BME280 Temperatuursensor geeft te hoge temperatuur weer

[flythierry]

Goedeavond allemaal,

Ik probeer een sensor-clustertje in een behuizing te creeren op basis van een Wemos D1 Mini ESP8266 controller.
De sensors die ik heb zijn een BME280 (temp/druk/vochtigheid), SGP30 (eCO2/TVOC) en een BH1750 (Lichtintensiteit).

Nu heb ik zelf een behuizing ontworpen om alles zo compact mogelijk te krijgen, maar met alle sensors 'exposed' aan de omgevingslucht om zo zo nauwkeurig mogelijke waardes te krijgen.
Ik weet dat de ESP8266 zelf ook warm kan worden en heb die daarom een stuk vanaf de sensors geplaatst.





Het probleem is echter dat de temperatuur een stuk te hoog wordt gemeten als de sensor 'in' de behuizing zit.
Ter verificatie heb een nog een ESP8266 met BME280 (volledig zonder behuizing) en een of-the-shelf temperatuursensor er naast gelegd die allebei rond de ~1 *C verschil met elkaar geven.



Inmiddels heb ik een heleboel ventilatiegaten in de behuizing gemaakt rond de sensors en de afwijking is wel wat kleiner geworden (van 10*C naar ~6,5*C te hoog), maar blijft te hoog.
Pas als ik de sensor helemaal uit de behuizing haal en aan z'n draadjes laat bungelen gaat de waarde naar dezelfde als de controle BME280.

De ventilatie in mijn behuizing zou toch meer dan voldoende moeten zijn om een enigzins accurate waarde te krijgen?
Hoe kan het dat zelfs de gekochte temperatuurmeter in een bijna volledig gesloten behuizing nog steeds veel nauwkeurigere waardes geeft?

Iemand een idee wat ik hier fout doe of hoe ik dit gefixed krijg?

Alvast bedankt!

[Onbekend]

Als je de ESP8266 geen koelblok heeft, geeft het zijn warmte af aan de omgeving. Bij onvoldoende luchtstroming hoopt de warmte zich op en dat zie je op je temperatuursensor.

Kan je eens testen door zo'n witte staande kamerventilator er tegenaan te laten blazen en dan je behuizing in de wind draaien om uit te zoeken wat de beste luchtstroom door de behuizing is?

[SA007]

Ik zie wel dat je de sensoren boven de ESP geplaatst hebt, gezien warmte opstijgt maak je het jezelf wel moeilijker om er 'verse' lucht langs te krijgen.

Als je de sensoren onderaan hebt zou de warmte juist verse lucht over de sensoren laten trekken.

[flythierry]

Onbekend schreef op zaterdag 17 mei 2025 @ 19:28:
Als je de ESP8266 geen koelblok heeft, geeft het zijn warmte af aan de omgeving. Bij onvoldoende luchtstroming hoopt de warmte zich op en dat zie je op je temperatuursensor.

Kan je eens testen door zo'n witte staande kamerventilator er tegenaan te laten blazen en dan je behuizing in de wind draaien om uit te zoeken wat de beste luchtstroom door de behuizing is?

Er zit idd geen koelblok op, maar hij voelt niet zodanig heet dat er een koelblok op moet denk ik.
Ik zal morgen eens een ventilator van zolder halen en kijken wat er dan gebeurt.

SA007 schreef op zaterdag 17 mei 2025 @ 20:40:
Ik zie wel dat je de sensoren boven de ESP geplaatst hebt, gezien warmte opstijgt maak je het jezelf wel moeilijker om er 'verse' lucht langs te krijgen.

Als je de sensoren onderaan hebt zou de warmte juist verse lucht over de sensoren laten trekken.

Klopt, tot nu toe heb ik hem alleen nog maar liggend op tafel getest (en dan zitten de sensors toch wel een kleine 5cm horizontaal van de ESP vandaan die in een afgescheiden compartiment in de behuizing zit).

[Gizz]

De BME280 staat erom bekend dat hij zichzelf een beetje opwarmt. Het is primair een luchtdruk- en luchtvochtigheidsensor waarbij de thermometer die metingen ondersteunt met een hogere resolutie (snel reageren, veel uitlezingen waardoor hij door het energieverbruik warm wordt) Zie bijvoorbeeld deze discussie:

Here is what the manufacturer says about the temperature sensor for the BME280, on the product page linked:

The integrated temperature sensor has been optimized for very low noise and high resolution. It is primarily used for temperature compensation of the pressure and humidity sensors, and can also be used for estimating ambient temperature.

Note the use of the word "estimating".

The BME280 is well known for having high temperature readings due to self heating. You will have a hard time increasing the distance between the BME280 and itself.

Keep in mind that the primary purpose for the BME280 having the capability of measuring temperature is so that it can compensate it's other readings (humidity and pressure) for that self heating.

Je kunt je dus afvragen of je controle BME280 wel helemaal accuraat de omgevingstemperatuur meet. Waarschijnlijk is die ook al iets te hoog. Maar het probleem wordt erger als de BME280 ergens in zit en z'n eigen warmte blijft hangen.

