Interessen for luftkvalitetssensorer og detektion af flygtige organiske forbindelser (VOC) er vokset betydeligt i de senere år, drevet af bekymringer om sundhed og velvære i indendørsmiljøer. Specifikt har modellerne SGP30 og CCS811 etableret sig som benchmarks inden for hjemmeautomationsprojekter, vejrstationer til hjemmet, miljøovervågning og elektronik til uddannelsesbrug.
Der er dog en betydelig mangel på tilgængelig, klar og virkelig nyttig information, der forklarer, sammenligner og hjælper dig med at træffe informerede valg mellem de to sensorer.
I denne artikel bringer vi dig den mest omfattende, pålidelige og opdaterede information om SGP30- og CCS811 VOC-sensorerne. Du vil opdage, hvordan de fungerer, deres unikke funktioner, praktiske anvendelser, brugstips, tekniske aspekter og detaljer, der normalt ikke findes i almindelige butiksbeskrivelser. Hvis du leder efter en detaljeret guide til at få mest muligt ud af luftkvalitetsmålinger, er dette stedet for dig...
Hvorfor måle VOC'er og eCO2 indendørs?
Tilstedeværelsen af flygtige organiske forbindelser (VOC'er) i lukkede miljøer er ofte forbundet med tæpper, møbler, rengøringsprodukter, komfurer, røg og andre husholdningsartikler. Disse stoffer, selvom de tilsyneladende er harmløse, kan påvirke folks helbred på lang sigt og forårsage luftvejsproblemer, allergier eller hovedpine.
Måling af eCO2 (kuldioxidækvivalent) og TVOC-niveauer er afgørende for at træffe beslutninger om ventilation, luftfornyelse og forbedring af komforten i omgivelserne.
Introduktion af SGP30- og CCS811-sensorerne
SGP30 og CCS811 er digitale sensorer, der er i stand til at måle VOC-koncentrationer og give et eCO2-estimat, hvilket letter overvågning af indeluftkvaliteten i elektronik- og IoT-projekter. Begge modeller er fremstillet af velkendte virksomheder (Sensirion til SGP30 og AMS til CCS811) og er kompatible med stort set alle moderne mikrocontrollere takket være deres digitale grænseflader.
- SGP30: Fuldt integreret multipixelsensor med MOX (metaloxid) teknologi og egen mikrocontroller. Bredt anvendt på grund af dens præcision og nemme integration.
- CCS811: Digital sensor med MOX-teknologi og eCO2-estimering, der er meget anvendt i lavforbrugssystemer og med et fremragende kvalitets-/prisforhold.
Drift og underliggende teknologi
Begge sensorer bruger MOX-teknologi, som består af en lille chip belagt med et metaloxidmateriale (normalt tindioxid). Når flygtige organiske forbindelser i luften kommer i kontakt med den aktive overflade, ændrer de dens elektriske modstand, hvilket gør det muligt at udlede koncentrationen af tilstedeværende forbindelser.
SGP30 skiller sig ud ved at integrere flere sensorelementer i et enkelt anlæg. Dette giver dig en bedre mulighed for at identificere tendenser og sammenligne luftkvaliteten på en mere stabil måde. CCS811 bruger derimod et lignende måleprincip og er i stand til præcist at returnere TVOC- og eCO2-aflæsninger, dog med visse begrænsninger sammenlignet med SGP30.
Vigtige tekniske funktioner ved SGP30
- Fuldt digital, I2C-forbindelse, kompatibel med 3.3V og 5V.
- Typisk målenøjagtighed på 15% ved de viste værdier.
- Kan detektere eCO2-koncentrationer fra 0 til 60.000 ppm.
- TVOC-måling fra 0 til 60.000 ppb (parts per milliard).
- Kræver ikke strækning af I2C-uret, der letter kommunikationen med basale mikrocontrollere.
- Inkluderer en intern mikrocontroller som styrer tilførsel, beregning og kompensation af målinger.
