إذا كنت تبحث عن أفضل مستشعر لقياس جودة الهواء ودرجة الحرارة والضغط والرطوبة باستخدام متحكم دقيق مثل Arduino، فإن BME680 إنه أحد أفضل الخيارات الحالية. يجمع هذا المكون الذي تصنعه شركة Bosch بين الجودة العالية دقة، منخفض استهلاك الطاقة وتصميم مضغوط للغاية، مما يجعل المختبر المصغر في متناول اليد. ولكن ما الذي يجعلها مميزة للغاية وكيفية الاستفادة منها إلى أقصى حد؟ هنا نخبرك بكل ما تحتاج إلى معرفته.
تم تصميم هذه المقالة لتقدم لك دليلاً كاملاً حول BME680، بدءًا من التشغيل الأساسي وحتى أمثلة التجميع والبرمجة. سواء كنت مبتدئًا أو متقدمًا في عالم الاردوينو، ستكون هذه المعلومات مفيدة جدًا لتحقيق أقصى استفادة من هذا الحساس.
ما هو مستشعر BME680؟
El BME680 هو جهاز استشعار متقدم مصمم في المقام الأول لتطبيقات المراقبة البيئية. تدمج هذه الوحدة أربع وظائف رئيسية: قياس درجة الحرارة, رطوبة, الضغط الجوي والكشف عن المركبات العضوية المتطايرة (VOC). تعتمد تقنيتها على مبادئ مقاومة الضغط وأكسيد المعدن (MOX)، مما يضمن متانة كبيرة وثباتًا طويل الأمد وحساسية عالية.
بفضل قدرته على اكتشاف المركبات العضوية المتطايرة، فإن BME680 وهو مثالي لحساب مؤشرات جودة الهواء، وحتى تقدير المستويات المكافئة له CO2. وعلى الرغم من أنه لا يميز بين المركبات المتطايرة المختلفة، إلا أنه يقيس تأثيرها الإجمالي على الهواء، مما يوفر مؤشرًا مفيدًا لتقييم الظروف البيئية.
يمكن تشغيل المستشعر بنطاق جهد يتراوح من 1.2 فولت إلى 3.6 فولت، على الرغم من أن معظم الوحدات التجارية تتضمن منظمًا للجهد، مما يسمح بالاستخدام المباشر مع مصادر الطاقة. 3.3V y 5V. وهذا يجعلها مثالية للعمل مع لوحات مثل Arduino أو ESP8266 أو ESP32.
الخصائص التقنية الرئيسية
- مصدر التيار: 3.3V - 5V (اعتمادا على الوحدة).
- واجهات الاتصال: I2C (حتى 3.4 ميغاهيرتز) Y SPI (حتى 10 ميغاهيرتز).
- نطاق قياس الضغط: 300 - 1100 هيكتوباسكال (دقة ±1 هبأ).
- نطاق درجة حرارة: -40 ° C إلى 85 ° C (دقة ±1 درجة مئوية).
- نطاق الرطوبة النسبية: 0٪ - 100٪ رطوبة نسبية (دقة ±3%).
وفيما يتعلق باستهلاك الطاقة، فإن BME680 إنها تتميز بكفاءتها: فهي بالكاد تستهلك الكثير من الطاقة في وضع الاستعداد 0.15، في حين يمكن أن يصل الحد الأقصى لاستهلاك قياس الغاز 12 مللي أمبيرحسب وضع التشغيل المختار.
كيف يعمل BME680؟
يكمن السحر وراء المستشعر في تقنيته موكس للكشف عن الغاز. يعمل هذا النوع من أجهزة الاستشعار عن طريق تسخين عنصر معدني عندما يتلامس معه المركبات العضوية المتطايرة، يغير الموصلية الكهربائية. تتم ترجمة هذا الاختلاف إلى بيانات تستخدمها الوحدة لحساب معلمات جودة الهواء.
يحتوي المستشعر أيضًا على سخان مسبق مدمج لتثبيت القياسات. وفقًا لبوش، يوصى بترك الوحدة قيد التشغيل لمدة على الأقل 30 دقيقة للحصول على قراءات دقيقة، أو حتى ساعات 48 إذا قمت بنقل موقعك مؤخرًا.
وفيما يتعلق بقياس درجة الحرارة والرطوبة، فإن BME680 إنه يوفر دقة مذهلة ومناسبة للتطبيقات الصعبة مثل محطات الأرصاد الجوية المحمولة أو مراقبة الجودة البيئية أو حتى أنظمة التشغيل الآلي للمنزل.
