Interessen for luftkvalitetssensorer og deteksjon av flyktige organiske forbindelser (VOC) har økt betydelig de siste årene, drevet av bekymringer om helse og velvære i innemiljøer. Spesielt har modellene SGP30 og CCS811 etablert seg som referanser innen hjemmeautomasjonsprosjekter, værstasjoner for hjemmet, miljøovervåking og elektronikk for utdanning.
Det er imidlertid en betydelig mangel på tilgjengelig, tydelig og virkelig nyttig informasjon som forklarer, sammenligner og hjelper deg med å ta informerte valg mellom de to sensorene.
I denne artikkelen gir vi deg den mest omfattende, pålitelige og oppdaterte informasjonen om SGP30- og CCS811 VOC-sensorene. Du vil oppdage hvordan de fungerer, deres unike funksjoner, praktiske bruksområder, brukstips, tekniske aspekter og detaljer som vanligvis ikke finnes i enkle butikkbeskrivelser. Hvis du leter etter en detaljert guide til å få mest mulig ut av luftkvalitetsmålinger, er dette stedet for deg ...
Hvorfor måle VOC-er og eCO2 innendørs?
Tilstedeværelsen av VOC-er (flyktige organiske forbindelser) i lukkede miljøer er ofte forbundet med tepper, møbler, rengjøringsprodukter, ovner, røyk og andre husholdningsartikler. Disse stoffene, selv om de tilsynelatende er ufarlige, kan påvirke folks helse på lang sikt og forårsake luftveisproblemer, allergier eller hodepine.
Måling av eCO2 (karbondioksidekvivalenter) og TVOC-nivåer er viktig for å ta beslutninger om ventilasjon, luftfornyelse og forbedring av miljøkomfort.
Introduksjon av sensorene SGP30 og CCS811
SGP30 og CCS811 er digitale sensorer som kan måle VOC-konsentrasjoner og gi et eCO2-estimat, noe som forenkler overvåking av innendørs luftkvalitet i elektronikk- og IoT-prosjekter. Begge modellene er produsert av kjente selskaper (Sensirion for SGP30 og AMS for CCS811) og er kompatible med så godt som alle moderne mikrokontrollere takket være deres digitale grensesnitt.
- SGP30: Fullt integrert flerpikselsensor med MOX-teknologi (metalloksid) og egen mikrokontroller. Mye brukt på grunn av sin presisjon og enkle integrering.
- CCS811: Digital sensor med MOX-teknologi og eCO2-estimering, mye brukt i lavforbrukssystemer og med et utmerket kvalitet/pris-forhold.
Drift og underliggende teknologi
Begge sensorene bruker MOX-teknologi, som består av en liten brikke belagt med et metalloksidmateriale (vanligvis tinndioksid). Når flyktige organiske forbindelser i luften kommer i kontakt med den aktive overflaten, endrer de dens elektriske motstand, slik at konsentrasjonen av tilstedeværende forbindelser kan utledes.
SGP30 skiller seg ut ved å integrere flere sensorelementer i én pakke. Dette gir deg større mulighet til å identifisere trender og sammenligne luftkvalitet på en mer stabil måte. CCS811 bruker derimot et lignende måleprinsipp og er i stand til å returnere TVOC- og eCO2-avlesninger nøyaktig, men med noen begrensninger sammenlignet med SGP30.
Viktige tekniske funksjoner ved SGP30
- Heldigital, I2C-tilkobling, kompatibel med 3.3 V og 5 V.
- Typisk målenøyaktighet på 15 % ved de viste verdiene.
- Kan detektere eCO2-konsentrasjoner fra 0 til 60.000 XNUMX ppm.
- TVOC-måling fra 0 til 60.000 XNUMX ppb (deler per milliard).
- Krever ikke strekking av I2C-klokken, som forenkler kommunikasjon med grunnleggende mikrokontrollere.
- Inkluderer en intern mikrokontroller som håndterer mating, beregning og kompensasjon av målinger.
