BME680: Sensorfunktionen und -anwendungen

  • Der BME680 misst Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit und Gase (VOC).
  • Es funktioniert mit I²C- und SPI-Schnittstelle, ideal für Mikrocontroller.
  • Vielseitige Anwendungen: IoT, Höhenmessung, Hausautomation.
  • Im Vergleich zu bisherigen Sensoren zeichnen sich seine Präzision und sein geringer Verbrauch aus.

bm680

El BME680 ist ein äußerst vielseitiger Sensor, der von Bosch Sensortec entwickelt wurde. Diese kleine Komponente integriert mehrere Sensoren in einem einzigen Gerät, die die Messung von Temperatur, Luftdruck, relativer Luftfeuchtigkeit und Gasen ermöglichen. Dank dieser Kombination von Funktionen eignet es sich ideal für Umweltüberwachungsanwendungen, das Internet der Dinge (IoT) und Systeme zur Kontrolle der Luftqualität in Innenräumen.

Der BME680 zeichnet sich nicht nur durch die Anzahl der Variablen aus, die er messen kann, sondern auch durch seine hohe Präzision und geringer Stromverbrauch machen es zu einer beliebten Wahl für batteriebetriebene tragbare Geräte. Von HVAC-Systemen bis hin zu Drohnen-Autopiloten hat dieser Sensor aufgrund seiner Fähigkeit, zuverlässige Daten in einem kompakten Format bereitzustellen, in verschiedenen Branchen an Bedeutung gewonnen.

Technische Eigenschaften des BME680

Dieser Bosch-Sensor wurde für ein breites Spektrum an häuslichen und industriellen Anwendungen entwickelt. Beginnend mit der Stromversorgung arbeitet der BME680 in einer Reihe von Bereichen 1.2 bis 3.6 V, wodurch es sowohl mit Entwicklungsboards wie Arduino oder ESP32 als auch mit anderen Mikrocontrollern kompatibel ist.

Bezüglich der Kommunikation können Sie sowohl den Datenbus nutzen I²C (bis zu 3.4 MHz) als Bus SPI (3 oder 4 Drähte mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 MHz). Dies erleichtert die Integration in eine Vielzahl von Geräten und Umgebungen.

  • Druckbereich: von 300 bis 1100 hPa, was eine Höhengenauigkeit von bis zu 1 Meter ermöglicht.
  • Betriebstemperatur: von -40°C bis 85°C, wodurch es für extreme Umgebungsbedingungen geeignet ist.
  • Luftfeuchtigkeitsbereich: von 0 % bis 100 % relative Luftfeuchtigkeit, mit einer hervorragenden Auflösung von 0.008 % RH.

Darüber hinaus verfügt der BME680 über eine kleine MOX-Sensor (Metalloxid). ist in der Lage, flüchtige organische Verbindungen (VOC) und Gase wie Kohlenmonoxid, Ethanol und Aceton zu erkennen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass dieser Sensor nicht einzelne Gase misst, sondern die Gesamtluftqualität anhand der Gesamtmenge der vorhandenen VOCs schätzt.

Betriebsarten und Energieverbrauch

Eines der bemerkenswertesten Merkmale des BME680 ist seine geringer Stromverbrauch. Dieser Verbrauch variiert je nach Betriebsmodus. Im Schlafmodus beträgt der Verbrauch nur 0.15 µA, während er im aktiven Modus je nach gemessenen Parameter zwischen 3.7 µA und 12 mA bleibt. Zum Vergleich: Der Stromverbrauch beträgt bei reiner Feuchte-, Druck- und Temperaturmessung etwa 3.7 µA, während er bei aktivierter Gasmessung bis zu 12 mA erreichen kann.

Der Sensor unterstützt außerdem verschiedene Messmodi und gewährleistet so die Flexibilität, sich an verschiedene Anwendungen und Umgebungen anzupassen. In Anwendungen, in denen beispielsweise eine hohe Bildwiederholfrequenz erforderlich ist, kann der BME680 mit einer Geschwindigkeit von arbeiten 157 Hz, während in Modi mit geringem Verbrauch die Frequenz deutlich niedriger ist, was die Batterielebensdauer optimiert.

