Ang interes sa air quality sensors at volatile organic compound (VOC) detection ay lumaki nang malaki sa mga nakalipas na taon, dulot ng mga alalahanin tungkol sa kalusugan at kagalingan sa mga panloob na kapaligiran. Sa partikular, ang mga modelong SGP30 at CCS811 ay nagtatag ng kanilang mga sarili bilang mga benchmark sa mga proyekto ng home automation, mga istasyon ng lagay ng panahon sa bahay, pagsubaybay sa kapaligiran, at mga electronic na pang-edukasyon.
Gayunpaman, mayroong isang malaking kakulangan ng naa-access, malinaw, at tunay na kapaki-pakinabang na impormasyon na nagpapaliwanag, naghahambing, at tumutulong sa iyong gumawa ng matalinong mga pagpipilian sa pagitan ng dalawang sensor.
Sa artikulong ito, hatid namin sa iyo ang pinakakomprehensibo, maaasahan, at napapanahon na impormasyon sa mga sensor ng SGP30 at CCS811 VOC. Matutuklasan mo kung paano gumagana ang mga ito, ang kanilang mga natatanging feature, praktikal na aplikasyon, mga tip sa paggamit, teknikal na aspeto, at mga detalyeng hindi karaniwang makikita sa mga pangunahing paglalarawan ng tindahan. Kung naghahanap ka ng detalyadong gabay para masulit ang pagsukat ng kalidad ng hangin, ito ang lugar para sa iyo...
Bakit sukatin ang mga VOC at eCO2 sa loob ng bahay?
Ang pagkakaroon ng mga VOC (volatile organic compounds) sa mga saradong kapaligiran ay kadalasang nauugnay sa mga carpet, muwebles, mga produktong panlinis, kalan, usok, at iba pang gamit sa bahay. Ang mga sangkap na ito, bagaman tila hindi nakakapinsala, ay maaaring makaapekto sa kalusugan ng mga tao sa mahabang panahon, na nagdudulot ng mga problema sa paghinga, allergy, o pananakit ng ulo.
Ang pagsukat ng mga antas ng eCO2 (katumbas ng carbon dioxide) at TVOC ay mahalaga para sa paggawa ng mga desisyon tungkol sa bentilasyon, pag-renew ng hangin, at pagpapabuti ng kaginhawaan sa kapaligiran.
Ipinapakilala ang mga sensor ng SGP30 at CCS811
Ang SGP30 at CCS811 ay mga digital sensor na may kakayahang sukatin ang mga konsentrasyon ng VOC at nagbibigay ng pagtatantya ng eCO2, na nagpapadali sa pagsubaybay sa kalidad ng hangin sa loob ng bahay sa mga proyekto ng electronics at IoT. Ang parehong mga modelo ay ginawa ng mga kilalang kumpanya (Sensirion para sa SGP30 at AMS para sa CCS811) at tugma sa halos anumang modernong microcontroller salamat sa kanilang mga digital na interface.
- SGP30: Ganap na pinagsamang multi-pixel sensor, na may MOX (metal oxide) na teknolohiya at sarili nitong microcontroller. Malawakang ginagamit para sa katumpakan nito at kadalian ng pagsasama.
- CCS811: Digital sensor na may teknolohiyang MOX at pagtatantya ng eCO2, malawakang ginagamit sa mga sistemang mababa ang pagkonsumo at may mahusay na ratio ng kalidad/presyo.
Operasyon at pinagbabatayan na teknolohiya
Ang parehong mga sensor ay gumagamit ng teknolohiya ng MOX, na binubuo ng isang maliit na chip na pinahiran ng isang metal oxide na materyal (karaniwan ay tin dioxide). Kapag ang mga VOC sa hangin ay nakipag-ugnayan sa aktibong ibabaw, binabago nila ang resistensya ng kuryente nito, na nagpapahintulot sa konsentrasyon ng mga compound na naroroon na mahinuha.