[ Voor 9% gewijzigd door Gizz op 18-05-2025 09:24 ]

[flythierry]

Gizz schreef op zondag 18 mei 2025 @ 09:21:
De BME280 staat erom bekend dat hij zichzelf een beetje opwarmt. Het is primair een luchtdruk- en luchtvochtigheidsensor waarbij de thermometer die metingen ondersteunt met een hogere resolutie (snel reageren, veel uitlezingen waardoor hij door het energieverbruik warm wordt) Zie bijvoorbeeld deze discussie

Klopt helemaal, maar ik zou het wel vervelend vinden dat hij alleen nauwkeurige waardes kan geven als hij vrij in de lucht bungelt en de montage gaten in het PCB dus eigenlijk niet gebruikt kunnen worden.
In mijn behuizing heeft het PCB vanaf zowel de bovenkant als onderkant vrij toegang tot verse lucht en dat zou toch wel voldoende moeten zijn lijkt mij.

Gizz schreef op zondag 18 mei 2025 @ 09:21:
Je kunt je dus afvragen of je controle BME280 wel helemaal accuraat de omgevingstemperatuur meet. Waarschijnlijk is die ook al iets te hoog. Maar het probleem wordt erger als de BME280 ergens in zit en z'n eigen warmte blijft hangen.

Heb net nog een keer gemeten:
BME280 in behuizing: 22,6 *C
Controle BME280: 16,0 *C
Losse thermometer: 16,6 *C
Infrarood thermometer: 15,7 *C

Het is wel redelijk aannemelijk dat de echte temperatuur ergens rond de 16 graden is en dat de sensor in de behuizing dus erg afwijkt van de rest.

Ik heb in het YAML bestand in ESPhome een offset van -6,5 gezet op de sensor in de behuizing en in de data van afgelopen nacht komen de waardes tussen de twee BME280's redelijk overeen.
Het enige probleem daarvan is dat de luchtvochtigheid helaas berekend wordt met de ongecorrigeerde temperatuur waarde en deze daardoor erg afwijkt (luchtvochtigheidsmetingen zijn juist belangrijk voor de ruimte waar hij in moet komen te hangen).

[heintjeput]

Als je naar de datasheet kijkt dan zijn er nog wel een paar features waar je aan kunt sleutelen. Je zou de oversampling uit kunnen zetten en zorgen dat de sensor zo min mogelijk updates doet. Dat zorgt ervoor dat hij zoveel mogelijk in sleep mode kan en minder selfheating heeft.
Dezelfde trucken zou je ook met je ESP uit kunnen halen en waarschijnlijk wordt je performance een stuk beter.

[memphis]

Ik zou dan die temperatuurmeeting vergeten en een losse temp sensor gebruiken.

[kitao]

Knap gemaakt de behuizing en ook de schakeling
Zal waarschijnlijk al overwogen zijn maar is een (gemiddelde) offset correctie niet toepasbaar?

[leecher]

wat is de meetfrequentie van het systeem? Als dat niet continue hoeft te zijn kan je de esp tussentijds in deepsleep laten gaan en de stroom naar de sensoren onderbreken. In die paar seconden dat je esp en sensoren opstarten is er nog niet veel warmte gegenereerd en zijn de eerste metingen waarschijnlijk wel correct. Zo heb ik het met mijn SHT31 gedaan die op dezelfde pcb als een esp32 zit, die pcb geeft de warmte erg goed door.

[flythierry]

heintjeput schreef op zondag 18 mei 2025 @ 10:58:
Als je naar de datasheet kijkt dan zijn er nog wel een paar features waar je aan kunt sleutelen. Je zou de oversampling uit kunnen zetten en zorgen dat de sensor zo min mogelijk updates doet. Dat zorgt ervoor dat hij zoveel mogelijk in sleep mode kan en minder selfheating heeft.
Dezelfde trucken zou je ook met je ESP uit kunnen halen en waarschijnlijk wordt je performance een stuk beter.

Goede, ik heb de oversampling teruggebracht naar 2x, maar dat levert helaas ook geen verbetering op.
Ik heb de ESP zelf uit de behuizing gehad terwijl de sensors er nog wel in zaten, maar meer dan +/- 0,2 *C verschil gaf het niet (misschien zelfs gewoon meetvariatie)

memphis schreef op zondag 18 mei 2025 @ 11:07:
Ik zou dan die temperatuurmeeting vergeten en een losse temp sensor gebruiken.

De luchtvochtigheidwaardes van de sensor worden berekend met de temperatuur die hij meet. Een losse temperatuursensor zou dus wel werken, maar de luchtvochtigheidwaardes kloppen dan nog steeds niet.

kitao schreef op zondag 18 mei 2025 @ 11:49:
Knap gemaakt de behuizing en ook de schakeling
Zal waarschijnlijk al overwogen zijn maar is een (gemiddelde) offset correctie niet toepasbaar?

Thanks, Sketchup for life
Offset heb ik geprobeerd, maar luchtvochtigheidsmetingen blijven dan foutief.

leecher schreef op zondag 18 mei 2025 @ 12:45:
wat is de meetfrequentie van het systeem? Als dat niet continue hoeft te zijn kan je de esp tussentijds in deepsleep laten gaan en de stroom naar de sensoren onderbreken. In die paar seconden dat je esp en sensoren opstarten is er nog niet veel warmte gegenereerd en zijn de eerste metingen waarschijnlijk wel correct. Zo heb ik het met mijn SHT31 gedaan die op dezelfde pcb als een esp32 zit, die pcb geeft de warmte erg goed door.

Alle sensors geven elke 60s hun waardes door.
Ik denk inmiddels dat de warmte van de ESP deze problemen niet veroorzaakt en dat het puur en alleen door de montage van de sensor zelf komt.