CO2 二氧化碳传感器模块

简介

二氧化碳是一种无色无味的气体,它是大气重要组成成分之一。但CO2的过度排放、含量过高会产生温室效应等多种影响,还会危害人类和动植物的健康。

当环境中的二氧化碳浓度达到0.3%时人们会出现明显的头痛,达到4%-5%时会感到眩晕。室内环境尤其是在空调房间,环境相对密封,如果长时间不通风换气,二氧化碳浓度会逐渐升高,对人体健康不利,根据2003年实施的室内空气质量标准,日平均二氧化碳含量体积分数标准值不超过0.1%。而对于农作物,二氧化碳是光合作用的主要反应物,其浓度大小直接关系到农作物的光合效率,决定着农作物的生长发育,成熟期,抗逆性,质量,产量等。家庭中的空气净化设备,商场中的新风系统,大棚和畜牧场中的换气设备等,均是为了确保人类和动植物有优质的空气环境。而在这些设备中,也都少不了二氧化碳传感器的身影。

DFRobot为您带来的这款CO2传感器。采用工业级的MG-811 CO2探头,对CO2极为敏感,同时还能排除酒精和CO的干扰。该探头对环境温湿度的依赖小,性能稳定,快速恢复响应。模块自带信号放大电路,进一步提高灵敏度。另外,板载的升压电路使模块可以兼容3.3~5V DC的输入电压,保证了探头加热所需的6V DC供电,提高了模块适应性。它可以告诉你室内空气的质量,及时开窗降低CO2浓度。CO2浓度越高,输出的电压值就越小。通过我们的说明书和样例代码,用户可以轻松的读取CO2数值。用户还可以用板子上的电位器直接设置阈值,当CO2浓度高达一定程度时,探头旁边的3P-2.54排针会输出一个高电平信号(数字量)。

warning_yellow.png注意
本产品采用的MG-811探头属于电化学传感器,为得到更精确的测量值,请先对传感器进行标定操作。
本产品工作时需对探头加热,耗电较大,因此使用本产品时,Arduino主控板必须外接供电(7.5V-9V),否则会造成电压不稳,导致测量数据不准确。

产品参数

数据曲线表

Arduino使用教程

根据教程将传感器校准后,将程序下载到DFRuino UNO R3开发板,打开串口监视器查看二氧化碳浓度。

注意:

软硬件准备

连线图

注意:本产品工作时需要对探头加热,耗电较大,因此使用本产品时,Arduino主控板必须外接供电(7.5V-9V),否则会造成电压不稳,导致测量数据不准确。 SEN0159 Diagram

标定操作

本模块采用的MG-811探头属于电化学传感器,为得到更精确的测量值,请先对传感器进行标定操作。 ①给模块提供稳定的电源,并将模块放置在空气清新的地方,连续加热48小时。

②使用万用表或Arduino模拟量读取的方式,测量模块的输出电压(GND和A两端),将输出电压值(单位:V)除以8.5,得到的数值填入代码中的宏定义部分,如下列代码所示:

#define         ZERO_POINT_VOLTAGE           (括号中改成:电压值(V)/8.5)

例如,用万用表测量CO2模块输出的电压为2.4V,那么2.4/8.5=0.282, 则修改如下:

#define         ZERO_POINT_VOLTAGE           (0.282)

代码修改完,重新上传至DFRuino UNO R3主控板。至此,标定就完成了。之后即可用于实际的测量。

样例代码

/*******************Demo for MG-811 Gas Sensor Module V1.1*****************************
Author:  Tiequan Shao: tiequan.shao@sandboxelectronics.com
         Peng Wei:     peng.wei@sandboxelectronics.com

Lisence: Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported (CC BY-NC-SA 3.0)

Note:    This piece of source code is supposed to be used as a demostration ONLY. More
         sophisticated calibration is required for industrial field application.

                                                    Sandbox Electronics    2012-05-31
************************************************************************************/

/************************Hardware Related Macros************************************/
#define         MG_PIN                       (A0)     //define which analog input channel you are going to use
#define         BOOL_PIN                     (2)
#define         DC_GAIN                      (8.5)   //define the DC gain of amplifier

/***********************Software Related Macros************************************/
#define         READ_SAMPLE_INTERVAL         (50)    //define how many samples you are going to take in normal operation
#define         READ_SAMPLE_TIMES            (5)     //define the time interval(in milisecond) between each samples in
                                                     //normal operation

/**********************Application Related Macros**********************************/
//These two values differ from sensor to sensor. user should derermine this value.
#define         ZERO_POINT_VOLTAGE           (0.220) //define the output of the sensor in volts when the concentration of CO2 is 400PPM
#define         REACTION_VOLTGAE             (0.030) //define the voltage drop of the sensor when move the sensor from air into 1000ppm CO2

/*****************************Globals***********************************************/
float           CO2Curve[3]  =  {2.602,ZERO_POINT_VOLTAGE,(REACTION_VOLTGAE/(2.602-3))};
                                                     //two points are taken from the curve.
                                                     //with these two points, a line is formed which is
                                                     //"approximately equivalent" to the original curve.
                                                     //data format:{ x, y, slope}; point1: (lg400, 0.324), point2: (lg4000, 0.280)
                                                     //slope = ( reaction voltage ) / (log400 –log1000)

void setup()
{
    Serial.begin(9600);                              //UART setup, baudrate = 9600bps
    pinMode(BOOL_PIN, INPUT);                        //set pin to input
    digitalWrite(BOOL_PIN, HIGH);                    //turn on pullup resistors

   Serial.print("MG-811 Demostration\n");
}

void loop()
{
    int percentage;
    float volts;

    volts = MGRead(MG_PIN);
    Serial.print( "SEN0159:" );
    Serial.print(volts);
    Serial.print( "V           " );

    percentage = MGGetPercentage(volts,CO2Curve);
    Serial.print("CO2:");
    if (percentage == -1) {
        Serial.print( "<400" );
    } else {
        Serial.print(percentage);
    }

    Serial.print( "ppm" );
    Serial.print("\n");

    if (digitalRead(BOOL_PIN) ){
        Serial.print( "=====BOOL is HIGH======" );
    } else {
        Serial.print( "=====BOOL is LOW======" );
    }

    Serial.print("\n");

    delay(500);
}

/*****************************  MGRead *********************************************
Input:   mg_pin - analog channel
Output:  output of SEN-000007
Remarks: This function reads the output of SEN-000007
************************************************************************************/
float MGRead(int mg_pin)
{
    int i;
    float v=0;

    for (i=0;i<READ_SAMPLE_TIMES;i++) {
        v += analogRead(mg_pin);
        delay(READ_SAMPLE_INTERVAL);
    }
    v = (v/READ_SAMPLE_TIMES) *5/1024 ;
    return v;
}

/*****************************  MQGetPercentage **********************************
Input:   volts   - SEN-000007 output measured in volts
         pcurve  - pointer to the curve of the target gas
Output:  ppm of the target gas
Remarks: By using the slope and a point of the line. The x(logarithmic value of ppm)
         of the line could be derived if y(MG-811 output) is provided. As it is a
         logarithmic coordinate, power of 10 is used to convert the result to non-logarithmic
         value.
************************************************************************************/
int  MGGetPercentage(float volts, float *pcurve)
{
   if ((volts/DC_GAIN )>=ZERO_POINT_VOLTAGE) {
      return -1;
   } else {
      return pow(10, ((volts/DC_GAIN)-pcurve[1])/pcurve[2]+pcurve[0]);
   }
}

结果

打开串口监视器,大约五分钟后,你会得到你周围二氧化碳浓度的数据。

Result_co2_density.png

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