سنسور دی اکسید کربن یا سنسور CO2 ابزاری برای اندازه گیری گاز دی اکسید کربن است. رایج ترین انواع سنسورهای CO2، سنسورهای گاز مادون قرمز (NDIR) و سنسورهای گاز شیمیایی هستند. اندازه گیری دی اکسید کربن در نظارت بر کیفیت هوای داخل ساختمان، عملکرد ریه ها به شکل دستگاه کاپنوگراف و بسیاری از فرآیندهای صنعتی، حائز اهمیت میباشد.
سنسورهای NDIR سنسورهای طیفی برای تشخیص CO2 در یک محیط گازی هستند که اجزای اصلی آنها عبارتند از یک منبع مادون قرمز، یک لوله نور، یک فیلتر تداخل (طول موج) و یک آشکارساز مادون قرمز. گاز به داخل لوله نور پمپاژ می شود و توسط المانهای الکتریکی به کار رفته در آن بخش، طول موج مشخصه نور، اندازه گیری میشود. معمولا بهترین آنها ، دارای حساسیت 20~50 PPM هستند.
مروری بر سنسور USEQGSEAC82180
سنسورهای پیرو الکتریک IR دیجیتال فیلم نازک QGS KEMET که برای تشخیص و اندازه گیری غلظت گاز طراحی شده اند به دلیل حساسیت بالا، زمان پاسخ سریع و محدوده دینامیکی بالا، گازهای هدف را به سرعت و با دقت تشخیص میدهند.
این سنسور همچنین دارای SNR بالا و پروتکل ارتباطی I2C بوده و امکان تنظیم و کالیبراسیون آسان را فراهم می کند.
از دیگر ویژگی‌های این سنسور میتوان به بهره و فیلتر قابل برنامه ریزی و گزینه های مختلف فیلتر نوری نیز اشاره کرد. این حسگرها را می توان به صورت سری خطی به یکدیگر متصل کرد تا امکان نمونه برداری همگام از چند دستگاه را فراهم کند.
کاربردها
مشخصات فنی
Gas and gas flues
HVAC (refrigerant or CO2-driven ventilation system)
Industrial process and safety
Medical capnography and anesthesia
Output Type: Digital-I2C
Filter: 4.26um, BW: 180nm, Gas: CO2
For more specifications, please refer to datasheet
ویژگی‌های ماژول USEQGSEAC82180
User-selectable module power supply voltage between 3V3 and 5V
On Board, ON/OFF LED indicator
On Board LED indicator for module interrupt
Access to interrupt pin of the sensor
GebraBit Pin Compatible with GEBRABUS
It can be used as a daughter board of GebraBit MCU Modules
Featuring Castellated pad (Assembled as SMD Part)
Separatable screw parts to reduce the size of the board
Package: GebraBit small (36.29mm x 32.72mm)
ماژول GebraBit USEQGSEAC82180
ماژول GebraBit USEQGSEAC82180، یک ماژول اندازه گیری CO2 NDIR فوتوآکوستیک است که با ولتاژهای تغذیه 3V3 و 5V کار می کند و کاربران می توانند به راحتی ولتاژ مورد نظر خود را با استفاده از جامپر تعبیه شده روی ماژول، انتخاب کنند.
از طریق پروتکل I2C میتوان با این ماژول ارتباط برقرار کرد. به علاوه، کاربران می توانند از طریق ماژول GebraBit USEQGSEAC82180 به پین وقفه (INT) سنسور USEQGSEAC82180 دسترسی داشته باشند.
با توجه به دشواری دستسرسی به پین های سنسور،کاربر برای توسعه سخت افزاری و البته توسعه نرم افزاری سنسور،نیاز به یک مدار راه انداز و درایور دارد.GebraBit برای راحتی کاربران این امر را با پیاده سازی مدار سنسور USEQGSEAC82180 و ارایه دسترسی به پین های سنسور، محق ساخته است.
کافیست ماژول GebraBit USEQGSEAC82180 را در BreadBoard قرار داده سپس با اعمال ولتاژ مورد نیاز ، ماژول GebraBit USEQGSEAC82180 را با هریک از برد های اردوینو، رزبری پای ، دیسکاوری و مخصوصا ماژول GebraBit STM32F303 یا GebraBit ATMEGA32 که پیشنهاد ما استفاده از ماژول های توسعه میکروکنترلری GebraBit هست،راه اندازی و دیتا را دریافت کنید.
دلیل پیشنهاد ما در راه اندازی ماژول GebraBit USEQGSEAC82180 با ماژول های توسعه میکروکنترلری GebraBit مانند GebraBit STM32F303 یا GebraBit ATMEGA32 ،وجود رگولاتور داخلی 3V3 در آنها و سازگاری ترتیب پین های همه ماژول های GebraBit با هم بوده(استاندارد GEBRABUS) که فقط کافیست ماژول GebraBit USEQGSEAC82180 را مانند تصویر بالا در سوکت مربوطه قرار داده و بدون نیاز به سیم کشی ،ماژول سنسور مورد نظر را توسعه دهید.
معرفی بخش های ماژول
سنسور USEQGSEAC82180
ای سی اصلی این ماژول بوده که در بالای ماژول قرار گرفته و مدار ان طراحی شده است.
جامپر VDD SEL
با توجه به وضعیت مقاومت 0R این جامپر ، ولتاژ اصلی تغذیه سنسور از بین 1V8 و 3V3 انتخاب میشود.
