Что не так со всеми BME280?

[pvvx]

Кто может сказать, что не так со всеми BME280?

Даташит на них содержит загадочный график:

Но, что это такое конкретно не описано.

Все имеющиеся у меня BME280 при работе на улице зимой занижают влажность на десятки процентов.
При этом BME280 получены из разных источников в течении нескольких лет, а так-же есть и в готовых устройствах.
К примеру, WSDCGQ11LM (Xiaomi Zigbee Lumi weater c BME280) – перенос на улицу и дома:

Плывет даже давление, хотя высота не менялась…

Влажность у нас на улице практически всегда около 90% и другие датчики показывают влажность нормально, с минимальными отклонениями.

Или это означает, что эти датчики нельзя применять даже в бытовых метеостанциях?

 

[CodeNameHawk]

Посмотрел на прогнозе погоды, на улице влажность 71%, так может нормально показывает, с чем сравниваете?
А нет в нем подогревателя?
У меня HDC1080 в нем есть, дома не включал и так показывает.

 

[CodeNameHawk]

Есть BMP280 давление на нем отличается от сайта прогноза максимум на 2 мм рт. ст.
Наверное у них такой же стоит, если сравнивать по аэропорту, которой в 20 км от меня, там показания отличаются сильно.( > 10 мм)

 

[pvvx]

Есть BMP280 давление на нем отличается от сайта прогноза максимум на 2 мм рт. ст.

2 мм рт. ст = разница в 16 метров над уровнем моря.

Посмотрел на прогнозе погоды, на улице влажность 71%, так может нормально показывает, с чем сравниваете?

С другими датчиками всех возможных типов.

А нет в нем подогревателя?

Это во всех устройствах c BME280, не только с моими программами, но и в заводских устройствах.
Температуру BME280 (большее кол-во образцов) показывают при менее -10С c уходом в больший минус, но там копейки градусов.
При закидывании в морозилку холодильника BME280 показывают влажность с меньшей ошибкой, т.к. там:

(на графике данные с проверенного датчика, не с BME280)

Т.е. тут не выходим из диапазона влажности указанном в даташите -
это всё коррелирует с графиком в даташите на BME280 (представлен в первом соо).
Но на графике указано в подписи что это некий рабочий диапазон, а BME280 ведут себя по другому. Типа в пропорции с графиком уменьшают выходное значение влажности, а не упираются в границы графика.
В этом и весь вопрос - как это скорректировать или это вообще невозможно?
Пока все данные говорят, что большая вероятность, что это невозможно.

 

[pvvx]

Посмотрел на прогнозе погоды, на улице влажность 71%, так может нормально показывает, с чем сравниваете?

71% в лесу или на открытой местности?
Пример вчера, в разных точках вокруг дома (пара рядом с внешним блоком кондиционера - более волнистые):

И один с BME280 - фиолетовый.
А сегодня влажность падала, но не настолько, сколько пишут в "яндекс".
С "яндексом" никогда и ничего не совпадет уже много лет. Если только случайно... Для "яндекс" типичны расхождения более десятков градусов от реальных тут.
А фины дают более точные данные для моей дачи (на сервере лен.области). Там отклонения в пару градусов...

 

[pvvx]

Ещё один экземпляр BME280.

Вынос на улицу к другому датчику. Через 24 минуты обратно в дом.

Температуры:

Влажности:



И вот куда понесло BME280, после того как он покрылся влагой и начал приходить к комнатной температуре?
И с чего весь мокрый не показал 99% пока был холодный?

И таких проблем с разными BME280 куча. Но с данными температуры и давления - проблем вообще нет - всё укладывается в разбросы по даташиту.
Если все тесты публиковать - всё тут забью картинками и ещё описания писать... Не вижу смысла.
Короче BOSH делает халтуру. Эти датчики работоспособны только при +25С.

 

[pvvx]

По поводу качества измерения влажности для BME280 в даташите:

(Фигура 1 в первом соо)

Т.е. диапазон работы по влажности от 0С до 60С.
И смотрим сноску 1:

1. При выходе за пределы рабочего диапазона (например, при пайке) характеристики датчика влажности временно ухудшаются, и рекомендуется восстановление, как описано в разделе 7.8. Рабочий диапазон указан только для среды без конденсации.

