BMP 280 to układ do pomiaru ciśnienia absolutnego i wysokości. Jest to mały SMD, który dobrze pasuje do urządzeń mobilnych i mikrokontrolerów. Ponadto cyfrowe barometry wykorzystują chip Bocsh 280 w prognozowaniu pogody.
W tym artykule przyjrzymy się BMP280 bardziej szczegółowo.
Co to jest BMP280?
BMP280 jest precyzyjnym czujnikiem nowej generacji i uaktualnieniem BMP180/BMP085. Czujnik dokładnie mierzy ciśnienie barometryczne i temperaturę. Ponadto służy jako wysokościomierz z dokładnością do±1 metra.
Moduł czujnika ciśnienia Adafruit BMP085
Źródło: Wikimedia Commons
Moduł posiada niewielki obrys urządzenia o wymiarach 2,0mm x 2,5mm. Dzięki temu jest kompatybilny z aplikacjami mobilnymi. Poza tym ma niski pobór mocy, odpowiedni dla urządzeń zasilanych z baterii, takich jak moduły GPS.
Czujnik Bosch Sensortec wykorzystuje technologię piezorezystancyjnego czujnika ciśnienia. Odpowiada ona za liniowość i wysokie wartości dokładności.
Wysokościomierz
Źródło: Wikimedia Commons
Dane techniczne BMP280
Moduł BPM280 posiada zakres ciśnienia od 300hPa do 1100hPa. Podobnie, posiada zakres pracy w temperaturze od -40 do 85 °C z dokładnością ±1 wartości bezwzględnej.
Wymaga napięcia zasilania 3V/3,3V DC. Jego prąd szczytowy wynosi 1,12mA. Pobór prądu przez czujnik BMP280 wynosi 2,7µA @ 1 Hz częstotliwość próbkowania.
Ponadto, BPM280 jest kompatybilny z dwoma interfejsami cyfrowymi - I²C (do 3,4 MHz) i SPI (3 i 4 przewodowy, do 10 MHz). Ponadto, posiada mieszany układ scalony ASIC. Wykonuje on szybkie konwersje A/D, które zapewniają szybki czas konwersji.
Dodatkowo, BMP280 posiada wbudowany filtr IIR. Redukuje on krótkotrwałe zakłócenia w danych wyjściowych. Uwzględnia wartości w czasie rzeczywistym.
BMP280 Czujnik temperatury/ciśnienia powietrza
Źródło: Wikimedia Commons
BMP 280 Interfacing with Arduino
SPI trzech zniewolonych ludzi
Źródło: Wikimedia Commons
Jeśli chodzi o sprzęt, podłącz czujnik barometryczny Grove-BME280 do portu I2C Grove-Base Shield. Podłącz Grove-Base Shield do Seeeduino, które łączy się z komputerem PC za pomocą kompatybilnego kabla.
Wymagane oprogramowanie obejmuje pobranie biblioteki Adafruit BMP280 z serwisu GitHub (wraz z zależną biblioteką Adafruit Unified Sensor). Postępuj zgodnie z procedurą instalacji dla Arduino i zainstaluj obie biblioteki przez menedżera bibliotek. Następnie możesz utworzyć nowy szkic, zainicjować czujnik podając jego adres I²C (najczęściej 0x76 lub 0x77) i odczytywać temperaturę, ciśnienie oraz wyliczoną wysokość. Przy połączeniu I²C linie SDA i SCL podłącza się do odpowiednich pinów płytki, a przy SPI wykorzystuje się linie MOSI, MISO, SCK i CS.
Płytka Arduino
Źródło: Wikimedia Commons
Jaka jest różnica między BMP180 a BMP 280?
BMP280 jest następcą poprzedniego modelu BMP180. Wraz z nim pojawia się większa rozdzielczość ciśnienia - 0,16 Pa. Ponadto BMP180 ma niższą rozdzielczość ciśnienia 1Pa.
Rozdzielczość temperatury również różni się pomiędzy nimi. BMP280 ma rozdzielczość 0,01°C. Posiada również skalę działającą w zakresie od -40 do 85ºC. Natomiast BMP180 ma rozdzielczość 0,1°C ze skalą temperatury od 0 do 65ºC.