- Tillader kalibrering baseret på kendte kilder, hvilket giver mulighed for at opnå mere pålidelige værdier på lang sigt.
- Giver fugtighedskompensation for finjustering af aflæsninger, hvilket kræver en ekstern relativ fugtighedssensor.
En vigtig detalje er, at eCO2-målingen, både i denne sensor og i CCS811, er et estimat primært baseret på den detekterede koncentration af hydrogen (H2). Det vil sige, at det ikke er en direkte måling af CO2, men snarere en beregnet værdi, der kan bruges til at overvåge miljøtendenser og sammenligne dem, men den er ikke egnet til laboratoriebrug eller præcis forskning.
Fordele og anvendelser af SGP30
- Målepålidelighed og stabilitet takket være dens multisensorarkitektur.
- Ideel til overvågning af luftkvaliteten i hjem, kontorer, skolebåse, laboratorier osv.
- Udbredt anvendt i hjemmeautomationssystemer og gør-det-selv vejrstationer.
- Nem integration med platforme som Arduino, ESP32, Raspberry Pi og lignende.
- Softwarebiblioteker tilgængelige for de fleste sprog.
- Inkluderer diagram, tilslutningseksempler og support på tekniske platforme.
Vigtigste forskelle mellem SGP30 og CCS811
Selvom begge sensorer deler det samme grundlæggende princip, er der nogle vigtige forskelle, du skal huske på, når du vælger, hvilken du skal implementere i dit projekt:
- SGP30 kræver ikke clock-strækningssignaler., en funktion, der i høj grad forenkler forbindelser med mikrocontrollere, der ikke understøtter denne type kommunikation.
- CCS811 kan kræve yderligere hardwareovervejelser for at sikre stabil I2C-kommunikation. uanset om du bruger basale boards eller minimalistiske systemer.
- Med hensyn til nøjagtighed tilbyder begge sensorer indikative, men pålidelige værdier til miljøovervågning., hvor SGP30 er en smule foran i stabilitet og nem kalibrering takket være dens interne mikrocontroller.
- I begge tilfælde beregnes eCO2-referencen, og den svarer ikke til en faktisk CO2-måling. baseret på optiske eller kemiske sensorer specifikke for denne gas.
Måle- og kalibreringsområder
Begge sensorer giver detaljerede TVOC-værdier (i dele per milliard) og eCO2-værdier (i dele per million). Det typiske interval for begge er mellem 0 og 60.000, selvom TVOC-værdier i typiske hjemme- og kontormiljøer ofte registreres et godt stykke under 1.000 ppb, og eCO2-værdier ligger mellem 400 og 2.000 ppm.
For at opnå maksimal nøjagtighed, især hvis den bruges til miljøundersøgelser, er det vigtigt at kalibrere sensoren ved hjælp af kendte kilder. Denne kalibrering kompenserer for små afvigelser forbundet med fremstillingsprocessen og sensorens ældning.
Projektintegration og kompatibilitet
Både SGP30 og CCS811 er blevet integreret i udviklingskort fra populære mærker som Adafruit, SparkFun og andre, hvilket gør dem endnu nemmere at integrere i gør-det-selv-projekter. De er normalt monteret på små printkort, der inkluderer en spændingsregulator og en logisk niveaukonverter, hvilket muliggør direkte tilslutning til 3.3V eller 5V mikrocontrollere.
I2C-protokollen er valgt til begge sensorer, hvilket sikrer kompatibilitet med næsten alle nuværende platforme. Derudover garanterer de store fællesskaber omkring dem brugsklare biblioteker og kodeeksempler, samt elektroniske skemaer og undervisningsressourcer på platforme som GitHub eller Fritzing.
Fordele ved fugtighedskompensation
Et ofte ignoreret, men meget relevant, aspekt er indflydelsen af omgivelsesfugtighed på målinger af flygtige organiske forbindelser. For at opnå den højest mulige nøjagtighed tillader SGP30 at indstille fugtighedskompensation ved at sende %RH (relativ fugtighed) værdier via I2C-bussen.