Если BME280 случайно попал на улицу, то вот что требуют:

Процедура восстановления
После воздействия на устройство условий эксплуатации, превышающих пределы, указанные в разделе 1.2, например, после оплавления припоя, датчик влажности может иметь дополнительное смещение. Поэтому для восстановления калибровочного состояния обязательна следующая процедура восстановления:
1. Сухое запекание: 120 °C при относительной влажности <5% в течение 2 ч
2. Регидратация: 70 °C при относительной влажности 75% в течение 6 ч
или альтернативно:
1. Сухое запекание: 120 °C при относительной влажности <5% в течение 2 ч
2. Регидратация: 25 °C при относительной влажности 75% в течение 24 ч
или альтернативно только после оплавления припоя
1. Сухое запекание не выполнять
2. Регидратация при комнатной температуре: ~25 °C при относительной влажности >40% в течение >5 дней

И эту процедуру необходимо проделывать каждый раз, если вдруг BME280 побывал на улице!

 

[pvvx]

Итог прост:
Не покупать эти дурные датчики BME280.
А брать хотя-бы BMP280+AHT20 в модуле на али. Тем более они стоят в 3..5 раз дешевле (порядка 53 руб шт., 160 руб 3 шт).

 

[CodeNameHawk]

71% в лесу или на открытой местности?

Так фиг его знает, где у них станция.
Прибалтика высокая влажность.

У меня, по давлению, точнее всего показывает gismeteo.ru.

2 мм рт. ст = разница в 16 метров над уровнем моря.

Какое это имеет отношение к датчикам расположенных в разных местах и без привязки по времени.
У меня замер раз в час. Насчёт влажности измерял только дома, есть DHT11( хотя может dht22 , так как в белом корпусе) и HDC1080 показывают по разному, последний поадекватней будет, но точного прибора нет. Для меня достаточно его показаний.
Начал испарять по 0.5 воды в сутки на комнату 16м2, показало сдвиг среднего показания ненамного вверх, пришли морозы под -30 и график уплыл вниз при прочих равных условиях.

 

[pvvx]

Какое это имеет отношение к датчикам расположенных в разных местах и без привязки по времени.

Некоторые живут в многоэтажных коробках. А в нижних слоях атмосферы каждые 12 метров подъема снижают давление примерно на 1 мм рт. ст.
Метеостанция имеет фиксированный (стандартизированный) уровень над поверхностью земли в месте замера.
А у нас "бугор" и разница до 25 метров.
По этому давление не совпадет с "яндекс", даже если они дали правильное значение.
Также "яндекс" не может учитывать всё. На разной высоте разная скорость ветра, разные температуры и относительная влажность. И в зависимости от погоды - облаков, направления ветра и рельефа это всё меняется в конкретной точке значительно.

 

[pvvx]

Вот сейчас за домом, который находится уже в тени, там воздух на 1.2 метра от земли: T:-17.69С и RH: 84.21%.
Ветра практически нет – дым из трубы другого дома вертикален.
И там светит еле торчащее над лесом Солнце. В итоге там воздух на 1.2 метра от земли: T:-14.52С и RH: 91.56%
Какое значение принимать за правильное и с каким сравнивать с "яндекс"?

 

[pvvx]

Яндекс при этом выдает T:-15C, RH:76%, 2.8м/с, 766 мм рт.ст.
А по месту имеем расхождение температуры в 3 градуса на расстоянии по горизонтали немного более 100 метров.
И ветра нет. Давление почти совпадает c "Яндекс ": тут 1 021,88 hPa = 766,47 мм рт. ст.
И да, датчики калиброваны.

 

[pvvx]

У меня замер раз в час.

Не смешите.
Типовые датчики на печатной плате и в пластиковом корпусе имеют время реакции на изменение температуры в 25С до получения разницы в итоговой температуре к 0.1С более часа.
Если датчик имеет малую печатную плату (около 15x15 мм) и расположен на проводах к десятку см, то без обдува он придет к разнице в 0.1С при изменении в 25С примерно от 20 минут.
А температура на улице может меняться даже быстрее.
Датчик еле успевает за ней - пример:

И что в итоге будет давать датчик опрашиваемый раз в час?
Анализируя по точкам раз в час, получится, что вы спрогнозируете в 00:00 что температура через час будет -13.5С. А она будет -10С.
И это ещё не самая резкая смена фронта...
Среднее колебание ночь-день в весенний-летний-осенний сезон у нас около 20С.
Зимой значительно меньше - не вылазит Солнце и 90% пасмурно...