المزايا على أجهزة الاستشعار الأخرى
إذا كنت معتادًا على العمل مع أجهزة استشعار أكثر شيوعًا مثل DHT22 أو BME280، ستلاحظ أن BME680 وهو يمثل قفزة كبيرة. بالإضافة إلى الجمع بين وظائف متعددة في جهاز واحد، فهو يتفوق على العديد من هذه المستشعرات في الدقة والثبات. وفي حالة الضغط الجوي، فإنه يقدم قراءات مماثلة لتلك الخاصة بأجهزة الاستشعار المرجعية مثل BMP280.
وهناك ميزة أخرى تتمثل في قدرتها على حساب الارتفاع بدقة ملليمترية، مما يجعلها مثالية لمشاريع مثل الطائرات بدون طيار المستقلة أو أنظمة الملاحة.
مخطط التجميع
ربط BME680 يعد استخدام وحدة تحكم دقيقة مثل Arduino أمرًا بسيطًا للغاية بفضل دعمه لـ I2C وSPI. وفيما يلي وصف الخطوات الأساسية:
- الغذاء: قم بتوصيل الدبوس VCC من الوحدة عند إخراج 3.3V o 5V من اردوينو الخاص بك.
- حقائق: استخدم الدبابيس SDA y SCL للاتصال I2C. إذا كنت تفضل SPI، تأكد من توصيل الدبابيس المحددة لـ MOSI, ميسو y CLK.
- أرض الواقع: قم بتوصيل الدبوس GND من الوحدة إلى GND من لوحة اردوينو.
راجع الورقة الفنية للوحدة التي اشتريتها لتأكيد الاتصالات، حيث قد تتضمن بعض الوحدات وصلات وصل للتكوين لتغيير الاتجاه I2C أو واجهة الاتصال
أمثلة التعليمات البرمجية
واحدة من أبسط الطرق للعمل معها BME680 يستخدم المكتبات الموجودة مسبقًا، مثل تلك التي تم تطويرها بواسطة Adafruit أو من الشركة المصنعة نفسها بوش. وهنا نقدم لك فكرة عامة:
باستخدام مكتبة Adafruit
محل بيع الكتب Adafruit إنه مثالي لأولئك الذين يبحثون عن سهولة الاستخدام. كل ما عليك فعله هو تثبيته من مدير مكتبة Arduino وتحميل أحد الأمثلة التي تم تكوينها مسبقًا. سيسمح لك ذلك بالحصول على بيانات درجة الحرارة والضغط والرطوبة والغاز بسرعة.
باستخدام مكتبة بوش
إذا كنت بحاجة إلى بيانات إضافية مثل مكافئ ثاني أكسيد الكربون أو مؤشرات جودة الهواء المتقدمة، فإن بوش إنه خيارك الأفضل. على الرغم من أنها أكثر تعقيدًا وتتطلب قدرًا أكبر من الذاكرة، إلا أنها توفر قراءات أكثر تقدمًا. يرجى ملاحظة أنه غير متوافق مع اللوحات الأساسية مثل Arduino Uno o نانو، لكنه يعمل بشكل مثالي مع ESP32 y ميجا اردوينو.
تطبيقات مميزة
El BME680 إنه متعدد الاستخدامات للغاية، وتطبيقاته تكاد لا تنتهي. بعض الأمثلة تشمل:
- محطات الطقس المدمجة لمراقبة الظروف الجوية المحلية.
- مراقبة جودة الهواء الداخلي، مثالية للمساحات المنزلية والمكاتب.
- أجهزة مراقبة الصحة واللياقة البدنية التي تحلل المعايير البيئية التي تؤثر على الرفاهية.
- أنظمة التشغيل الآلي للمنزل، مثل تكييف الهواء الذكي أو التهوية التي يمكن التحكم فيها.
- الملاحة والتحكم في الارتفاع للطائرات بدون طيار أو الطائرات بدون طيار.
El BME680 يجمع بين التكنولوجيا المتقدمة وسهولة الاستخدام، مما يجعله أداة لا غنى عنها للطلاب والصناع والمهنيين الذين يتطلعون إلى تحسين دقة و وظائف من مشاريعك الإلكترونية. من خلال التكامل والبرمجة الصحيحة، يمكن لهذا المستشعر أن يحدث فرقًا في أي تطبيق تستخدمه.