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基于BME680的天气监测装置
香香技术员
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方案介绍
天气监测装置
BME680
BME680 是第一款集成高线性度和高精度气体、压力、湿度和温度传感器的气体传感器。它专为移动应用和可穿戴设备而开发，其中尺寸和低功耗是关键要求。BME680 保证 - 根据特定的操作模式 - 优化消耗、长期稳定性和高 EMC 鲁棒性。为了测量个人健康的空气质量，BME680 中的气体传感器可以检测范围广泛的气体，例如挥发性有机化合物 (VOC)。
特征：
- 个人空气质量追踪器
- 空气质量测绘
- 电池充电 (LiPo 3.7V)
- USB-C 电源输入
- 汽车和公共交通工具内的空气质量
- 增强的上下文感知
- 准确的步数和卡路里追踪器
- 快速 GPS 修复和改进的导航
- 湿度过高/过低指示
- 空气质量和健康指标
- 睡眠/恢复追踪器
- 天气趋势
- 楼梯柜台
- 楼层检测
技术规格
- 电源电压 VDD
- 1.2 ... 3.6 伏
- 1.71 ... 3.6 伏
- 界面
- I2C 和 SPI
- 平均电流消耗
- （1Hz 数据刷新率）
- 睡眠模式下的平均电流消耗
- 在 1 Hz 湿度和温度下为 2.1 μA
- 在 1 Hz 压力和温度下为 3.1 μA
- 在 1 Hz 湿度、压力和温度下为 3.7 μA
- 0.09?12 mA for p/h/T/gas 取决于操作模式
- 气体传感器
- 响应时间 (τ 33-63%)
- 传感器间偏差
- 能量消耗
- 输出数据处理
- < 1 s（对于新传感器）
- +/- 15% +/- 15
- < 0.1 mA 在超低功耗模式下
- IAQ的直接输出：空气质量指数
- 湿度传感器
- 响应时间 (τ0-63%)
- 精度公差
- 滞后
- ± 3 % 相对湿度
- ≤ 1.5 % 相对湿度
- 压力传感器
- 均方根噪声
- 灵敏度误差
- 温度系数偏移
- 0.12 Pa（相当于 1.7 cm）
- ± 0.25 %（相当于 400 m 高度变化时的 1 m）
- ±1.3 Pa/K（相当于 1°C 温度变化时的 ±10.9 cm）
编程指南：
压力测量
可以启用或跳过压力测量。启用后，存在多个过采样选项。
测量由 osrs_p<2:0> 设置控制，详见第 5.3.2 节。对于压力测量，
过采样可以降低噪声。压力数据的分辨率取决于 IIR 滤波器（参见第 5.3.2.4 节）
和过采样设置：
- 当 IIR 滤波器使能时，压力分辨率为 20 位
- 当 IIR 滤波器禁用时，压力分辨率为 16+ (osrs_p-1) 位，例如当 osrs_p 设置为 '3' 时为 18 位
- 使用表 12 中列出的变量，以下代码将计算以帕斯卡为单位的补偿压力值）。这是，
- 但是，建议使用 github 上提供的传感器 API（第 4 章）以获得更友好的用户体验。
测量流程
参考图 1，BME680 测量周期包括温度、压力和湿度测量以及可选择的过采样。此外，它还包含气体传感器热板的加热阶段以及气体传感器电阻的测量。
测量结束后，压力和温度数据可以通过可选的 IIR 滤波器，从而消除短期波动。对于湿气和气体，这种过滤器是不需要的，也没有实施。
温度测量
可以启用或跳过温度测量。通常不建议跳过测量，因为温度信息用于补偿其他参数中的温度影响。启用后，存在多个过采样选项。温度测量由 osrs_t<2:0> 设置控制，详见第 5.3.2.2 节。对于温度测量，可以通过过采样来降低噪声。温度数据的分辨率取决于 IIR 滤波器（参见第 5.3.2.4 节）和过采样设置：
- 当 IIR 滤波器使能时，温度分辨率为 20 位
- 禁用 IIR 滤波器时，温度分辨率为 16+ (osrs_t-1) 位，例如 osrs_t 设置时为 18 位
组件详情
电池管理系统：（MCP73831）
MCP73831 器件是非常先进的线性充电管理控制器，适用于空间有限、成本敏感的应用。MCP73831 采用 8 引脚、2 mm x 3 mm DFN 封装或 5 引脚、SOT-23 封装。MCP73831 不仅物理尺寸小，而且所需的外部组件数量少，因此非常适合便携式应用。对于从 USB 端口充电的应用，MCP73831 遵守管理 USB 电源总线的所有规范。
MCP73831 采用恒流 / 恒压充电算法，具有可选择的预处理和充电终止。恒定电压调节固定有四个可用选项：4.20V、4.35V、4.40V 或 4.50V，以适应新出现的电池充电要求。恒流值由一个外部电阻设置。
连接器 (JST PH2)
用于电池和电源输出的行业标准 JST PH2 连接器。能够传导高达 6 安培的电流。
- SMD线对板/线对线连接器
- 2mm间距
- 0.5mm 极径
- 5.4mm x 6.5mm 尺寸
规格：
- 29.97mm x 27.89mm
- 1x M.2 形状 2.2mm 螺丝孔
印刷电路板信息：
- 信号层：2
- 无信号层：10
- 组件：26
- 垫：69
- 表面垫：60
- 镀通孔焊盘：9
- 无镀通孔焊盘：0
- 孔数：0
- 过孔：30
- 篮网：15/15
- 轨道长度：300.7mm
- 铜面积：4
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