El BME680 هو جهاز استشعار متعدد الاستخدامات تم تطويره بواسطة Bosch Sensortec. يدمج هذا المكون الصغير أجهزة استشعار متعددة في جهاز واحد يسمح بقياس درجة الحرارة والضغط الجوي والرطوبة النسبية والغازات. وبفضل هذا المزيج من القدرات، فهو مثالي لتطبيقات المراقبة البيئية وإنترنت الأشياء (IoT) وأنظمة التحكم في جودة الهواء الداخلي.
لا يتميز BME680 بعدد المتغيرات التي يمكنه قياسها فحسب، بل أيضًا بخصائصها دقة عالية وانخفاض استهلاك الطاقة، مما يجعله خيارًا شائعًا للأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية. من أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) إلى الطيارين الآليين بدون طيار، اكتسب هذا المستشعر قوة جذب في مختلف الصناعات نظرًا لقدرته على توفير بيانات موثوقة بتنسيق مضغوط.
الخصائص التقنية للBME680
لقد تم تصميم مستشعر Bosch هذا لتغطية مجموعة واسعة من التطبيقات المنزلية والصناعية. بدءًا من مصدر الطاقة الخاص به، يعمل BME680 في نطاق من 1.2 أ 3.6 فولتمما يجعله متوافقًا مع كل من لوحات التطوير مثل Arduino أو ESP32، بالإضافة إلى وحدات التحكم الدقيقة الأخرى.
وفيما يتعلق بالاتصال، يمكنك استخدام كل من ناقل البيانات أنا ² C (حتى 3.4 ميجاهرتز) كالحافلة SPI (3 أو 4 أسلاك بسرعة تصل إلى 10 ميجا هرتز). وهذا يجعل من السهل التكامل مع مجموعة واسعة من الأجهزة والبيئات.
- نطاق الضغط: من 300 إلى 1100 هكتوباسكال، مما يسمح بدقة ارتفاع تصل إلى 1 متر.
- درجة حرارة التشغيل: من -40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية، مما يجعلها مناسبة للظروف البيئية القاسية.
- نطاق الرطوبة: من 0% إلى 100% رطوبة نسبية، بدقة ممتازة تبلغ 0.008% رطوبة نسبية.
بالإضافة إلى ذلك، يحتوي BME680 على حجم صغير مستشعر MOX (أكسيد المعدن). قادر على اكتشاف المركبات العضوية المتطايرة (VOC) والغازات مثل أول أكسيد الكربون والإيثانول والأسيتون. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن هذا المستشعر لا يقيس الغازات الفردية، ولكنه يقوم بدلاً من ذلك بتقدير جودة الهواء الإجمالية بناءً على الكمية الإجمالية للمركبات العضوية المتطايرة الموجودة.
أوضاع التشغيل واستهلاك الطاقة
واحدة من أبرز ميزات BME680 هي استهلاك منخفض للطاقة. ويختلف هذا الاستهلاك بين أوضاع التشغيل. في وضع السكون، يبلغ الاستهلاك 0.15 ميكرو أمبير فقط، بينما في الوضع النشط يظل بين 3.7 ميكرو أمبير و12 مللي أمبير، اعتمادًا على المعلمات التي يتم قياسها. وللمقارنة، فإن استهلاك الطاقة عند قياس الرطوبة والضغط ودرجة الحرارة فقط يبلغ حوالي 3.7 ميكرو أمبير، بينما إذا تم تنشيط قياس الغاز، فيمكن أن يصل إلى 12 مللي أمبير.
ويدعم المستشعر أيضًا أوضاع القياس المختلفة، مما يضمن المرونة في التكيف مع التطبيقات والبيئات المختلفة. على سبيل المثال، في التطبيقات التي تتطلب معدل تحديث مرتفع، يمكن أن يعمل BME680 بسرعة 157 هرتز، بينما في أوضاع الاستهلاك المنخفض يكون التردد أقل بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى تحسين عمر البطارية.
تطبيقات BME680
تم استخدام BME680 في مجموعة واسعة من التطبيقات نظرًا لتعدد استخداماته ودقته. بعض مجالات الاستخدام الرئيسية تشمل:
- المراقبة البيئية: يتم استخدامه في أجهزة قياس الظروف المناخية الداخلية، مثل أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) وأنظمة جودة الهواء في المنازل والمكاتب.
