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 الکتریک 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 SCD40-D-R1
سنسور SCD4x یک سنسور CO2 است که بر اساس اصل فوتوآکوستیک و فناوری PAsens و CMOSens ساخته شده و به همین دلیل دارای دقتی بالا، قیمتی بی‌نظیر و سایز کوچکی میباشد. در این سنسور از یک سنسور رطوبت و دما SHT4x داخلی برای جبران سازی و ترمیم سیگنال‌های داخلی سنسور استفاده شده است. SCD4x سیستم های تهویه هوشمند را قادر می سازد تا تهویه را به کم مصرف ترین و مناسبت ترین حالت ممکن تنظیم کنند. علاوه بر این، مانیتورهای کیفیت هوای داخلی و سایر دستگاه‌های به هم پیوسته مبتنی بر SCD4x می‌توانند به حفظ غلظت CO2 پایین برای یک محیط سالم و سازنده کمک کنند.
کاربردها
مشخصات فنی
- CO2 monitoring applications
Output Type: Digital-I2C
Detection Range: 0 to 40000 ppm
For more specifications, please refer to datasheet
ویژگی‌های ماژول SCD40-D-R1
User-selectable module power supply voltage between 3V3 and 5V
On Board, ON/OFF LED indicator
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 SCD40-D-R1
ماژول GebraBit SCD40-D-R1، ماژول فوتوآکوستیک NDIR اندازه گیری CO2 است که با ولتاژهای تغذیه 3V3 و 5V کار می کند. کاربران می توانند به راحتی با استفاده از جامپر سلکتور VDD SEL ولتاژ تغذیه مورد نظر خود را از بین دو ولتاژ نام برده شده انتخاب کنند. همچنین کاربران می توانند از طریق پروتکل I2C با ماژول ارتباط برقرار کنند.
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 SCD40-D-R1 و ارایه دسترسی به پین های سیگنال های ارتباطی و تغذیه سنسور، محق ساخته است.
کافیست ماژول GebraBit SCD40-D-R1 را در BreadBoard قرار داده سپس با اعمال ولتاژ مورد نیاز ، ماژول GebraBit SCD40-D-R1 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 SCD40-D-R1 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 SCD40-D-R1 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 SCD40-D-R1
ای سی اصلی این ماژول بوده که وظیفه‌ی اندازه‌گیری CO2 را برعهده دارد و در مرکز 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 5V و 3V3 انتخاب میشود.
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 SCD40-D-R1
پین های تغذیه
- 3V3 و5V: این پین ها می‌توانند با توجه به وضعیت جامپرسلکتورVDDSEL ،تغذیه اصلی سنسور و سطح منطق (Logic Level) ارتباط دییجیتال (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 5V 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 5V یا 3V3 استفاده کنید. این پین با یک مقاومت پول آپ (Pull Up) شده است.
اتصال به پردازنده
اتصال I2C با GebraBit STM32F303
برای اتصال I2C ماژول GebraBit SCD40-D-R1 به 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 SCD40-D-R1را به پین “3V3” خروجی ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم قرمز)
- پین “GND” ماژول SCD40-D-R1 را به پین “GND” ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم سیاه)
- پین “SCL” ماژول SCD40-D-R1 را به پین PB8 ماژول میکروکنترلر (SCL) متصل کنید.(سیم آبی)
- پین “SDA” ماژول SCD40-D-R1 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 SCD40-D-R1 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 SCD40-D-R1 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 SCD40-D-R1 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 SCD40-D-R1 به ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:
- پین 5V ماژول SCD40-D-R1 را به پین 5V خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
- پین GND ماژول SCD40-D-R1 را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
- پین SCL ماژول SCD40-D-R1 را به پین A5 برد ARDUINO UNO( (SCLمتصل کنید.(سیم آبی)
- پین SDA ماژول SCD40-D-R1 را به پین A4 برد ARDUINO UNO( (SDAمتصل کنید.(سیم نارنجی)
نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود: