אלקטרוניקה ומחשבים – יצחק, ברקת ושוהם כהן אתר מגמת אלקטרוניקה ומחשבים
BME280: מדריך מקיף לחיישן סביבתי מתקדם
תוכן עניינים
מבוא מורחב
חיישן ה-BME280 מייצג פריצת דרך בעולם החיישנים הסביבתיים. בניגוד לחיישנים פשוטים שמודדים רק פרמטר אחד, ה-BME280 מציע שילוב חכם של שלושה חיישנים במארז אחד קומפקטי. היכולת לקבל מידע מדויק על טמפרטורה, לחות ולחץ אטמוספרי בו-זמנית הופכת אותו לאידיאלי למגוון רחב של יישומים.
למה דווקא BME280?
1. דיוק מרשים: טכנולוגיית החישה המתקדמת מספקת מדידות מדויקות במיוחד
2. זמן תגובה מהיר: קריאות מתעדכנות במהירות לשינויים סביבתיים
3. צריכת חשמל נמוכה: אידיאלי לפרויקטים המופעלים על סוללה
3. תקשורת I2C: פרוטוקול תקשורת אמין ונוח לשימוש
4. תמיכה נרחבת: ספריות מקיפות וקהילה פעילה
מפרט טכני מורחב
יכולות מדידה מתקדמות
1. טמפרטורה:
–טווח: 40°C- עד 85°C
–דיוק: ±1°C בתנאים רגילים
–רזולוציה: 0.01°C
2. לחות יחסית:
–טווח: 0% עד 100%
–דיוק: ±3% בתנאים רגילים
-תגובה מהירה לשינויי לחות
3. לחץ ברומטרי:
– טווח: 300hPa עד 1100hPa
–דיוק: ±1hPa
-יכולת חישוב גובה יחסי
חיבור החיישן לארדואינו אונו
חומרים נדרשים:
1. לוח ארדואינו אונו
2. חיישן BME280
3. 4 חוטי חיבור
סדר החיבורים:
חיבור החיישן BME280 לארדואינו אונו:
VIN ➜ חיבור ל-5V בארדואינו
GND ➜ חיבור ל-GND בארדואינו
SCL ➜ חיבור לפין A5 בארדואינו (פין השעון)
SDA ➜ חיבור לפין A4 בארדואינו (פין הנתונים)
הערות חשובות:
1. וודאו שכל החיבורים מהודקים היטב.
2. הקפידו על חיבור נכון של VIN ו-GND למניעת נזק לחיישן.
3. אם החיישן לא מזוהה, בדקו את כתובת ה-I2C (0x76 או 0x77).
קוד להפעלת הרכיב
// טעינת הספריות הנדרשות לעבודה עם החיישן
#include <Wire.h> // ספריית I2C לתקשורת עם החיישן
#include <Adafruit_Sensor.h> // ספריית בסיס לחיישני Adafruit
#include <Adafruit_BME280.h> // ספריה ייעודית לחיישן BME280
// הגדרת לחץ ברומטרי בגובה פני הים - משמש לחישוב גובה יחסי
#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)
// יצירת אובייקט מסוג BME280 לשליטה בחיישן
Adafruit_BME280 bme;
void setup() {
// אתחול תקשורת טורית במהירות 9600 בוד
Serial.begin(9600);
// אתחול החיישן בכתובת I2C ברירת המחדל (0x76)
bme.begin(0x76);
}
void loop() {
// קריאה והדפסת טמפרטורה
Serial.print("Temperature = ");
Serial.print(bme.readTemperature()); // קריאת טמפרטורה במעלות צלזיוס
Serial.println(" *C");
// קריאה והדפסת לחות
Serial.print("Humidity = ");
Serial.print(bme.readHumidity()); // קריאת אחוז הלחות
Serial.println(" %");
// קריאה והדפסת לחץ אטמוספרי
Serial.print("Pressure = ");
Serial.print(bme.readPressure() / 100.0F); // המרה מפסקל להקטו-פסקל
Serial.println(" hPa");
Serial.println("----------------------"); // שורה להפרדה
delay(2000); // השהייה של 2 שניות בין קריאות
}
דוגמאות לפרויקטים אפשריים
1. תחנת מזג אוויר ביתית: מערכת שמציגה על צג LCD את התנאים הסביבתיים בזמן אמת, כולל היסטוריית מדידות ותחזית בסיסית.
2. מערכת התראות לחממה: ניטור תנאי הסביבה בחממה ושליחת התראות לטלפון באמצעות בלוטוס כשהערכים חורגים מהטווח הרצוי.
3. בקר אוורור חכם: מערכת המפעילה מאווררים באופן אוטומטי בהתבסס על רמות הלחות והטמפרטורה בחדר.
4. מד גובה דיגיטלי: שימוש בנתוני הלחץ הברומטרי לחישוב והצגת הגובה היחסי מעל פני הים.
5. מערכת ניטור לחדר שרתים: מעקב אחר תנאי הסביבה בחדר שרתים והפעלת מערכות קירור לפי הצורך.
6. תצוגת מזג אוויר פנימית/חיצונית: השוואה בזמן אמת בין תנאי הסביבה בתוך ומחוץ למבנה באמצעות שני חיישנים.
7. מערכת התראות לייבוש כביסה: מדידת תנאי הלחות והטמפרטורה לקביעת הזמן האופטימלי לייבוש כביסה.
8. בקר אקלים למרתף יין: שמירה על תנאים אופטימליים לאחסון יין באמצעות ניטור והתראות.
בדיקת גבולות הטמפרטורה של חיישן BME280
חיישן ה-BME280 הוא חיישן מתקדם המסוגל למדוד טמפרטורות בטווח נרחב של 40°C- עד 85°C. יכולת זו הופכת אותו לאידיאלי למגוון רחב של יישומים, החל ממדידות סביבתיות בסיסיות ועד לניטור מערכות מורכבות.
במסגרת סדרת ניסויים שערכנו במעבדה, בחנו את ביצועי החיישן בתנאי אמת.
בתחילת הניסוי מדדנו את טמפרטורת החדר הרגילה, שעמדה על 23.2 מעלות צלזיוס. מדידה זו שימשה כנקודת ייחוס לכל הניסוי. החיישן הגיב במהירות לשינויי הטמפרטורה והציג קריאות יציבות ועקביות.
במהלך הניסוי הצלחנו להגיע לטמפרטורה מקסימלית של 182.59 מעלות צלזיוס. חשוב לציין שזו עדיין טמפרטורה הרחוקה מגבול היכולת של החיישן העומד על 85°C, אך היא מייצגת היטב את טווח הטמפרטורות הנפוץ ביישומים מעשיים.
הניסוי הדגים את אמינותו הגבוהה של החיישן בתנאי עבודה רגילים. החיישן הציג תגובה מהירה לשינויי טמפרטורה, עם זמן תגובה של פחות משתי שניות, ושמר על דיוק מרשים לאורך כל הניסוי.
תוצאות אלו מאשרות את התאמתו המצוינת למגוון רחב של יישומים, החל ממערכות ביתיות חכמות ועד לפרויקטים מדעיים מורכבים.
חשוב להדגיש שלמרות יכולתו של החיישן למדוד טמפרטורות גבוהות, בשימוש יומיומי מומלץ להימנע מחשיפה לטמפרטורות קיצוניות. שמירה על תנאי עבודה מתונים תבטיח את אורך חיי החיישן ותשמור על דיוקו לאורך זמן.
