona.

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)

Lista Zawartości Opakowania

• 1 x Płytka Czujnika BME680
• 1 x Gniazdo Pinów

FAQ

Q: Co mierzy TB-BME680?
A: Mierzy temperaturę, wilgotność względną, ciśnienie barometryczne oraz trendy gazów/VOC do projektów monitorowania środowiska.

Q: Czy odczyt gazu jest taki sam jak z kalibrowanego czujnika CO2?
A: Nie. Czujnik gazu BME680 jest przydatny do szacowania trendów VOC i jakości powietrza, ale nie jest bezpośrednim skalibrowanym czujnikiem CO2.

Q: Który interfejs powinienem użyć?
A: I2C jest zwykle najprostszą opcją dla projektów Arduino, Raspberry Pi i Pico, podczas gdy SPI jest przydatne, gdy potrzebujesz dedykowanej magistrali lub większej kontroli integracji.

Q: Jaki adres I2C powinienem spróbować najpierw?
A: Najpierw spróbuj 0x76, a jeśli czujnik nie zostanie wykryty, to 0x77. Faktyczny adres zależy od konfiguracji breakouta.

Q: Czy mogę używać go z Arduino 5V?
A: Najpierw sprawdź dokładny projekt zasilania i poziomu logicznego breakout-board. Sam układ BME680 jest urządzeniem niskonapięciowym, więc kompatybilność poziomów ma znaczenie.

Q: Dlaczego odczyty gazu zmieniają się powoli po włączeniu zasilania?
A: Czujnik gazu wymaga pracy grzałki i czasu stabilizacji, więc odczyty często potrzebują rozgrzewki i śledzenia wartości bazowej, zanim staną się wiarygodne.

Q: Czy ta płytka może oszacować wysokość?
A: Tak. Wysokość można oszacować na podstawie ciśnienia barometrycznego, gdy podasz odpowiedni odniesienie ciśnienia na poziomie morza.

Q: Co powinienem sprawdzić, jeśli płytka nie jest wykrywana?
A: Sprawdź VCC, GND, SDA, SCL, podciągnięcia, adres I2C, instalację biblioteki oraz czy napięcie GPIO hosta jest kompatybilne z breakoutiem.