- Tillater kalibrering basert på kjente kilder, noe som gjør det mulig å oppnå mer pålitelige verdier på lang sikt.
- Gir fuktighetskompensasjon for finjustering av avlesninger, som krever en ekstern relativ fuktighetssensor.
En viktig detalj er at eCO2-målingen, både i denne sensoren og i CCS811, er et estimat basert primært på konsentrasjonen av hydrogen (H2) som oppdages. Det vil si at det ikke er en direkte måling av CO2, men snarere en beregnet verdi som kan brukes til å overvåke miljøtrender og sammenligne dem, men som ikke er egnet for laboratoriebruk eller presis forskning.
Fordeler og bruksområder for SGP30
- Målepålitelighet og stabilitet takket være multisensorarkitekturen.
- Ideell for overvåking av luftkvaliteten i hjem, kontorer, skolebåser, laboratorier osv.
- Mye brukt i hjemmeautomatiseringssystemer og gjør-det-selv værstasjoner.
- Enkel integrasjon med plattformer som Arduino, ESP32, Raspberry Pi og lignende.
- Programvarebiblioteker tilgjengelig for de fleste språk.
- Inkluderer diagram, tilkoblingseksempler og støtte på tekniske plattformer.
Viktige forskjeller mellom SGP30 og CCS811
Selv om begge sensorene deler samme grunnleggende prinsipp, er det noen viktige forskjeller å huske på når du velger hvilken du skal implementere i prosjektet ditt:
- SGP30 krever ikke klokkestrekksignaler., en funksjon som i stor grad forenkler tilkoblinger med mikrokontrollere som ikke støtter denne typen kommunikasjon.
- CCS811 kan kreve noen ekstra maskinvarehensyn for å sikre stabil I2C-kommunikasjon. enten du bruker enkle kort eller minimalistiske systemer.
- Når det gjelder nøyaktighet, tilbyr begge sensorene indikative, men pålitelige verdier for miljøovervåking., med SGP30 litt foran i stabilitet og enkel kalibrering takket være den interne mikrokontrolleren.
- I begge tilfeller beregnes eCO2-referansen, og den samsvarer ikke med en faktisk CO2-måling. basert på optiske eller kjemiske sensorer som er spesifikke for denne gassen.
Måle- og kalibreringsområder
Begge sensorene gir detaljerte TVOC- (i deler per milliard) og eCO2-verdier (i deler per million). Det typiske området for begge er mellom 0 og 60.000 1.000, men i typiske hjemme- og kontormiljøer registreres TVOC-verdier ofte godt under 2 ppb og eCO400-verdier er mellom 2.000 og XNUMX ppm.
For å oppnå maksimal nøyaktighet, spesielt hvis den brukes til miljøstudier, er det viktig å kalibrere sensoren ved hjelp av kjente kilder. Denne kalibreringen kompenserer for små avvik knyttet til produksjonsprosessen og aldring av sensoren.
Prosjektintegrasjon og kompatibilitet
Både SGP30 og CCS811 er integrert i utviklingskort fra populære merker som Adafruit, SparkFun og andre, noe som gjør dem enda enklere å integrere i gjør-det-selv-prosjekter. De er vanligvis montert på små PCB-er som inkluderer en spenningsregulator og logisk nivåomformer, noe som tillater direkte tilkobling til 3.3 V eller 5 V mikrokontrollere.
I2C-protokollen er valgt for begge sensorene, noe som sikrer kompatibilitet med nesten alle nåværende plattformer. I tillegg garanterer de store fellesskapene rundt dem bruksklare biblioteker og kodeeksempler, samt elektroniske skjemaer og undervisningsressurser på plattformer som GitHub eller Fritzing.
Fordeler med fuktighetskompensasjon
Et ofte ignorert, men svært relevant, aspekt er påvirkningen av omgivelsesfuktighet på målinger av flyktige organiske forbindelser. For å oppnå høyest mulig nøyaktighet, tillater SGP30 at fuktighetskompensasjon stilles inn ved å sende %RH (relativ fuktighet)-verdier over I2C-bussen.