BME680-Anwendungen

Der BME680 wurde aufgrund seiner Vielseitigkeit und Präzision in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Zu den Haupteinsatzgebieten gehören:

  • Umweltüberwachung: Es wird in Geräten verwendet, die interne Klimabedingungen messen, beispielsweise HLK- und Luftqualitätssysteme in Häusern und Büros.
  • Internet der Dinge (IoT): Dank seines geringen Verbrauchs und der Fähigkeit, mehrere Parameter zu messen, eignet sich der BME680 ideal für eigenständige Geräte in IoT-Netzwerken.
  • Höhenmesssysteme: Dieser Sensor wird in Drohnen und anderen unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) eingesetzt, um genaue Höhenmessungen mit einer Abweichung von nur 1 Meter zu ermöglichen.
  • Heimautomatisierung: In Hausautomationssystemen kann der BME680 integriert werden, um die Luftqualität basierend auf den Umgebungsbedingungen jedes Raums zu optimieren.

Vergleich mit anderen Sensoren

Der BME680 ist die direkte Weiterentwicklung anderer Bosch-Sensoren, wie der bekannten BME280, oder der Drucksensor BMP280. In diesem Sinne liegt der BME680 aufgrund seiner Präzision und Messkapazität über diesen Vorgängermodellen. Während der BMP280 und der BME280 auch über eine hervorragende Genauigkeit bei der Druck- und Temperaturmessung verfügen, ist der BME680 bietet zusätzlich die Möglichkeit zur Messung flüchtiger organischer Verbindungen (VOC)und deckt eine Anwendung ab, die die anderen Modelle nicht abdecken können.

Vergleichen wir hingegen den BME680 mit Feuchtigkeitssensoren wie dem DHT21 o DHT22Der BME680 zeichnet sich durch höhere Präzision und Vielseitigkeit aus, da er mehrere Funktionen in einem einzigen Gerät vereint, während der DHT nur Temperatur und Luftfeuchtigkeit misst.

Grundlegendes Montagediagramm

Pinbelegung bm680

Ein weiterer Vorteil des BME680-Sensors ist die einfache Anbindung an einen Mikrocontroller. In den meisten Fällen wird die Schnittstelle verwendet I²C, was nur zwei Kommunikationsleitungen erfordert, was die Installation sehr einfach macht. Die Stromversorgung erfolgt über einen Spannungsbereich zwischen 1.2 und 3.6 V und ermöglicht so den direkten Anschluss an Plattformen wie Arduino oder ESP32.

Ein einfaches Beispiel für die Verbindung mit Arduino wäre:

  • SDA-Pin (Daten): verbunden mit Pin A4 von Arduino.
  • SCL-Pin (Uhr): an Pin A5 angeschlossen.
  • GND (Masse) an den GND-Pin von Arduino.
  • Vdd (Leistung): um 3V3 von Arduino anzustecken.

Darüber hinaus gibt es Bibliotheken zur Erleichterung der Sensorsteuerung, die das hervorheben Adafruit oder die offizielle Buchhandlung selbst Bosch. Mit beiden Optionen können Sie Messwerte präzise erfassen und Beispiele in den jeweiligen Repositories für eine schnelle Implementierung bereitstellen.

Der BME680 benötigt eine kurze Zeit Vorheizen, insbesondere um genaue VOC-Messungen zu erhalten. Unter normalen Bedingungen empfiehlt der Hersteller, etwa 30 Minuten zu warten, um stabile Messwerte zu erhalten, und bis zu 48 Stunden, wenn der Sensor von einer Umgebung in eine andere gebracht wird.

Mit seiner Fähigkeit, genaue Echtzeit-Umgebungsdaten bereitzustellen, bleibt der BME680 eine der leistungsstärksten und umfassendsten Optionen auf dem Markt für Industrie- und Heimumgebungen. Seine Vielseitigkeit und sein geringer Energieverbrauch machen es zu einem unverzichtbaren Werkzeug in IoT-Projekten, Klimaanlagen und tragbaren Umweltüberwachungsgeräten.

Wenn Sie nach einem Sensor suchen, der mehrere Variablen mit großer Präzision und geringem Verbrauch abdecken kann, dann ist der BME680 Es ist sicherlich eine empfehlenswerte Option für jedes Projekt, bei dem die Luftqualität und mehr gemessen werden muss.


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