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BME680(CN).pdf

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低功耗气体,压力,温度&湿度传感器
关键特性
气体传感器的关键参数
湿度传感器关键参数
压力传感器的关键参数
1.规范
1.1 通用电气规范
1.2 气体传感器规格
1.3 湿度传感器规范
1.4 压力传感器规范
1.5 温度传感器规范
2. 绝对最大额定参数
3. 传感器的使用
3.1 传感器的模式
3.2 传感器配置
3.2.1 快速启动
3.2.2 传感器配置流程
3.3 测量流程
3.3.1 温度测量,测温
3.3.2 压力测量
3.3.3 湿度测量
3.3.4 IIR滤波器
3.3.5 气体传感器加热和测量
3.4 数据读取
3.4.1 气体电阻读出
3.5 输出补偿
4.软件和用例
4.1 BSEC 软件
4.2 室内空气质量
5. 全局内存映射和寄存器描述
5.1总论
5.2 内存映射
5.3 寄存器描述
5.3.1 一般控制寄存器
5.3.2 温度、压力和相对湿度控制寄存器
5.3.3 气体控制寄存器
5.3.4 数据寄存器
5.3.5 状态寄存器
6. 数字接口
6.1 接口选择
6.2 I²C 接口
6.2.1 I²C 写入
6.2.2 I²C 读取
6.3 SPI接口
6.3.1 SPI 写入
6.3.2 SPI读取
6.4 接口参数规格
6.4.1 通用接口参数
6.4.2 I²C 时序
6.4.3 SPI 时序
7. 输出引脚与连接图
7.1 输出引脚
7.2 连接图
7.3 包的尺寸
7.4 焊盘尺寸推荐
7.5 标号
7.5.1 批量丝印
7.5.2 样品丝印
7.6 焊接指南和翻新建议
7.7 安装和装配建议
7.8 环境安全
7.8.1 RoHS
7.8.3 内部包结构
8. 法律免责声明
8.1 工程样品
8.2 产品使用
8.3 应用实例和提示
9. 文件历史和修改
Bosch Sensortec | BME680 Datasheet BME680 低功耗气体,压力,温湿度传感器 1 | 50 BME680 – Datasheet Document revision Document release date Document number Technical reference code(s) Notes 1.0 July 2017 BST-BME680-DS001-00 1 277 340 511 Data and descriptions in this document are subject to change without notice. Product photos and pictures are for illustration purposes only and may differ from the real product appearance. Modifications reserved |Data subject not change without notice |Printed in Germany Document number: BST -BME680 -DS 001-00 Revision_1. 0_07201 7
Bosch Sensortec |BME680 Da tasheet 2 | 49 BME680 低功耗气体,压力,温度&湿度传感器 BME680 是一个数字 4- 1 传感器与气体,湿度,压力和温度测量的基础上证明传感原理。传感器模块是住在一个非常紧 凑的 metal-lid LGA 包的足迹只有 3.0×3.0 毫米²最大高度为 1.00 毫米(0.93±0.07 毫米)。它的小尺寸和低功耗使集成在 电池供电或频率耦合设备,如手机或可穿戴设备。 典型的应用 •室内空气质量 •家庭自动化和控制 •物联网 •天气预报 •GPS 增强(例如首次定位时间改进、航迹推算、坡度检测) •室内导航(楼层检测、电梯检测变化) •户外导航、休闲和体育应用 •垂直速度指示(上升/下降速度) 目标设备 •手机、平板电脑、GPS 设备等手持设备 •这套 •家庭气象站 •智能手表 •导航系统 •游戏,比如会飞的玩具 •物联网设备 Modifications reserved |Data subject not change without notice |Printed in Germany Document number: BST -BME680 -DS 001-00 Revision_1. 0_07201 7
Bosch Sensortec |BME680 Da tasheet 3 | 49 关键特性 •封装 •数字接口 •电源电压 •电流消耗 3.0 mm x 3.0 mm x 0.93 mm 金属盖 LGA I²C(3.4 兆赫)和 SPI(3 和 4 线,10 MHz) VDD 主电源电压范围:1.71 V 到 3.6 V VDDIO 接口电压范围:1.2 V 到 3.6 V 2.1µA 1 Hz 湿度和温度 3.1µA 1 Hz 压力和温度 3.7µA 1 Hz 湿度、压力和温度 压力/湿度/温度/气体为 0.09-12 mA,具体取决于工作模式 0.15µA 睡眠模式 -40‒+85 °C, 0‒100% r.H., 300‒1100 hPa • 工作范围 • 单独的湿度、压力和气体传感器可以独立启用/禁用 • 产品符合 RoHS,无卤素,MSL1 气体传感器的关键参数 33−63%) < 1 s (新传感器) • 响应时间 ( • 超低功耗模式下功耗< 0.1 mA • 输出数据处理直接输出室内空气质量(IAQ)指标 湿度传感器关键参数 ~8 s 0−63%) • 响应时间 ( • 精度公差 ±3% r.H. • 滞后 ±1.5% r.H. 压力传感器的关键参数 • rms 噪声 0.12 Pa,相当于 1.7 cm • 偏移温度系数±1.3 Pa/K,在 1°C 温度变化时,可达±10.9 cm Modifications reserved |Data subject not change without notice |Printed in Germany Document number: BST -BME680 -DS 001-00 Revision_1. 0_07201 7
Bosch Sensortec |BME680 Da tasheet 4 | 49 目录 低功耗气体,压力,温度&湿度传感器..............................................................................................................................2 关键特性.............................................................................................................................................................................3 气体传感器的关键参数.....................................................................................................................................................3 湿度传感器关键参数.........................................................................................................................................................3 压力传感器的关键参数.....................................................................................................................................................3 1. 规范.........................................................................................................................................................................................6 1.1 通用电气规范....................................................................................................................................................................6 1.2 气体传感器规格............................................................................................................................................................... 7 1.3 湿度传感器规范............................................................................................................................................................... 9 1.4 压力传感器规范.............................................................................................................................................................10 1.5 温度传感器规范.............................................................................................................................................................11 2. 