LED وقفه
یکLED اختصاصی برای پین وقفه روی ماژول در نظر گرفته شده است که با تغییر وضعیت وقفه با توجه به دیتاشیت سنسور، وضعیت LED نیز تغییر میکند.
LED تغذیه
با توجه به وضعیت جامپر VDD SEL و اعمال ولتاژ به ماژول توسط پین مربوطه، LED ماژول روشن می شود.
پین‌های ماژول GebraBit USEQGSEAC82180
پین های تغذیه
- 3V3 و1V8: این پین ها می توانند با توجه به وضعیت جامپرسلکتورVDDSEL ،تغذیه اصلی سنسور و سطح منطق (Logic Level) ارتباط دیجیتال (I2C ) سنسور را تامین کنند.
- GND : این پین زمین مشترک برای تغذیه و سطح منطق(Logic Level) سنسور می باشد.
پین های I2C
- SDA : این پین، پین دیتای ارتباط I2C می باشد، که به پین دیتای متناظر در میکروکنترلر(پردازنده) ، متصل می شود. با توجه به وضعیت جامپر VDD SEL، می توانید از سطح منطقی با ولتاژ 1V8 یا 3V3 استفاده کنید. این پین با یک مقاومت پول آپ (Pull Up) شده است.
- SCL : این پین، پین کلاک ارتباط I2C می باشد، که به پین کلاک متناظر در میکروکنترلر(پردازنده) ، متصل می شود. با توجه به وضعیت جامپر VDD SEL، می توانید از سطح منطقی با ولتاژ 1V8 یا 3V3 استفاده کنید. این پین با یک مقاومت پول آپ (Pull Up) شده است.
دیگر پین ها
- CLK : این پین، پین کلاک سنسور بوده که در صورت استفاده همزمان چند دیوایس، پین کلاک همه آنها به هم متصل میشود. این پین به طور پیش فرض یک پین خروجی برای سنسور میباشد.
- CS : این پین، پین Chip Select برای ارتباط با ماژول(سنسور) می باشد، که میتواند توسط میکروکنترلر کنترل و یا به Vsupply متصل شود.
- SYC : این پین، پین سینک سنسور بوده که در صورت استفاده همزمان چند دیوایس، استفاده میشود. این پین، پینی active low بوده و به طور پیش فرض یک پین خروجی برای سنسور میباشد.
- INT : این پین، پین وقفه‌ی سنسور و یک پین active low میباشد. کاربران باید هر زمان که دیتایی در بافر FIFO وجود دارد (Normal Operation Mode) یا در صورت وجود مادون قرمز (Sleep Mode) این پین را با توجه به دیتاشیت تنظیم کنند.
اتصال به پردازنده
اتصال I2C با GebraBit STM32F303
برای اتصال I2C ماژول GebraBit USEQGSEAC82180به ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 بعد از تعریف کردن SDA و SCL روی پین های PB9 و PB8 (برای راحتی کار در STMCUBEMX)مراحل زیر را دنبال کنید:
- پین “3V3” ماژول USEQGSEAC82180را به پین “3V3” خروجی ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم قرمز)
- پین “GND” ماژول USEQGSEAC82180 را به پین “GND” ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم سیاه)
- پین “SCL” ماژول USEQGSEAC82180 را به پین PB8 ماژول میکروکنترلر (SCL) متصل کنید.(سیم آبی)
- پین “SDA” ماژول USEQGSEAC82180 را به پین PB9 ماژول میکروکنترلر (SDA) متصل کنید.(سیم زرد)
نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود:
توجه: با توجه به اینکه پین PA14 ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 برای پروگرام کردن میکروکنترلر استفاده میشود،تنظیم I2C بر روی پین های PA14 و PA15 در این ورژن مقدور نمی باشد،لذا در اتصال I2C به ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 در این ورژن ، ماژول GebraBit USEQGSEAC82180 نمی تواند به صورت Pin to Pin بر روی آن قرار گیرد.
اتصال I2C با GebraBit ATMEGA32A
با توجه به اینکه پین های I2C میکروکنترلر ATMEGA32A بر اساس استاندارد GEBRABUS متناظر با پین های I2C دیگر ماژول های GEBRABIT می باشد، ماژول GebraBit USEQGSEAC82180 را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول GebraBit ATMEGA32A قرار داده I2C ارتباط برقرار کنید. در اینجا برای درک بهتر،اتصال جداگانه این دو ماژول نمایش داده شده است:
توجه: در صورت استفاده از ماژول‌های میکروکنترلریGebraBit توجه داشته باشید که جامپر سلکتورهای ماژول GebraBit USEQGSEAC82180 روی “3V3” باشد تا راحت تر بتوانید با گرفتن ولتاژ”3V3” از ماژول میکروکنترلری ، ماژول سنسور مورد نظر را راه اندازی کنید.
اتصال I2C با ARDUINO UNO
برای اتصال I2C ماژول GebraBit USEQGSEAC82180 به ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:
- پین 3V3 ماژول USEQGSEAC82180 را به پین 3V3 خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
- پین GND ماژول USEQGSEAC82180را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
- پین SCL ماژول USEQGSEAC82180 را به پین A5 برد ARDUINO UNO( (SCLمتصل کنید.(سیم آبی)
- پین SDA ماژول USEQGSEAC82180 را به پین A4 برد ARDUINO UNO( (SDAمتصل کنید.(سیم نارنجی)
نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود: