基于BME680的天氣監(jiān)測裝置

方案介紹

天氣監(jiān)測裝置

BME680
BME680 是第一款集成高線性度和高精度氣體、壓力、濕度和溫度傳感器的氣體傳感器。它專為移動(dòng)應(yīng)用和可穿戴設(shè)備而開發(fā)，其中尺寸和低功耗是關(guān)鍵要求。BME680 保證 - 根據(jù)特定的操作模式 - 優(yōu)化消耗、長期穩(wěn)定性和高 EMC 魯棒性。為了測量個(gè)人健康的空氣質(zhì)量，BME680 中的氣體傳感器可以檢測范圍廣泛的氣體，例如揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC)。

特征：

• 個(gè)人空氣質(zhì)量追蹤器
• 空氣質(zhì)量測繪
• 電池充電 (LiPo 3.7V)
• USB-C 電源輸入
• 汽車和公共交通工具內(nèi)的空氣質(zhì)量
• 增強(qiáng)的上下文感知
• 準(zhǔn)確的步數(shù)和卡路里追蹤器
• 快速 GPS 修復(fù)和改進(jìn)的導(dǎo)航
• 濕度過高/過低指示
• 空氣質(zhì)量和健康指標(biāo)
• 睡眠/恢復(fù)追蹤器
• 天氣趨勢
• 樓梯柜臺
• 樓層檢測

技術(shù)規(guī)格

• 電源電壓 VDD
• 1.2 ... 3.6 伏
• 1.71 ... 3.6 伏
• 界面
• I2C 和 SPI
• 平均電流消耗
• （1Hz 數(shù)據(jù)刷新率）
• 睡眠模式下的平均電流消耗
• 在 1 Hz 濕度和溫度下為 2.1 μA
• 在 1 Hz 壓力和溫度下為 3.1 μA
• 在 1 Hz 濕度、壓力和溫度下為 3.7 μA
• 0.09?12 mA for p/h/T/gas 取決于操作模式
• 氣體傳感器
• 響應(yīng)時(shí)間 (τ 33-63%)
• 傳感器間偏差
• 能量消耗
• 輸出數(shù)據(jù)處理

?

• < 1 s（對于新傳感器）
• +/- 15% +/- 15
• < 0.1 mA 在超低功耗模式下
• IAQ的直接輸出：空氣質(zhì)量指數(shù)
• 濕度傳感器
• 響應(yīng)時(shí)間 (τ0-63%)
• 精度公差
• 滯后

?

• ± 3 % 相對濕度
• ≤ 1.5 % 相對濕度
• 壓力傳感器
• 均方根噪聲
• 靈敏度誤差
• 溫度系數(shù)偏移
• 0.12 Pa（相當(dāng)于 1.7 cm）
• ± 0.25 %（相當(dāng)于 400 m 高度變化時(shí)的 1 m）
• ±1.3 Pa/K（相當(dāng)于 1°C 溫度變化時(shí)的 ±10.9 cm）

編程指南：

壓力測量
可以啟用或跳過壓力測量。啟用后，存在多個(gè)過采樣選項(xiàng)。

測量由 osrs_p<2:0> 設(shè)置控制，詳見第 5.3.2 節(jié)。對于壓力測量，

過采樣可以降低噪聲。壓力數(shù)據(jù)的分辨率取決于 IIR 濾波器（參見第 5.3.2.4 節(jié)）

和過采樣設(shè)置：

• 當(dāng) IIR 濾波器使能時(shí)，壓力分辨率為 20 位
• 當(dāng) IIR 濾波器禁用時(shí)，壓力分辨率為 16+ (osrs_p-1) 位，例如當(dāng) osrs_p 設(shè)置為 '3' 時(shí)為 18 位
• 使用表 12 中列出的變量，以下代碼將計(jì)算以帕斯卡為單位的補(bǔ)償壓力值）。這是，
• 但是，建議使用 github 上提供的傳感器 API（第 4 章）以獲得更友好的用戶體驗(yàn)。

測量流程
參考圖 1，BME680 測量周期包括溫度、壓力和濕度測量以及可選擇的過采樣。此外，它還包含氣體傳感器熱板的加熱階段以及氣體傳感器電阻的測量。

測量結(jié)束后，壓力和溫度數(shù)據(jù)可以通過可選的 IIR 濾波器，從而消除短期波動(dòng)。對于濕氣和氣體，這種過濾器是不需要的，也沒有實(shí)施。

溫度測量
可以啟用或跳過溫度測量。通常不建議跳過測量，因?yàn)闇囟刃畔⒂糜谘a(bǔ)償其他參數(shù)中的溫度影響。啟用后，存在多個(gè)過采樣選項(xiàng)。溫度測量由 osrs_t<2:0> 設(shè)置控制，詳見第 5.3.2.2 節(jié)。對于溫度測量，可以通過過采樣來降低噪聲。溫度數(shù)據(jù)的分辨率取決于 IIR 濾波器（參見第 5.3.2.4 節(jié)）和過采樣設(shè)置：

• 當(dāng) IIR 濾波器使能時(shí)，溫度分辨率為 20 位
• 禁用 IIR 濾波器時(shí)，溫度分辨率為 16+ (osrs_t-1) 位，例如 osrs_t 設(shè)置時(shí)為 18 位

組件詳情
電池管理系統(tǒng)：（MCP73831）

MCP73831 器件是非常先進(jìn)的線性充電管理控制器，適用于空間有限、成本敏感的應(yīng)用。MCP73831 采用 8 引腳、2 mm x 3 mm DFN 封裝或 5 引腳、SOT-23 封裝。MCP73831 不僅物理尺寸小，而且所需的外部組件數(shù)量少，因此非常適合便攜式應(yīng)用。對于從 USB 端口充電的應(yīng)用，MCP73831 遵守管理 USB 電源總線的所有規(guī)范。

MCP73831 采用恒流 / 恒壓充電算法，具有可選擇的預(yù)處理和充電終止。恒定電壓調(diào)節(jié)固定有四個(gè)可用選項(xiàng)：4.20V、4.35V、4.40V 或 4.50V，以適應(yīng)新出現(xiàn)的電池充電要求。恒流值由一個(gè)外部電阻設(shè)置。

連接器 (JST PH2)
用于電池和電源輸出的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JST PH2 連接器。能夠傳導(dǎo)高達(dá) 6 安培的電流。

• SMD線對板/線對線連接器
• 2mm間距
• 0.5mm 極徑
• 5.4mm x 6.5mm 尺寸

規(guī)格：

• 29.97mm x 27.89mm
• 1x M.2 形狀 2.2mm 螺絲孔

印刷電路板信息：

• 信號層：2
• 無信號層：10
• 組件：26
• 墊：69
• ?表面墊：60
• ?鍍通孔焊盤：9
• ?無鍍通孔焊盤：0
• 孔數(shù)：0
• 過孔：30
• 籃網(wǎng)：15/15
• 軌道長度：300.7mm
• 銅面積：4