Ang SGP30 ay namumukod-tangi para sa pagsasama ng maraming elemento ng sensor sa isang pakete. Nagbibigay ito sa iyo ng higit na kakayahang tumukoy ng mga uso at paghambingin ang kalidad ng hangin sa mas matatag na paraan. Ang CCS811, sa kabilang banda, ay gumagamit ng katulad na prinsipyo ng pagsukat at may kakayahang tumpak na ibalik ang mga pagbabasa ng TVOC at eCO2, bagama't may ilang mga limitasyon kumpara sa SGP30.
Mga pangunahing teknikal na tampok ng SGP30
- Ganap na digital, I2C na koneksyon, tugma sa 3.3V at 5V.
- Karaniwang katumpakan ng pagsukat na 15% sa mga ipinapakitang halaga.
- May kakayahang makita ang mga konsentrasyon ng eCO2 mula 0 hanggang 60.000 ppm.
- Pagsusukat ng TVOC mula 0 hanggang 60.000 ppb (mga bahagi kada bilyon).
- Hindi nangangailangan ng pag-stretch ng I2C na orasan, pinapadali ang komunikasyon sa mga pangunahing microcontroller.
- May kasamang panloob na microcontroller na namamahala sa pagpapakain, pagkalkula at kompensasyon ng mga sukat.
- Pinapayagan ang pag-calibrate batay sa mga kilalang mapagkukunan, na nagbibigay-daan para sa mas maaasahang mga halaga na makuha sa mahabang panahon.
- Nagbibigay ng kabayaran sa halumigmig upang maayos ang mga pagbabasa, na nangangailangan ng panlabas na relative humidity sensor.
Ang isang mahalagang detalye ay ang pagsukat ng eCO2, kapwa sa sensor na ito at sa CCS811, ay isang pagtatantya na pangunahing nakabatay sa konsentrasyon ng hydrogen (H2) na nakita. Iyon ay, ito ay hindi isang direktang pagsukat ng CO2, ngunit sa halip ay isang kinakalkula na halaga na maaaring magamit upang subaybayan ang mga uso sa kapaligiran at ihambing ang mga ito, ngunit hindi angkop para sa paggamit ng laboratoryo o tumpak na pananaliksik.
Mga kalamangan at aplikasyon ng SGP30
- Ang pagiging maaasahan at katatagan ng pagsukat salamat sa multi-sensor architecture nito.
- Tamang-tama para sa pagsubaybay sa kalidad ng hangin sa mga tahanan, opisina, cubicle ng paaralan, laboratoryo, atbp.
- Malawakang ginagamit sa mga home automation system at DIY weather station.
- Madaling pagsasama sa mga platform tulad ng Arduino, ESP32, Raspberry Pi at katulad nito.
- Available ang mga software library para sa karamihan ng mga wika.
- May kasamang diagram, mga halimbawa ng koneksyon at suporta sa mga teknikal na platform.
Mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng SGP30 at CCS811
Bagama't pareho ang pangunahing prinsipyo ng parehong sensor, may ilang mahahalagang pagkakaiba na dapat tandaan kapag pumipili kung alin ang ipapatupad sa iyong proyekto:
- Ang SGP30 ay hindi nangangailangan ng mga signal na lumalawak sa orasan., isang tampok na lubos na pinapasimple ang mga koneksyon sa mga microcontroller na hindi sumusuporta sa ganitong uri ng komunikasyon.
- Ang CCS811 ay maaaring mangailangan ng ilang karagdagang pagsasaalang-alang sa hardware upang matiyak ang matatag na komunikasyon ng I2C. kung gumagamit ka ng mga pangunahing board o minimalist na sistema.
- Sa mga tuntunin ng katumpakan, ang parehong mga sensor ay nag-aalok ng mga nagpapahiwatig ngunit maaasahang mga halaga para sa pagsubaybay sa kapaligiran., na bahagyang nauuna ang SGP30 sa katatagan at kadalian ng pagkakalibrate salamat sa panloob na microcontroller nito.