绝对最大额定参数.............................................................................................................................................................. 12 3. 传感器的使用...................................................................................................................................................................... 13 3.1 传感器的模式.................................................................................................................................................................13 3.2 传感器配置.................................................................................................................................................................... 14 3.2.1 快速启动......................................................................................................................................................................14 3.2.2 传感器配置流程......................................................................................................................................................... 15 3.3 测量流程........................................................................................................................................................................ 16 3.3.1 温度测量,测温..........................................................................................................................................................16 3.3.2 压力测量..................................................................................................................................................................... 16 3.3.3 湿度测量..................................................................................................................................................................... 16 3.3.4 IIR 滤波器.................................................................................................................................................................... 17 3.3.5 气体传感器加热和测量............................................................................................................................................. 17 3.4 数据读取........................................................................................................................................................................ 18 3.4.1 气体电阻读出..............................................................................................................................................................18 3.5 输出补偿........................................................................................................................................................................ 18 4.软件和用例........................................................................................................................................................................... 20 5. 全局内存映射和寄存器描述.............................................................................................................................................. 23 6. 数字接口.............................................................................................................................................................................. 34 7. 输出引脚与连接图.............................................................................................................................................................. 40 Modifications reserved |Data subject not change without notice |Printed in Germany Document number: BST -BME680 -DS 001-00 Revision_1. 0_07201 7
Bosch Sensortec |BME680 Da tasheet 5 | 49 8. 法律免责声明...................................................................................................................................................................... 47 9. 文件历史和修改.................................................................................................................................................................. 48 Modifications reserved |Data subject not change without notice |Printed in Germany Document number: BST -BME680 -DS 001-00 Revision_1. 0_07201 7
Bosch Sensortec |BME680 Da tasheet 6 | 49 1. 规范 如果没有另外说明, • 所有 值 都 是 有效 的 在 全 电压 range, • 所有的 minimum/maximum 值给出完整的准确温度范围 • minimum/maximum drifts, 偏移 量 的 值 和 温度 系数 在 lifetime, • ±3δ值 电流 的 典型 值 和 状态 机 时间 确定 在 25 °C, • minimum/maximum 值 电流 决心 完成 温度 range, • 上 使用 很多 角落状态机计时的最小/最大值是使用 0 - +65℃温度范围内的角点来确定的。 除一般电气规格外,BME680 的气体、压力、湿度和温度功能分别为以下表格。 1.1 通用电气规范 Table 1: 电参数规格 OPERATING CONDITIONS BME680 Parameter Symbol Condition Supply Voltage Internal Domains1 Supply Voltage I/O Domain Sleep current Standby current VDD VDDIO IDDSL (inactive period of normal IDDSB mode) Current during humidity measurement Current during pressure measurement Current during temperature measurement IDDH IDDP IDDT ripple max. 50 mVpp Max value at 85 °C Max value at -40 °C Max value at 85 °C Time to first communication Min 1.71 1.2 Typ 1.8 1.6 0.15 0.29 340 714 350 Max Unit 3.6 3.6 1 0.8 450 849 V V µA µA µA µA µA Start-up time tstartup after both VDD > 1.58 V and 2 ms Power supply rejection ratio (DC) PSRR Standby time accuracy Δtstandby VDDIO > 0.65 V full VDD range ±0.01 ±5 %r.H./V Pa/V ±5 ±25 % Modifications reserved |Data subject not change without notice |Printed in Germany Document number: BST -BME680 -DS 001-00 Revision_1. 0_07201 7