 

[pvvx]

Ещё из прошедшего месяца:

 

[pvvx]

У меня замер раз в час.

А что памяти в устройстве или приемнике нет или оно настолько тупое и жрет любые батареи за пару дней - типа ESP?
Все показанные графики от устройств имеют максимум 2xААА батареи, передачу данных с датчиков с интервалом как максимум 20 секунд, временем работы от батарей на улице при -25..+40С более года и собственную память в минимум 20 тысяч замеров усредненных за назначенный пользователем интервал.
А приемник - это уже дело другое и там SSD = память на десятки лет - ныне в день переписывается от 14 ГБ поступающих в базу данных и усредняются за назначенные периоды... Текущая база имеет уже глубину в 4 года на более тысячи замеров каждой величины от пары сотен датчиков...

 

[CodeNameHawk]

А что памяти в устройстве или приемнике нет или оно настолько тупое и жрет любые батареи за пару дней - типа ESP?

Да есп и у меня аккум, лет так на 6 должно хватить.
Я смотрю на график один - два раза в день, делать замеры чаще бессмысленно.

 

[pvvx]

Я смотрю на график один - два раза в день, делать замеры чаще бессмысленно.

Тогда и "Яндекс погоды" достаточно
А для "Умного дома" нужны замеры чаще. Для "огородников" тоже...
Вот зимой нет смысла включать помощника для оттайки внешнего блока кондея по температуре и влажности для экономии.
А так-же менять уровень мощности обогрева в малых величинах, чтобы во всем помещении была средняя установленная температура, а не более холодно в углах и у внешних стен...

И по опыту, значительно удобнее, когда эти температуры отображаются на панели и любом индикаторе в прихожей. Тогда будет попадать в глаза каждый раз при одевании и выходе на улицу…

 

[nikolz]

DeepSeek пишет:
1. Официальные данные (Datasheet)
В техническом описании (datasheet) BME280 прямо указано:

• Рабочий диапазон: От 0% до 100% относительной влажности (ОВ).
• Точность (при 25°C): Типичная погрешность составляет ±3% ОВ.
• Влияние температуры: Производитель отмечает, что при температурах ниже 0°C точность не специфицирована. Это ключевой момент. Датчик физически работает, но Bosch не гарантирует точность в этом диапазоне.

2. Основные причины повышенной погрешности при минусовых температурах

• Физика конденсации и замерзания: При отрицательных температурах водяной пар может переходить в твердую фазу (иней, изморозь), минуя жидкую. Датчик измеряет влажность газа (воздуха), и этот процесс сложно точно отслеживать электронным сенсором.
• Гистерезис (последействие): Это самая значительная проблема. Если на датчике образовался иней или конденсат (например, при переходе через 0°C), а затем он снова замерз или испарился, показания будут "отставать" от реальных. Датчик может долго "помнить" предыдущее состояние влажности.
• Смещение нуля (Offset): Сенсор влажности склонен к дрейфу, который усиливается в экстремальных условиях (как низкие температуры).
• Саморазогрев: При одновременной работе всех сенсоров (давление, температура, влажность) датчик слегка нагревается, что может локально поднять температуру выше окружающей и растопить иней, искажая измерения.

3. Практические наблюдения и данные сообщества

• Погрешность может возрастать до ±5%...±10% и более при устойчивых отрицательных температурах.
• Наибольшая неточность наблюдается вблизи 0°C при переходе через точку росы/инея, а также при быстрых изменениях температуры.
• При стабильных отрицательных температурах (например, -10°C и ниже) и отсутствии конденсации/сублимации, датчик часто показывает вполне plausible (правдоподобные) значения, но их абсолютная точность не гарантирована.