- إنترنت الأشياء (IoT): بفضل استهلاكه المنخفض وقدرته على قياس معلمات متعددة، يعد BME680 مثاليًا للأجهزة المستقلة في شبكات إنترنت الأشياء.
- أنظمة قياس الارتفاع: يُستخدم هذا المستشعر في الطائرات بدون طيار وغيرها من المركبات الجوية بدون طيار (UAVs) لتوفير قياسات دقيقة للارتفاع، مع انحراف قدره متر واحد فقط.
- أتمتة المنزل: في أنظمة التشغيل الآلي للمنزل، يمكن دمج BME680 لتحسين جودة الهواء بناءً على الظروف البيئية لكل غرفة.
المقارنة مع أجهزة الاستشعار الأخرى
يعد BME680 تطورًا مباشرًا لأجهزة استشعار Bosch الأخرى، مثل أجهزة الاستشعار المعروفة BME280أو حساس الضغط BMP280. وبهذا المعنى، فإن دقة BME680 وقدرتها على القياس تضعه فوق هذه النماذج السابقة. بينما يتميز BMP280 وBME280 أيضًا بدقة ممتازة في قياس الضغط ودرجة الحرارة، فإن يضيف BME680 إمكانية قياس المركبات العضوية المتطايرة (VOC)، يغطي تطبيقًا لا تستطيع النماذج الأخرى تغطيته.
من ناحية أخرى، إذا قارنا BME680 بأجهزة استشعار الرطوبة مثل DHT21 o DHT22، يتميز جهاز BME680 بدقة أكبر وتعدد استخدامات، حيث أنه يجمع بين عدة وظائف في جهاز واحد بينما يقوم DHT بقياس درجة الحرارة والرطوبة فقط.
مخطط التجميع الأساسي
ميزة أخرى لمستشعر BME680 هي بساطة اتصاله بوحدة التحكم الدقيقة. في معظم الحالات، يتم استخدام الواجهة أنا ² C، الأمر الذي يتطلب خطين فقط للاتصال، مما يجعل التثبيت بسيطًا للغاية. يتم إمداد الطاقة من خلال نطاق جهد يتراوح بين 1.2 و3.6 فولت، مما يسمح بالاتصال المباشر بمنصات مثل Arduino أو ESP32.
المثال الأساسي للاتصال بـ Arduino هو:
- دبوس SDA (البيانات): متصل بالدبوس A4 من Arduino.
- دبوس SCL (الساعة): متصل بالدبوس A5.
- جي إن دي (أرضي) إلى دبوس GND من اردوينو.
- في دي (الطاقة): لتثبيت 3V3 من اردوينو.
بالإضافة إلى ذلك، هناك مكتبات لتسهيل التحكم في أجهزة الاستشعار، وتسليط الضوء على Adafruit أو المكتبة الرسمية نفسها بوش. يتيح لك كلا الخيارين الحصول على القراءات بدقة والحصول على أمثلة متاحة في المستودعات الخاصة بكل منهما للتنفيذ السريع.
يتطلب BME680 فترة قصيرة من التسخين، خاصة للحصول على قياسات دقيقة للمركبات العضوية المتطايرة. في الظروف العادية، توصي الشركة المصنعة بالانتظار حوالي 30 دقيقة للحصول على قراءات مستقرة، وفي حالة نقل المستشعر من بيئة إلى أخرى، تصل إلى 48 ساعة.
بفضل قدرته على توفير بيانات بيئية دقيقة في الوقت الحقيقي، يظل BME680 واحدًا من أقوى الخيارات المتاحة في السوق للبيئات الصناعية والمنزلية وأكثرها شمولاً. إن تعدد استخداماته، إلى جانب استهلاكه المنخفض للطاقة، يجعله أداة لا غنى عنها في مشاريع إنترنت الأشياء وأنظمة تكييف الهواء وأجهزة المراقبة البيئية المحمولة.
إذا كان ما تبحث عنه هو مستشعر قادر على تغطية متغيرات متعددة بدقة كبيرة واستهلاك منخفض، فإن BME680 إنه بالتأكيد خيار موصى به لأي مشروع يحتاج إلى قياس جودة الهواء والمزيد.