På denne måde kan du, hvis du har en ekstra fugtighedssensor, justere målingerne og minimere fejl forårsaget af variationer i atmosfæren.
Begrænsninger og god brugspraksis
Det er vigtigt at huske, at MOX-sensorer, selvom de er fremragende til trendmåling og benchmarking, udviser en vis variation i målingerne. Derfor er periodisk kalibrering nødvendig til kritiske anvendelser, og hvis målet er at overvåge luftkvaliteten på et videnskabeligt eller lovgivningsmæssigt niveau, skal der anvendes optiske sensorer, der specifikt er dedikeret til måling af CO2.
Til langt de fleste applikationer inden for hjemmet, uddannelsesvæsenet og miljøstyring tilbyder både SGP30 og CCS811 dog en praktisk, omkostningseffektiv og lettilgængelig løsning. Deres energiforbrug er minimalt, og de kan køre døgnet rundt med minimale vedligeholdelseskrav.
Dokumentation og tilgængelige ressourcer
En af de store styrker ved disse sensorer er den omfattende dokumentation, der er tilgængelig. Fra tilslutningsvejledninger, trinvise manualer, eksempler i forskellige programmeringssprog til ressourcer som Fritzing eller EagleCAD til at lave dit eget printkort. Mærker som Adafruit og SparkFun har arbejdet hårdt for at gøre økosystemet nemmere at bruge ved at tilbyde vejledninger, supportfora og demonstrationsvideoer.
De tilgængelige biblioteker til Arduino, ESP8266, ESP32, MicroPython osv. giver dig mulighed for at udnytte sensoren praktisk fra første minut, med eksempler på realtidsmålinger, datalogning og grafisk visning. Alt dette giver både begyndere og eksperter mulighed for hurtigt at fremme deres projekter uden at investere for meget tid i tekniske konfigurationer.
Hvem anbefales disse sensorer til?
Disse sensorer er perfekte til elektronikentusiaster, producenter, studerende, lærere og endda miljøteknikere, der leder efter en simpel løsning til at overvåge tendenser og variationer i indeluftkvaliteten. De er også ideelle, hvis du vil integrere et alarmsystem (f.eks. til at styre automatisk ventilation), registrere miljødata, udføre klasseundersøgelser eller overvåge atmosfæren på et kontor.
Takket være deres lille størrelse og brugervenlighed kan de diskret installeres overalt, fra en elektronikboks til et 3D-printet kabinet. Og i betragtning af deres lave omkostninger er det muligt at installere flere sensorer på forskellige punkter i et hjem, kontor eller virksomhed for at få et komplet miljøkort.
Valg af den ideelle sensor til dit projekt
Selvom begge sensorer er mere end tilstrækkelige til de fleste projekter, afhænger valget af den mest passende af flere faktorer:
- Nem og robust integration: SGP30 foretrækkes ofte i projekter, hvor maksimal pålidelighed er påkrævet, og komplikationer med I2C ikke ønskes.
- Tilgængelighed og pris: CCS811 er meget populær på grund af sit gode pris-ydelsesforhold og det store antal kompatible bundkort, der findes på markedet.
- Nøjagtighed og kalibreringsbehov: Hvis du leder efter maksimal nøjagtighed og evnen til at kompensere for miljøpåvirkninger, skiller SGP30 sig ud fra CCS811.
Begge sensorer kan sameksistere perfekt i det samme system og udnytte styrkerne ved hver enkelt til at udføre sammenlignende studier eller krydsvalideringer.
I sidste ende har både SGP30 og CCS811 demokratiseret adgangen til luftkvalitetsovervågning, hvilket har muliggjort projekter, der ikke kun forbedrer komforten, men også kan have en positiv indvirkning på det langsigtede helbred. At forstå dens funktioner, begrænsninger og muligheder er nøglen til at få mest muligt ud af den, og nu har du alle de oplysninger, du har brug for til at vælge og integrere den model, der passer bedst til dig.