W związku z tym nowy układ BMP280 firmy Bosch charakteryzuje się mniejszym poborem prądu, wynoszącym 2,7µA. Z kolei BMP180 charakteryzuje się poborem prądu na poziomie 12µA.
Podobnie, różnią się ich rozmiary. BMP280 ma mniejszy footprint (2.0*2.5mm), co w porównaniu z BMP180 footprintem wynoszącym (3.6*3.8mm).
Kolejnym kluczowym punktem jest fakt, że BMP280 jest kompatybilny z dwoma cyfrowymi interfejsami, I2C i SPI. BMP180 korzysta wyłącznie z modułu I2C.
BMP280 ma więcej trybów pomiarowych. Podobnie, ma wbudowane nowe filtry IIR. Te dwa sprawiają, że wartości ciśnienia atmosferycznego są bardziej dokładne. BMP180 nie ma nowych filtrów IIR.
Typowe zastosowania BMP280
Połączenie wysokiej dokładności, małych wymiarów i niskiego poboru mocy sprawia, że BMP280 sprawdza się w wielu urządzeniach:
- Domowe i przenośne stacje pogodowe oraz barometry cyfrowe
- Pomiar wysokości w dronach, GPS i nawigacji wewnątrz budynków
- Urządzenia noszone (smartwatche, opaski) — śledzenie pokonanych pięter i aktywności
- Systemy IoT i monitoringu środowiska
- Telefony i tablety — wspomaganie nawigacji oraz wykrywanie zmian wysokości
Wskazówki projektowe
Otwór wlotowy czujnika musi mieć kontakt z otoczeniem, dlatego nie należy go zakrywać klejem, lakierem ani powłoką konforemną. Aby ograniczyć dryf temperaturowy odczytu ciśnienia, warto umieścić BMP280 z dala od źródeł ciepła (regulatorów, procesora) i zadbać o stabilne zasilanie 3,3 V z odsprzęganiem. Ze względu na bardzo małą obudowę LGA montaż wymaga precyzyjnego procesu lutowania rozpływowego — pomocne są tu nasze możliwości produkcyjne i prototypowanie PCB.
Wybór adresu i interfejsu
BMP280 obsługuje dwa interfejsy cyfrowe, a wybór między nimi zależy od architektury systemu. I²C wymaga jedynie dwóch linii (SDA i SCL) i pozwala podłączyć kilka urządzeń na wspólnej magistrali, dlatego jest wygodny w prostych projektach z ograniczoną liczbą pinów. Adres I²C czujnika (0x76 lub 0x77) ustala się stanem pinu SDO, co umożliwia użycie dwóch układów BMP280 na jednej magistrali. SPI (w wersji 3- lub 4-przewodowej) oferuje wyższą przepustowość i mniejszą wrażliwość na zakłócenia, co bywa istotne przy szybkim, częstym próbkowaniu.
Warto pamiętać, że BMP280 mierzy ciśnienie i temperaturę, ale — w odróżnieniu od pokrewnego BME280 — nie mierzy wilgotności. Jeśli aplikacja wymaga pomiaru wilgotności (np. pełna stacja pogodowa), należy sięgnąć po BME280, który jest pinowo i programowo zbliżony.
Najczęstsze pytania (FAQ)
Jak BMP280 mierzy wysokość? Czujnik mierzy ciśnienie atmosferyczne, a wysokość wylicza się na podstawie zależności ciśnienia od wysokości. Aby uzyskać dokładny wynik bezwzględny, trzeba podać aktualne ciśnienie odniesienia na poziomie morza; bez tego pomiar jest wiarygodny głównie dla zmian względnych.
Czy BMP280 nadaje się do zasilania bateryjnego? Tak. Przy próbkowaniu 1 Hz pobiera zaledwie ok. 2,7 µA, a tryby uśpienia dodatkowo zmniejszają zużycie, dlatego dobrze sprawdza się w urządzeniach noszonych i modułach GPS.
Na koniec
BMP280 to dokładny, energooszczędny czujnik ciśnienia i temperatury, który stanowi solidny fundament barometrów, wysokościomierzy i urządzeń IoT. W porównaniu z BMP180 oferuje wyższą rozdzielczość, mniejszy pobór prądu, dwa interfejsy cyfrowe i wbudowany filtr IIR. Projektujesz urządzenie z czujnikiem BMP280? Zleć montaż PCB w OurPCB — wycena w 12 godzin roboczych.