4. Рекомендации для улучшения измерений

1. Защита от конденсата и инея: Это самое главное. Установите датчик в защищенном месте (например, внутри вентилируемого, но экранированного корпуса), избегайте прямого контакта с falling snow или туманом.
2. Коррекция по температуре: Используйте встроенный датчик температуры BME280 (или более точный внешний) для программной компенсации. Некоторые библиотеки (например, Adafruit BME280) имеют базовую компенсацию. Для серьезных задач можно попытаться найти или создать калибровочную таблицу для своих условий.
3. Аппаратная фильтрация: Используйте спеченный фильтр (как в официальных метеостанциях) перед сенсорным элементом. Он выравнивает поток воздуха и защищает от капель и пыли.
4. Программная фильтрация: Применяйте алгоритмы усреднения (медианный фильтр, скользящее среднее) для сглаживания скачков.
5. Избегание саморазогрева: Если критична точность влажности, уменьшите частоту опроса датчика или отключайте неиспользуемые сенсоры (например, давление).
6. Калибровка в условиях, максимально близких к эксплуатационным: Сравните показания с эталонным гигрометром при отрицательных температурах и вычислите offset.

Вывод
BME280 можно использовать для измерения влажности при отрицательных температурах, но следует рассматривать его показания как оценочные, а не высокоточные. Погрешность не специфицирована и может быть существенной, особенно при наличии конденсации/замерзания.
Для критически важных метеорологических или научных измерений при минусовых температурах лучше рассмотреть специализированные датчики, рассчитанные на весь диапазон (например, Sensirion SHT85, HTU21D, хотя у них также есть свои нюансы при экстремально низких температурах).
Для бытовых проектов (умная теплица, мониторинг условий на балконе, домашняя метеостанция) данных BME280 обычно достаточно, если понимать их приблизительный характер и следовать рекомендациям по защите.

 

[nikolz]

Вот детальный анализ для SHT85 и HTU21D.
Общий принцип (Sensirion)
Sensirion использует запатентованную технологию CMOSens®, где сенсорный элемент и ASIC находятся на одном кристалле. Это обеспечивает лучшую стабильность и меньший гистерезис, особенно при низких температурах. Однако физические ограничения (риск конденсации/обледенения) остаются.
SHT85 (Флагманская промышленная модель)
Это самый точный и стабильный датчик в линейке.

1. Официальные спецификации (Datasheet):
   • Рабочий диапазон: Влажность 0...100% ОВ, температура -40...125°C.
   • Точность влажности при 25°C: ±1.5% ОВ (версия с высшей точностью).
   • Влияние температуры на точность влажности: Производитель указывает точность для всего диапазона!
     • При -20°C...0°C: Добавляется дополнительная погрешность ±0.5% ОВ к базовой. То есть общая погрешность в этом диапазоне будет около ±2.0% ОВ.
     • При -40°C...-20°C: Добавляется ±1.0% ОВ. Итого до ±2.5% ОВ.
   • Гистерезис влажности: < 1.0% ОВ. Это выдающийся показатель, означающий, что датчик почти не "помнит" предыдущие состояния.
   • Долгосрочный дрейф: < 0.5% ОВ/год — исключительная стабильность.
2. Ключевые особенности:
   • Полная спецификация на всем диапазоне: Это главное преимущество. Вы получаете гарантированные цифры погрешности даже при -40°C.
   • Многоточечная калибровка: Каждый датчик на заводе калибруется в трех температурных точках, включая отрицательные. Это залог высокой точности.
   • Нагрев сенсора: SHT85 имеет встроенную функцию «встроенного нагревателя». Он используется не для измерения, а для:
     • Контрольной проверки работоспособности датчика.
     • Удаления конденсата/инея перед измерением (активация на несколько секунд). Это критически важная функция для работы в условиях росы/инея.
3. Практический вывод по SHT85: Это эталонный датчик для профессиональных метеорологических и промышленных применений при отрицательных температурах. Его погрешность известна, мала и предсказуема.

HTU21D (Более простая и доступная модель)
Популярный датчик для хобби и промышленности, но с устаревающим дизайном (постепенно заменяется на SHT3x).

