A levegőminőség-érzékelők és az illékony szerves vegyületek (VOC) érzékelése iránti érdeklődés az elmúlt években jelentősen megnőtt, amit a beltéri környezetben az egészséggel és a jóléttel kapcsolatos aggodalmak vezérelnek. Pontosabban, az SGP30 és a CCS811 modellek mércévé váltak az otthonautomatizálási projektek, az otthoni meteorológiai állomások, a környezeti monitorozás és az oktatási elektronika területén.
Jelentős hiány mutatkozik azonban a két érzékelő közötti tájékozott döntéshozatalban segítő, könnyen hozzáférhető, világos és valóban hasznos információkból.
Ebben a cikkben a legátfogóbb, legmegbízhatóbb és legfrissebb információkat hozzuk el az SGP30 és CCS811 VOC érzékelőkről. Felfedezheted, hogyan működnek, milyen egyedi tulajdonságaik vannak, gyakorlati alkalmazási lehetőségeik vannak, használati tippeket kaphatsz, technikai szempontokat és olyan részleteket is megismerhetsz, amelyek általában nem találhatók meg az alapvető áruházi leírásokban. Ha részletes útmutatót keresel a levegőminőség-mérés maximális kihasználásához, akkor itt a helyed...
Miért érdemes beltérben mérni a VOC-kat és az eCO2-t?
A VOC-k (illékony szerves vegyületek) jelenléte zárt térben gyakran összefüggésbe hozható szőnyegekkel, bútorokkal, tisztítószerekkel, tűzhelyekkel, füsttel és egyéb háztartási cikkekkel. Ezek az anyagok, bár látszólag ártalmatlanok, hosszú távon befolyásolhatják az emberek egészségét, légzési problémákat, allergiát vagy fejfájást okozhatnak.
Az eCO2 (szén-dioxid-egyenérték) és a TVOC-szint mérése elengedhetetlen a szellőztetéssel, a levegőcserével és a környezeti komfort javításával kapcsolatos döntések meghozatalához.
Bemutatkozik az SGP30 és CCS811 érzékelők
Az SGP30 és a CCS811 digitális érzékelők képesek mérni az illékony szerves vegyületek (VOC) koncentrációját és becslést adni az eCO2 értékről, megkönnyítve a beltéri levegőminőség monitorozását elektronikai és IoT projektekben. Mindkét modellt ismert cégek gyártják (a Sensirion az SGP30-at és az AMS a CCS811-et), és digitális interfészeiknek köszönhetően gyakorlatilag bármilyen modern mikrovezérlővel kompatibilisek.
- SGP30: Teljesen integrált multipixeles érzékelő, MOX (fém-oxid) technológiával és saját mikrovezérlővel. Széles körben használják pontossága és könnyű integrálhatósága miatt.
- CCS811: Digitális érzékelő MOX technológiával és eCO2-becsléssel, széles körben használják alacsony fogyasztású rendszerekben, kiváló ár-érték aránnyal.
Működés és az alapul szolgáló technológia
Mindkét érzékelő MOX technológiát használ, amely egy fém-oxid anyaggal (általában ón-dioxiddal) bevont kis chipből áll. Amikor a levegőben lévő VOC-k érintkezésbe kerülnek az aktív felülettel, megváltoztatják annak elektromos ellenállását, lehetővé téve a jelenlévő vegyületek koncentrációjának megállapítását.
Az SGP30 kiemelkedik azzal, hogy több érzékelőelemet integrál egyetlen tokozásba. Ezáltal nagyobb mértékben képes azonosítani a trendeket és stabilabban összehasonlítani a levegőminőséget. A CCS811 ezzel szemben hasonló mérési elvet használ, és képes pontosan visszaadni a TVOC és az eCO2 értékeket, bár az SGP30-hoz képest bizonyos korlátozásokkal.
Az SGP30 főbb műszaki jellemzői
- Teljesen digitális, I2C csatlakozás, kompatibilis a 3.3 V és 5 V feszültséggel.
- A feltüntetett értékeknél a tipikus mérési pontosság 15%.
- 2 és 0 60.000 ppm közötti eCOXNUMX-koncentráció mérésére képes.
- TVOC mérés 0 és 60.000 XNUMX ppb (milliordrész) között.
- Nem igényli az I2C órajel meghosszabbítását, megkönnyítve a kommunikációt az alapvető mikrovezérlőkkel.
- Tartalmaz egy belső mikrovezérlőt amely a mérések betáplálását, kiszámítását és kompenzálását kezeli.
- Lehetővé teszi az ismert források alapján történő kalibrálást, ami lehetővé teszi a megbízhatóbb értékek megszerzését hosszú távon.