På denne måten kan du justere målingene og minimere feil forårsaket av variasjoner i atmosfæren hvis du har en ekstra fuktighetssensor.
Begrensninger og god brukspraksis
Det er viktig å huske at MOX-sensorer, selv om de er utmerkede for trendmåling og benchmarking, viser en viss variasjon i målingene. Derfor er periodisk kalibrering nødvendig for kritisk bruk, og hvis målet er å overvåke luftkvaliteten på et vitenskapelig eller regulatorisk nivå, må optiske sensorer som er spesielt dedikert til måling av CO2 brukes.
For de aller fleste applikasjoner for kontroll i hjemmet, utdanningssektoren og miljøet tilbyr imidlertid både SGP30 og CCS811 en praktisk, kostnadseffektiv og lett tilgjengelig løsning. Energiforbruket deres er minimalt, og de kan være i drift døgnet rundt med minimale vedlikeholdskrav.
Dokumentasjon og tilgjengelige ressurser
En av de store styrkene til disse sensorene er den omfattende dokumentasjonen som er tilgjengelig. Fra tilkoblingsguider, trinnvise manualer, eksempler i ulike programmeringsspråk, til ressurser som Fritzing eller EagleCAD for å lage ditt eget PCB. Merker som Adafruit og SparkFun har jobbet hardt for å gjøre økosystemet enklere å bruke, ved å tilby veiledninger, støtteforum og demonstrasjonsvideoer.
Bibliotekene som er tilgjengelige for Arduino, ESP8266, ESP32, MicroPython, osv., lar deg dra nytte av sensoren praktisk talt fra første minutt, med eksempler på sanntidsmåling, datalogging og grafisk visning. Alt dette gjør at både nybegynnere og eksperter raskt kan utvikle prosjektene sine uten å bruke for mye tid på tekniske konfigurasjoner.
Hvem anbefales disse sensorene for?
Disse sensorene er perfekte for elektronikkhobbyister, produsenter, studenter, lærere og til og med miljøteknikere som ser etter en enkel løsning for å overvåke trender og variasjoner i inneluftkvaliteten. De er også ideelle hvis du vil integrere et varslingssystem (for eksempel for å kontrollere automatisk ventilasjon), registrere miljødata, gjennomføre klasseromsstudier eller overvåke atmosfæren på et kontor.
Takket være den lille størrelsen og brukervennligheten kan de diskret installeres hvor som helst, fra en elektronikkboks til et 3D-printet kabinett. Og gitt den lave kostnaden, er det mulig å installere flere sensorer på forskjellige punkter i et hjem, kontor eller bedrift for å få et komplett miljøkart.
Velge den ideelle sensoren for prosjektet ditt
Selv om begge sensorene er mer enn tilstrekkelige for de fleste prosjekter, avhenger valget av den mest passende av flere faktorer:
- Enkel og robust integrering: SGP30 foretrekkes ofte i prosjekter der maksimal pålitelighet er nødvendig og komplikasjoner med I2C ikke er ønskelige.
- Tilgjengelighet og pris: CCS811 er svært populær på grunn av det gode forholdet mellom pris og ytelse og det store antallet kompatible hovedkort som er tilgjengelige på markedet.
- Nøyaktighet og kalibreringsbehov: Hvis du er ute etter maksimal nøyaktighet og muligheten til å kompensere for miljøpåvirkninger, skiller SGP30 seg ut over CCS811.
Begge sensorene kan sameksistere perfekt i samme system, og utnytte styrkene til hver av dem til å utføre sammenlignende studier eller kryssvalideringer.
Til syvende og sist har både SGP30 og CCS811 demokratisert tilgangen til luftkvalitetsovervåking, noe som har lagt til rette for prosjekter som ikke bare forbedrer komforten, men som også kan ha en positiv innvirkning på langsiktig helse. Å forstå funksjonene, begrensningene og mulighetene er nøkkelen til å få mest mulig ut av den, og nå har du all informasjonen du trenger for å velge og integrere modellen som passer deg best.