1. Официальные спецификации (Datasheet):
   • Рабочий диапазон: Влажность 0...100% ОВ, температура -40...125°C.
   • Точность влажности при 25°C: ±2% ОВ (типичная, при 5.5V).
   • Влияние температуры: В даташите есть важная оговорка: "Accurate within ±3 %RH over a large temperature range ...under non-condensing conditions".
   • Ключевое ограничение: Точность при отрицательных температурах НЕ специфицирована цифрами. Графики и текст указывают на увеличение погрешности, но точной цифры (как для SHT85) нет.
2. Основные проблемы при отрицательных температурах:
   • Отсутствие многоточечной калибровки: Датчик калибруется в основном при комнатной температуре, что может давать смещение при экстремальных значениях.
   • Более высокий гистерезис: Заявлен до ±1% ОВ, но на практике, особенно после конденсации, может быть больше.
   • Чувствительность к конденсации: Как и у BME280, при образовании инея показания будут искажены. Функции принудительного нагрева для осушки, как в SHT85, нет.
   • Влияние напряжения питания: Точность HTU21D заметно зависит от стабильности питания (5.5V для заявленной точности).
3. Практический вывод по HTU21D: Его можно использовать при минусовых температурах, но ожидать точности SHT85 не стоит. Погрешность может легко выйти за рамки ±5% ОВ, особенно вблизи 0°C и при изменяющихся условиях. Это датчик "лучше, чем BME280", но "хуже, чем SHT85/SHT3x".

Сравнительная таблица

Параметр	BME280	HTU21D	SHT85
Точность при 25°C	±3% ОВ	±2% ОВ	±1.5% ОВ
Рабочий диапазон t°	-40...+85°C	-40...+125°C	-40...+125°C
Спецификация при t°<0°C	Нет	Нет (общая формулировка)	Да (четкие цифры)
Доп. погрешность при -20°C	Неизвестна (возможно >5%)	Неизвестна (3-5%)	±0.5% ОВ (итого ~±2.0%)
Гистерезис	Высокий (>2%)	Средний (до ±1%)	Очень низкий (<1%)
Функция нагрева для осушки	Нет	Нет	Есть
Калибровка в точках	Одна точка (при 25°C?)	Одна точка (при 25°C?)	Три точки (вкл. отрицательные)
Ценовой сегмент	Низкий	Средний	Высокий

Общие рекомендации для работы при отрицательных температурах (актуальны для всех датчиков)

1. Защита от конденсации — это 90% успеха. Используйте спеченные фильтры, правильные антиконденсационные корпуса с вентиляцией.
2. Аккуратный монтаж. Не допускайте, чтобы плата с датчиком становилась "радиатором" для конденсата.
3. Используйте функцию нагрева (если есть). Для SHT85 периодическое включение нагрева перед измерением — лучшая практика в сырых условиях.
4. Для критичных измерений выбирайте датчик с полной спецификацией. Если в даташите нет графика или цифр для отрицательных температур — точность там не гарантирована.

Итог

• SHT85 — профессиональное решение с гарантированной и минимальной погрешностью при отрицательных температурах (добавка всего ±0.5...±1.0% ОВ).
• HTU21D — разумный компромисс, но с неопределенной погрешностью на холоде. Подойдет для задач, где важна тенденция, а не абсолютная точность.
• Для большинства проектов, где важна точность на холоде, лучше смотреть в сторону более новых SHT3x (например, SHT35), которые являются наследниками HTU21D, но имеют лучшие характеристики и частично переняли преимущества SHT85. У SHT35, например, есть версии с повышенной точностью и функция нагрева.

 

[nikolz]

SHT35 — это датчик третьего поколения (серия SHT3x), который пришел на смену SHT2x (куда входил HTU21D от Measurement Specialties, лицензировавший технологию). Он предлагает значительное улучшение точности, стабильности и функциональности по сравнению с предшественниками.
Ключевые особенности и точность при отрицательных температурах
1. Официальные спецификации (Datasheet Rev. 4, 2022)

• Рабочий диапазон:
  • Влажность: 0–100% ОВ
  • Температура: -40…+125°C
• Точность влажности: Зависит от выбранной модификации (версии):
  • SHT35-AD1B (самая точная версия): ±1.5% ОВ при 25°C
  • SHT35-BD1B (стандартная версия): ±2.0% ОВ при 25°C
  • SHT35-DIS-B (версия с защищенным фильтром): ±3.0% ОВ при 25°C
• Влияние отрицательных температур на точность влажности (ВАЖНОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО):
  Производитель предоставляет полную спецификацию для всего диапазона температур (как и для SHT85, но с другими значениями).
  • Для версий AD1B и BD1B:
    • В диапазоне -20…+0°C добавляется дополнительная погрешность ±0.7% ОВ.
    • В диапазоне -40…-20°C добавляется ±1.2% ОВ.
  • Пример: Для SHT35-AD1B (±1.5% при 25°C) общая погрешность при -25°C составит: ±1.5% + ±1.2% = ±2.7% ОВ.