- Sa parehong mga kaso, ang sanggunian ng eCO2 ay kinakalkula at hindi tumutugma sa isang aktwal na pagsukat ng CO2. batay sa optical o chemical sensors na partikular sa gas na ito.
Mga saklaw ng pagsukat at pagkakalibrate
Ang parehong mga sensor ay nagbibigay ng detalyadong mga halaga ng TVOC (sa mga bahagi bawat bilyon) at eCO2 (sa mga bahagi bawat milyon). Ang karaniwang hanay para sa pareho ay nasa pagitan ng 0 at 60.000, bagama't sa karaniwang mga kapaligiran sa bahay at opisina, ang mga halaga ng TVOC ay madalas na naitala nang mas mababa sa 1.000 ppb at ang mga halaga ng eCO2 ay nasa pagitan ng 400 at 2.000 ppm.
Upang makamit ang pinakamataas na katumpakan, lalo na kung ginagamit para sa mga pag-aaral sa kapaligiran, mahalagang i-calibrate ang sensor gamit ang mga kilalang mapagkukunan. Binabayaran ng pagkakalibrate na ito ang maliliit na paglihis na nauugnay sa proseso ng pagmamanupaktura at pagtanda ng sensor.
Pagsasama ng proyekto at pagiging tugma
Parehong isinama ang SGP30 at CCS811 sa mga development board mula sa mga sikat na brand gaya ng Adafruit, SparkFun, at iba pa, na ginagawang mas madaling isama ang mga ito sa mga proyekto ng DIY. Karaniwang naka-mount ang mga ito sa maliliit na PCB na may kasamang voltage regulator at logic level converter, na nagbibigay-daan sa direktang koneksyon sa 3.3V o 5V microcontrollers.
Ang I2C protocol ay pinili para sa parehong mga sensor, na tinitiyak ang pagiging tugma sa halos anumang kasalukuyang platform. Bilang karagdagan, ginagarantiyahan ng malalaking komunidad na nakapaligid sa kanila ang mga handa nang gamitin na mga aklatan at mga halimbawa ng code, pati na rin ang mga electronic schematics at mga mapagkukunan ng pagtuturo sa mga platform tulad ng GitHub o Fritzing.
Mga kalamangan ng kompensasyon ng kahalumigmigan
Ang isang madalas na binabalewala, ngunit napaka-kaugnay, na aspeto ay ang impluwensya ng ambient humidity sa mga sukat ng pabagu-bago ng isip na mga organic compound. Upang makamit ang pinakamataas na posibleng katumpakan, pinapayagan ng SGP30 na maitakda ang kompensasyon ng halumigmig sa pamamagitan ng pagpapadala ng mga halaga ng %RH (relative humidity) sa I2C bus.
Sa ganitong paraan, kung mayroon kang karagdagang humidity sensor, maaari mong ayusin ang mga sukat at bawasan ang mga error na dulot ng mga pagkakaiba-iba sa kapaligiran.
Mga limitasyon at mahusay na kasanayan sa paggamit
Mahalagang tandaan na ang mga MOX sensor, habang mahusay para sa trending at benchmarking, ay nagpapakita ng ilang pagkakaiba-iba sa mga sukat. Samakatuwid, para sa mga kritikal na paggamit, kinakailangan ang pana-panahong pagkakalibrate, at kung ang layunin ay subaybayan ang kalidad ng hangin sa antas na pang-agham o regulasyon, dapat gamitin ang mga optical sensor na partikular na nakatuon sa pagsukat ng CO2.
Para sa karamihan ng mga application sa tahanan, pang-edukasyon, at pangkalikasan, gayunpaman, parehong nag-aalok ang SGP30 at CCS811 ng praktikal, cost-effective, at madaling ma-access na solusyon. Ang kanilang pagkonsumo ng enerhiya ay minimal at maaari silang gumana 24/7 na may kaunting mga kinakailangan sa pagpapanatili.