- Páratartalom-kompenzációt biztosít a finomhangolt leolvasásokhoz, külső relatív páratartalom-érzékelőt igényel.
Fontos részlet, hogy az eCO2 mérése mind ebben az érzékelőben, mind a CCS811-ben egy becslés, amely elsősorban a detektált hidrogén (H2) koncentrációján alapul. Vagyis ez nem a CO2 közvetlen mérése, hanem egy számított érték, amely felhasználható a környezeti trendek monitorozására és összehasonlítására, de nem alkalmas laboratóriumi használatra vagy precíz kutatásra.
Az SGP30 előnyei és alkalmazásai
- Mérési megbízhatóság és stabilitás a többszenzoros architektúrának köszönhetően.
- Ideális a levegőminőség ellenőrzésére otthonokban, irodákban, iskolai fülkékben, laboratóriumokban stb.
- Széles körben használják otthoni automatizálási rendszerekben és barkács időjárás-állomásokban.
- Könnyű integráció olyan platformokkal, mint az Arduino, ESP32, Raspberry Pi és hasonlók.
- A legtöbb nyelvhez elérhető szoftverkönyvtárak.
- Tartalmaz rajzot, csatlakozási példákat és támogatást a technikai platformokon.
Főbb különbségek az SGP30 és a CCS811 között
Bár mindkét érzékelő ugyanazon alapelven működik, van néhány fontos különbség, amelyet érdemes szem előtt tartani, amikor kiválasztja, melyiket valósítja meg a projektjében:
- Az SGP30 nem igényel órajel-nyújtó jeleket., egy olyan funkció, amely jelentősen leegyszerűsíti a kapcsolatokat azokkal a mikrovezérlőkkel, amelyek nem támogatják ezt a kommunikációs típust.
- A CCS811 esetében további hardveres szempontok merülhetnek fel a stabil I2C kommunikáció biztosítása érdekében. akár alapvető táblákat, akár minimalista rendszereket használsz.
- Pontosság szempontjából mindkét érzékelő indikatív, de megbízható értékeket kínál a környezeti monitorozáshoz., az SGP30 pedig a belső mikrovezérlőjének köszönhetően kissé megelőzi a stabilitást és a kalibrálás egyszerűségét.
- Mindkét esetben az eCO2 referenciaérték kiszámított érték, és nem felel meg a tényleges CO2-mérésnek. az adott gázra jellemző optikai vagy kémiai érzékelőkön alapul.
Mérési és kalibrációs tartományok
Mindkét érzékelő részletes TVOC (milliomodrészben) és eCO2 (milliomodrészben) értékeket szolgáltat. Mindkettő tipikus tartománya 0 és 60.000 1.000 között van, bár tipikus otthoni és irodai környezetben a TVOC-értékek gyakran jóval 2 ppb alatt vannak, az eCO400-értékek pedig 2.000 és XNUMX ppm között.
A maximális pontosság elérése érdekében, különösen környezeti vizsgálatok esetén, elengedhetetlen az érzékelő kalibrálása ismert források használatával. Ez a kalibrálás kompenzálja a gyártási folyamattal és az érzékelő öregedésével kapcsolatos apró eltéréseket.
Projektintegráció és kompatibilitás
Mind az SGP30, mind a CCS811 integrálva van olyan népszerű márkák fejlesztőkártyáiba, mint az Adafruit, a SparkFun és mások, így még könnyebben integrálhatók barkácsprojektekbe. Általában kis NYÁK-okra szerelik őket, amelyek tartalmaznak egy feszültségszabályozót és egy logikai szintátalakítót, lehetővé téve a közvetlen csatlakozást 3.3 V-os vagy 5 V-os mikrovezérlőkhöz.
Mindkét érzékelőhöz az I2C protokollt választották, így szinte minden jelenlegi platformmal kompatibilisek. Ezenkívül a körülöttük lévő nagy közösségek garantálják a használatra kész könyvtárakat és kódpéldákat, valamint az elektronikus kapcsolási rajzokat és oktatási segédanyagokat olyan platformokon, mint a GitHub vagy a Fritzing.
A páratartalom-kompenzáció előnyei
Egy gyakran figyelmen kívül hagyott, de nagyon releváns szempont a környezeti páratartalom hatása az illékony szerves vegyületek mérésére. A lehető legnagyobb pontosság elérése érdekében az SGP30 lehetővé teszi a páratartalom-kompenzáció beállítását az I2C buszon keresztül küldött %RH (relatív páratartalom) értékek segítségével.