2. Критически важные функции для работы на холоде

• Многоточечная калибровка: Каждый датчик индивидуально калибруется в трех температурных точках (включая отрицательную!), и калибровочные коэффициенты записываются в память. Это главная причина предсказуемой точности.
• Встроенный нагреватель: SHT35 оснащен тем же функциональным нагревателем, что и SHT85. Он служит для:
  1. Контроля работоспособности (тест нагревателем).
  2. Удаления конденсата и инея. Кратковременное включение (на 1-3 секунды) перед измерением позволяет "осушенному" датчику дать корректные показания влажности воздуха, а не пленки воды/льда на сенсоре.
• Очень низкий гистерезис: Заявленное значение < 0.8% ОВ. Это значит, что датчик быстро и точно реагирует на изменения, меньше "помня" предыдущее состояние после конденсации.
• Высокая стабильность (долгосрочный дрейф): < 0.5% ОВ/год. Показания не будут "уплывать" со временем.

3. Сравнение с другими датчиками Sensirion (практический выбор)

Параметр	HTU21D / SHT21	SHT35 (BD1B)	SHT85 (высш. точн.)
Базовая точность (25°C)	±2% ОВ	±2% ОВ	±1.5% ОВ
Гарантированная точность при -20°C	Нет данных	±2.7% ОВ	±2.0% ОВ
Нагрев для осушки	Нет	Есть	Есть
Гистерезис	~1% ОВ	<0.8% ОВ	<1.0% ОВ
Интерфейс	I²C	I²C (до 1 МГц), CRC	I²C, цифр. выход, CRC
Стоимость	Низкая	Средняя	Высокая
Ключевое преимущество	Цена	Оптимальное соотношение цена/качество/функции	Максимальная точность и варианты исполнения

4. Рекомендации по использованию SHT35 при отрицательных температурах

1. Всегда выбирайте версию AD1B или BD1B (а не DIS с фильтром), если вам важна максимальная точность. Фильтр увеличивает погрешность, но защищает от загрязнений.
2. Используйте нагреватель стратегически. Не держите его включенным постоянно. Стандартная практика:
   • Включить нагреватель на высокую мощность (~200 мВт) на 1-2 секунды.
   • Выждать 0.5-1 секунду для стабилизации температуры сенсора.
   • Выполнить измерение.
   • Такой цикл можно проводить раз в несколько минут/десятков минут в условиях высокой влажности и температуры около 0°C.
3. Корректно обрабатывайте данные. Используйте встроенную проверку CRC для каждого чтения, чтобы отсечь ошибки передачи по шине.
4. Обеспечьте стабильное питание. Хотя SHT35 менее чувствителен к питанию, чем HTU21D, стабильное напряжение улучшит повторяемость измерений.

Вывод
SHT35 — это, пожалуй, лучший выбор для большинства проектов, требующих точного измерения влажности при отрицательных температурах.

• По сравнению с BME280/HTU21D: У него есть главное — гарантированная, указанная в даташите точность на всем диапазоне и функция нагрева для борьбы с конденсатом.
• По сравнению с SHT85: Он немного уступает в абсолютной точности (особенно в экстремальном холоде), но существенно выигрывает в цене, сохраняя все ключевые технологические преимущества (многоточечная калибровка, нагреватель, низкий гистерезис).

Если ваш бюджет ограничен, но нужна предсказуемая точность на холоде — SHT35 (особенно версия AD1B или BD1B) является оптимальным и наиболее популярным решением в своем классе. Для сверхкритичных научных или метрологических задач стоит смотреть уже на SHT85 или еще более специализированные модели.