Available ang dokumentasyon at mga mapagkukunan
Ang isa sa mga mahusay na lakas ng mga sensor na ito ay ang malawak na dokumentasyon na magagamit. Mula sa mga gabay sa koneksyon, step-by-step na manual, mga halimbawa sa iba't ibang programming language, hanggang sa mga mapagkukunan tulad ng Fritzing o EagleCAD para sa paglikha ng iyong sariling PCB. Ang mga tatak tulad ng Adafruit at SparkFun ay nagsumikap nang husto upang gawing mas madaling gamitin ang ecosystem, na nagbibigay ng mga tutorial, mga forum ng suporta, at mga demonstration na video.
Ang mga aklatan na magagamit para sa Arduino, ESP8266, ESP32, MicroPython, atbp., ay nagbibigay-daan sa iyo na samantalahin ang sensor mula sa unang minuto, na may mga halimbawa ng real-time na pagsukat, pag-log ng data, at graphical na pagpapakita. Ang lahat ng ito ay nagbibigay-daan sa parehong mga baguhan at eksperto na mabilis na isulong ang kanilang mga proyekto nang hindi namumuhunan ng labis na oras sa mga teknikal na pagsasaayos.
Para kanino inirerekomenda ang mga sensor na ito?
Ang mga sensor na ito ay perpekto para sa mga mahilig sa electronics, mga gumagawa, mga mag-aaral, mga guro, at kahit na mga propesyonal sa environmental engineering na naghahanap ng isang simpleng solusyon upang masubaybayan ang mga uso at mga pagkakaiba-iba sa panloob na kalidad ng hangin. Mainam din ang mga ito kung gusto mong magsama ng alert system (halimbawa, para makontrol ang awtomatikong bentilasyon), magrekord ng data sa kapaligiran, magsagawa ng mga pag-aaral sa silid-aralan, o subaybayan ang kapaligiran sa isang opisina.
Dahil sa kanilang maliit na sukat at kadalian ng paggamit, maaari silang maingat na mai-install kahit saan, mula sa isang electronics box hanggang sa isang 3D-printed na enclosure. At dahil sa mababang halaga nito, posible na mag-install ng ilang sensor sa iba't ibang punto sa isang bahay, opisina, o negosyo upang makakuha ng kumpletong mapa ng kapaligiran.
Pagpili ng perpektong sensor para sa iyong proyekto
Bagama't ang parehong mga sensor ay higit pa sa sapat para sa karamihan ng mga proyekto, ang pagpili ng pinaka-angkop na isa ay nakasalalay sa ilang mga kadahilanan:
- Dali at katatagan ng pagsasama: Ang SGP30 ay madalas na ginusto sa mga proyekto kung saan ang pinakamataas na pagiging maaasahan ay kinakailangan at ang mga komplikasyon sa I2C ay hindi ninanais.
- Availability at gastos: Ang CCS811 ay napakapopular dahil sa magandang price-performance ratio nito at ang malaking bilang ng mga compatible na motherboard na available sa merkado.
- Mga pangangailangan sa katumpakan at pagkakalibrate: Kung naghahanap ka ng maximum na katumpakan at ang kakayahang magbayad para sa mga epekto sa kapaligiran, ang SGP30 ay namumukod-tangi sa itaas ng CCS811.
Ang parehong mga sensor ay maaaring ganap na magkakasamang mabuhay sa parehong sistema, na ginagamit ang mga lakas ng bawat isa upang magsagawa ng mga paghahambing na pag-aaral o cross-validations.
Sa huli, parehong may demokrasya ang SGP30 at CCS811 sa pagsubaybay sa kalidad ng hangin, na nagpapadali sa mga proyektong hindi lamang nagpapabuti sa kaginhawahan ngunit maaari ding magkaroon ng positibong epekto sa pangmatagalang kalusugan. Ang pag-unawa sa mga feature, limitasyon, at kakayahan nito ay susi para masulit ito, at ngayon ay nasa iyo na ang lahat ng impormasyong kailangan mo para piliin at isama ang modelong pinakaangkop sa iyo.