Így, ha van egy további páratartalom-érzékelője, beállíthatja a méréseket és minimalizálhatja a légköri változások okozta hibákat.
Korlátozások és helyes használati gyakorlatok
Fontos megjegyezni, hogy az MOX szenzorok, bár kiválóak trendek és benchmarkok készítéséhez, méréseikben némi változékonyságot mutatnak. Ezért kritikus felhasználásokhoz időszakos kalibrálásra van szükség, és ha a cél a levegőminőség tudományos vagy szabályozási szintű ellenőrzése, akkor kifejezetten a CO2 mérésére szolgáló optikai érzékelőket kell használni.
Az otthoni, oktatási és környezeti szabályozási alkalmazások túlnyomó többségéhez azonban mind az SGP30, mind a CCS811 praktikus, költséghatékony és könnyen hozzáférhető megoldást kínál. Energiafogyasztásuk minimális, és minimális karbantartási igény mellett a nap 24 órájában, a hét minden napján működnek.
Dokumentáció és források elérhetők
Ezen érzékelők egyik nagy erőssége a rendelkezésre álló kiterjedt dokumentáció. A csatlakoztatási útmutatóktól kezdve a lépésről lépésre bemutatott kézikönyveken, a különböző programozási nyelveken írt példákon át egészen a saját NYÁK-lap készítéséhez szükséges forrásokig, mint például a Fritzing vagy az EagleCAD. Az olyan márkák, mint az Adafruit és a SparkFun, keményen dolgoztak azon, hogy az ökoszisztéma használata könnyebb legyen, oktatóanyagokat, támogatói fórumokat és bemutató videókat biztosítva.
Az Arduino, ESP8266, ESP32, MicroPython stb. számára elérhető könyvtárak lehetővé teszik, hogy gyakorlatilag az első perctől kihasználd az érzékelő előnyeit, valós idejű mérési, adatnaplózási és grafikus megjelenítési példákkal. Mindez lehetővé teszi mind a kezdők, mind a szakértők számára, hogy gyorsan előrehaladjanak projektjeikkel anélkül, hogy túlzott időt kellene fektetniük a technikai konfigurációkba.
Kinek ajánlottak ezek az érzékelők?
Ezek az érzékelők tökéletesek elektronikai hobbi rajongók, gyártók, diákok, tanárok és még környezetmérnöki szakemberek számára is, akik egyszerű megoldást keresnek a beltéri levegőminőség trendjeinek és változásainak monitorozására. Ideálisak akkor is, ha riasztórendszert szeretne integrálni (például az automatikus szellőztetés vezérléséhez), környezeti adatokat rögzíteni, tantermi tanulmányokat végezni, vagy az irodai légkört figyelni.
Kis méretüknek és könnyű használatuknak köszönhetően diszkréten bárhová telepíthetők, az elektronikai doboztól kezdve a 3D nyomtatott házakig. Alacsony költségük miatt megvalósítható több érzékelő telepítése egy otthon, iroda vagy vállalkozás különböző pontjain, hogy teljes környezeti térképet kapjunk.
Az ideális érzékelő kiválasztása a projekthez
Bár mindkét érzékelő több mint megfelelő a legtöbb projekthez, a legmegfelelőbb kiválasztása számos tényezőtől függ:
- Az integráció egyszerűsége és megbízhatósága: Az SGP30-at gyakran előnyben részesítik olyan projektekben, ahol maximális megbízhatóságra van szükség, és az I2C-vel kapcsolatos bonyodalmak nem kívánatosak.
- Elérhetőség és költség: A CCS811 nagyon népszerű a jó ár-érték aránya és a piacon elérhető nagyszámú kompatibilis alaplap miatt.
- Pontossági és kalibrációs igények: Ha maximális pontosságot és a környezeti hatások kompenzálásának lehetőségét keresi, az SGP30 kiemelkedik a CCS811 közül.
Mindkét érzékelő tökéletesen működhet együtt ugyanabban a rendszerben, kihasználva egymás erősségeit összehasonlító vizsgálatok vagy keresztellenőrzések elvégzéséhez.
Végső soron mind az SGP30, mind a CCS811 demokratikus hozzáférést biztosít a levegőminőség-monitorozáshoz, elősegítve azokat a projekteket, amelyek nemcsak a komfortérzetet javítják, hanem pozitív hatással lehetnek a hosszú távú egészségre is. A funkcióinak, korlátainak és képességeinek megértése kulcsfontosságú ahhoz, hogy a legtöbbet hozhassa ki belőle, és most már minden szükséges információval rendelkezik ahhoz, hogy kiválassza és integrálja az Önnek legmegfelelőbb modellt.
