Senzor BME280 de temperatură, umiditate și presiune – I2C/SPI, 3,3 V

Trei măsurători de mediu dintr-un singur modul

BME280 combină într-un singur cip digital un senzor de temperatură, un higrometru și un barometru. Cu un singur modul poți urmări:

• temperatura mediului;
• umiditatea relativă;
• presiunea atmosferică;
• evoluția condițiilor de ambient;
• tendințele meteorologice;
• variațiile relative de altitudine.

Este o soluție practică pentru stații meteo de interior, sisteme smart home, înregistratoare de date, proiecte cu Home Assistant, monitorizarea încăperilor, automatizări HVAC și dispozitive alimentate din baterie.

Spre deosebire de BMP280, care măsoară doar temperatura și presiunea, BME280 măsoară și umiditatea relativă.

Măsurători precise și configurabile

Senzorul măsoară presiuni cuprinse între 300 și 1100 hPa, echivalentul a 30–110 kPa. Datele de presiune pot fi folosite atât pentru monitorizarea vremii, cât și pentru estimarea variațiilor de altitudine.

Umiditatea poate fi măsurată în întregul domeniu de funcționare al cipului, de la 0 la 100% RH, în medii fără condens. Precizia specificată de Bosch este de ±3% RH în zona 20–80% RH, la 25°C, iar timpul de răspuns al elementului de umiditate este de aproximativ o secundă.

Pentru temperatură, modulul este destinat domeniului −40…+85°C. Valoarea temperaturii este folosită intern și pentru compensarea măsurătorilor de presiune și umiditate.

BME280 permite configurarea nivelului de oversampling, a filtrului IIR și a ratei de măsurare. Astfel, programul poate prioritiza fie consumul redus, fie răspunsul rapid și stabilitatea citirilor.

Conectare prin I2C sau SPI

Pentru majoritatea proiectelor, interfața I2C este cea mai simplă alegere. Sunt necesare doar patru conexiuni:

• VCC;
• GND;
• SCL;
• SDA.

Rezistențele de pull-up pentru magistrala I2C sunt deja montate pe modul, astfel încât în majoritatea montajelor nu mai sunt necesare rezistențe externe.

Adresa I2C este selectată prin pinul SDO:

• SDO conectat la GND: 0x76;
• SDO conectat la 3,3 V: 0x77.

Dacă biblioteca nu detectează senzorul, verifică ambele adrese sau rulează un scanner I2C. Posibilitatea de a alege între două adrese permite folosirea a două module BME280 pe aceeași magistrală.

Pentru proiectele care necesită mai multe dispozitive identice, o frecvență mai mare de comunicație sau evitarea conflictelor de adresă, modulul poate fi utilizat și prin SPI cu 3 sau 4 fire.

Compatibilitate cu plăcile de dezvoltare

Modulul se conectează direct la platformele care folosesc alimentare și niveluri logice de 3,3 V, inclusiv:

• ESP32 și ESP8266;
• Raspberry Pi;
• Raspberry Pi Pico și alte plăci RP2040;
• STM32;
• Arduino Due, Arduino MKR și Arduino Nano 33;
• alte microcontrolere cu logică de 3,3 V.

Atenție la platformele Arduino de 5 V

Aceasta este varianta de modul pentru 3,3 V. Nu este versiunea cu regulator și conversie de nivel pentru 5 V.

Pentru Arduino Uno, Nano clasic, Mega și alte controlere cu logică de 5 V:

• alimentează modulul la 3,3 V;
• folosește un convertor bidirecțional de nivel logic pentru liniile de comunicație;
• nu aplica 5 V pe VCC, SDA, SCL, CSB sau SDO.

Conectarea directă la 5 V poate deteriora senzorul.

Potrivit pentru proiecte cu consum redus

Cipul BME280 are un consum tipic foarte mic. La o rată de actualizare de 1 Hz, cu toate cele trei măsurători active, consumul mediu tipic al cipului este de aproximativ 3,6 µA. În modul sleep, acesta poate scădea până la aproximativ 0,1 µA.

Modul de măsurare „forced" permite trezirea senzorului doar atunci când este necesară o citire, fiind potrivit pentru noduri IoT și dispozitive alimentate din baterie.

Estimarea altitudinii din presiune

Presiunea atmosferică scade odată cu creșterea altitudinii, astfel încât datele BME280 pot fi transformate software într-o estimare a altitudinii relative.

Pentru rezultate utile este necesară configurarea presiunii de referință la nivelul mării. Altitudinea calculată poate varia odată cu vremea, deoarece senzorul măsoară presiunea atmosferică, nu poziția geografică. Modulul nu înlocuiește un altimetru calibrat sau un receptor GPS, dar este foarte bun pentru detectarea variațiilor de nivel și pentru experimente educaționale.

Recomandări pentru măsurători corecte

Pentru ca senzorul să măsoare cât mai bine mediul înconjurător:

• montează modulul departe de regulatoare de tensiune, procesoare și alte componente care se încălzesc;
• permite circulația aerului în jurul capsulei metalice;
• nu acoperi orificiul senzorului;
• evită contactul cu apă, condens, adezivi, solvenți și flux de lipire;
• nu monta senzorul într-o carcasă complet etanșă;
• pentru măsurarea temperaturii ambientale, folosește o rată de citire moderată pentru a limita autoîncălzirea.

Temperatura raportată poate fi ușor mai mare decât temperatura reală a aerului dacă modulul este montat lângă o placă sau o sursă care degajă căldură. Senzorul intern măsoară în primul rând temperatura cipului și a plăcii, valoare folosită și pentru compensarea presiunii și umidității.

Pinout

Exemple de utilizare

Modulul BME280 poate fi folosit pentru:

• stații meteo de interior;
• monitorizarea temperaturii și umidității unei încăperi;
• automatizări smart home și Home Assistant;
• sisteme de ventilație, încălzire și climatizare;
• înregistratoare de date și proiecte IoT;
• monitorizarea dulapurilor tehnice și a camerelor cu echipamente;
• detectarea variațiilor relative de altitudine;
• proiecte educaționale cu ESP32, Raspberry Pi sau Arduino;
• dispozitive portabile și alimentate din baterie.

BME280 nu măsoară concentrația de CO₂, compuși organici volatili, particule în suspensie sau alte gaze. Pentru acești parametri este necesar un senzor dedicat de calitate a aerului.

Conținutul pachetului

• 1 × modul cu senzor BME280;
• 1 × conector cu 6 pini, deja lipit pe placă.

Placa de dezvoltare, firele Dupont, breadboard-ul și celelalte accesorii dintr-un eventual montaj se achiziționează separat.