Bosch Sensortec |BME680 Da tasheet 7 | 49 1.2 气体传感器规格 表 2 列出了气体传感器的规格。所有参数均根据受控环境条件下的实验室测量值进行推导,符合 ISO16000-29《VOC 检测仪 检测方法》标准。气体传感器测量的详细程序见应用说明:实验室环境测量说明。 参考第 4 章,一个软件解决方案(BSEC:博世软件环境集群)可用于 BME680。该软件经过精心设计,可以与 BME680 内部的 4 合一集成传感器无缝配合。基于智能算法,BSEC 提供室内空气质量(IAQ)输出。原则上,该输出位于一个指数中,该指数的 值在 0 到 500 之间,分辨率为 1,表示或量化周围空气的质量。表 4 列出了室内空气质素系统的规格。室内空气质素指数的 详细分类及颜色编码见表 4。此外,BSEC 解决方案支持气体传感器的不同操作模式,以满足最终应用所需的功率预算和更新 速率要求。 除非另有说明,这些规格是根据新的传感器推导出来的,这些传感器主要在环境空气中工作了至少 5 天,因此具有相同 的历史记录(即相同的功率模式和暴露在相同的环境中)。 除了乙醇(EtOH)作为目标测试气体外,传感器还测试了呼出性 voc (b-VOC)。表 5 所列的 b-VOC 混合物是健康人呼出的最 重要的化合物。这些数值来自于一些关于呼吸分析研究的出版物。该组合物不含会发生化学反应的物质,以确保混合物至少 在 6 个月内保持稳定。此外,该组合物也仅限于可在一种混合物中制造的物种。 Table 2: 气体传感器参数说明 Parameter Symbol Condition Operational range2 Supply Current during heater operation Peak Supply Current IPeak Average Supply Heater target temperature 320 °C, constant operation IDD (VDD ≤ 1.8 V, 25°C) Occurs within first ms of switching on the hotplate Ultra-low power mode Current IDD,IAQ Low power mode (VDD ≤ 1.8 V, 25°C) Continuous mode Response time3 (brand-new sensors) τ33-63% Ultra-low power mode τ33-63% τ33-63% Low power mode Continuous mode Resolution of gas sensor resistance measurement Noise in gas sensor resistance (RMS) NR Min -40 10 9 15 0.05 Typ Max 85 95 13 18 0.11 12 17 0.09 0.9 12 92 1.4 0.75 0.08 1.5 Unit °C % r.H. mA mA mA mA mA s s s % % 1 The power efficiency, performance and heat dissipation scales with the applied supply voltage. The BME680 is optimized for 1.8 V. 2 The sensors are electrically operable within this range. Actual performance may vary 3 Response time of unsoldered, brand-new sensors extracted from the sensors’ resistance change in response to a 0.6–60 ppm step of EtOH and a 0.5–15 ppm step of b-VOC at 20 °C, 50% r.H. and atmospheric pressure. Modifications reserved |Data subject not change without notice |Printed in Germany Document number: BST -BME680 -DS 001-00 Revision_1. 0_07201 7
Bosch Sensortec |BME680 Da tasheet Parameter Accuracy status4 IAQ Resolution Sleep current IAQ Range Sensor-to-sensor deviation5 Durability to siloxanes6,7,8 Table 3: 室内空气品质系统参数说明 3 Condition Android compatible Symbol AXIAQ IAQrs IDDSL IAQrg Min 0 0 IAQS2S All operation modes IAQS2S Sensor-to-sensor deviation IAQdrift Drift at low & high concentrations Table 4: 室内空气质量(IAQ)分类和颜色编码 9 Typ 1 0.15 ±15% ±15 ±15% ±15 ±1% ±4 8 | 49 Unit µA Max 3 1 500 IAQ Index 0 – 50 51 – 100 101 – 150 151 – 200 201 – 300 301 – 500 Air Quality good10 average little bad bad worse2 very bad Molar fraction 5 ppm 10 ppm 10 ppm 50 ppm 15 ppm Table 5: bVOC mixture with Nitrogen as carrier gas Compound Production tolerance Certified accuracy Ethane Isoprene /2-methyl-1,3 Butadiene Ethanol Acetone Carbon Monoxide 20 % 20 % 20 % 20 % 10 % 5 % 5 % 5 % 5 % 2 % 3 4 5 6 7 8 9 10 IAQ parameters only apply for the combination of BME680 together with the Bosch Software Environmental Cluster (BSEC) solution (available separately, see Chapter 4) The accuracy status is equal to zero during the power-on stabilization times of the sensor and is equal to 3 when the sensor achieves best performance Tested with 0.6–90 ppm of EtOH at 5–40 °C, 20–80% r.H. and atmospheric pressure. Condition is valid after the calibration period of the BSEC algorithm. Siloxanes are present in a typical indoor environment and can in principle perturb the metal-oxide-based gas sensor performance. 220 hours of 700 mg/m of octamethylcyclotetrasiloxane (D4) in ambient conditions (i.e. 20 °C and 50% r.H.) simulates the amount of siloxanes in a typical indoor environment over more than 10 years. Tested with 0.5–15 ppm of b-VOC at 20 °C and 50% r.H. using continuous operation mode for 220 hours of 700 mg/m of octamethylcyclotetrasiloxane (D4). According to the guidelines issued by the German Federal Environmental Agency, exceeding 25 mg/m of total VOC leads to headaches and further neurotoxic impact on health. The BSEC software auto-calibrates the low and high concentrations applied during testing to IAQ of 25 and 250, respectively. Modifications reserved |Data subject not change without notice |Printed in Germany Document number: BST -BME680 -DS 001-00 Revision_1. 0_07201 7
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