基于BME680的天氣監測裝置

方案介紹

BME680
BME680 是第一款集成高線(xiàn)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(zhuān)為移動(dòng)應用和可穿戴設備而開(kāi)發(fā)，其中尺寸和低功耗是關(guān)鍵要求。BME680 保證 - 根據特定的操作模式 - 優(yōu)化消耗、長(cháng)期穩定性和高 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)性有機化合物 (VOC)。

特點(diǎn)：

• 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(chē)和公共交通工具內的空氣質(zhì)量
• 增強的上下文感知
• 準確的步數和卡路里追蹤器
• 快速 GPS 修復和改進(jìn)的導航
• 濕度過(guò)高/過(guò)低指示
• 空氣質(zhì)量和健康指標
• 睡眠/恢復追蹤器
• 天氣趨勢
• 樓梯柜臺
• 樓層檢測

技術(shù)規格
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 數據刷新率））
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
響應時(shí)間 (τ 33-63%)
傳感器間偏差
能量消耗
輸出數據處理

< 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
濕度傳感器
響應時(shí)間 (τ0-63%)
精度公差
滯后

8 秒
± 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
溫度系數偏移

0.12 Pa（相當于 1.7 cm）
± 0.25 %（相當于 400 m 高度變化時(shí)的 1 m）
±1.3 Pa/K（相當于 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(guò)壓力測量。啟用后，存在多個(gè)過(guò)采樣選項。壓力

測量由 osrs_p<2:0> 設置控制，詳見(jiàn)第 5.3.2 節。對于壓力測量，

過(guò)采樣可以降低噪聲。壓力數據的分辨率取決于 IIR 濾波器（參見(jiàn)第 5.3.2.4 節）

和過(guò)采樣設置：

• 當 IIR 濾波器使能時(shí)，壓力分辨率為 20 位
• 當 IIR 濾波器禁用時(shí)，壓力分辨率為 16+ (osrs_p-1) 位，例如當 osrs_p 設置為 '3' 時(shí)為 18 位
• 使用表 12 中列出的變量，以下代碼將計算以帕斯卡為單位的補償壓力值）
• 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(hù)體驗

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(guò)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。

測量結束后，壓力和溫度數據可以通過(guò)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(guò)濾器是不需要的，也沒(méi)有實(shí)施。

溫度測量
可以啟用或跳過(guò)溫度測量。通常不建議跳過(guò)測量，因為溫度信息用于補償其他參數中的溫度影響。啟用后，存在多個(gè)過(guò)采樣選項。溫度測量由 osrs_t<2:0> 設置控制，詳見(jiàn)第 5.3.2.2 節。對于溫度測量，可以通過(guò)過(guò)采樣來(lái)降低噪聲。溫度數據的分辨率取決于 IIR 濾波器（參見(jiàn)第 5.3.2.4 節）和過(guò)采樣設置：

• 當 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 設置時(shí)為 18 位

組件詳情：
電池管理系統：（MCP73831）

MCP73831 器件是非常先進(jìn)的線(xiàn)性充電管理控制器，適用于空間有限、成本敏感的應用。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量少，因此非常適合便攜式應用。對于從 USB 端口充電的應用，MCP73831 遵守管理 USB 電源總線(xiàn)的所有規范。

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

連接器 (JST PH2)
用于電池和電源輸出的行業(yè)標準 JST PH2 連接器。能夠傳導高達 6 安培的電流。

SMD線(xiàn)對板/線(xiàn)對線(xiàn)連接器

• 2mm間距
• 0.5mm 極徑
• 5.4mm x 6.5mm 尺寸

方面：

• 尺寸：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(wú)信號層：10
• 組件：26
• 墊：69
• ?表面墊：60
• ?鍍通孔焊盤(pán)：9
• ?無(wú)鍍通孔焊盤(pán)：0
• 孔數：0
• 過(guò)孔：30
• 籃網(wǎng)：15/15
• 軌道長(cháng)度：300.7mm
• 銅面積：4