"CO2 二氧化碳传感器模块(SKU:SEN0159)"

简介

这是一款Arduino兼容的酒精浓度传感器模组，测量范围0-5ppm，支持I2C和UART两种输出方式，经过出厂标定，可以快速、准确的测量环境中酒精蒸汽的浓度。适用于酒驾检测、汽车智能化及其他小浓度场景下的酒精蒸汽浓度检测。

DFRobot推出的酒精传感器，采用电化学原理，出厂前已经进行过标定，可以准确测量环境中的酒精浓度。并具有抗干扰能力强、稳定性高、灵敏度高等特点，使用寿命长达两年。分辨率可以达到0.01ppm(10ppb)，支持3.3~5.5V宽电压输入，具有I2C和UART两种数据输出类型，兼容Arduino、ESP32、树莓派等主流的主控设备，具有良好的兼容性。简单易用的Gravity接口，配上我们的样例代码，可迅速搭建出自己的酒精浓度检测仪。

特性

• 出厂标定，数据精确
• 高灵敏度、低功耗
• 优异的稳定性、抗干扰
• I2C和UART两种输出方式
• 卓越的线性输出
• 使用寿命长
• 兼容3.3~5.5V主控器
• 反接保护

产品参数

• 检测气体： 酒精
• 干扰气体：苯、甲苯、乙酸、硫化氢、一氧化碳
• 工作电压： 3.3～5.5V DC
• 功耗：0.05W（5V）
• 输出信号： I2C、UART输出（0~3V）
• 测量范围： 0~5ppm
• 分辨率： ≤0.01ppm（10ppb）
• 误差范围： ±10%满量程
• 预热时间： ≤3分钟
• 响应时间： ≤60秒
• 恢复时间： ≤60秒
• 工作温度： -20～50℃
• 工作湿度： 15～90%RH （无凝结）
• 存储温度： 0~25℃
• 寿 命： >2 年（空气中）
• 电路板尺寸：27mm*37mm

引脚说明

SEN0376 酒精传感器接口定义

Arduino使用教程

将程序下载到UNO，打开串口监视器查看酒精浓度。

注意：

• 初次上电建议预热24~48小时。
• 预热时间输出的酒精浓度值将在3分钟以后逐渐趋于稳定，请忽略预热3分钟内的酒精浓度值。
• 不要使用风油精和花露水进行测试，均属于有机溶剂，会损坏传感器。

软硬件准备

• 硬件
  • DFRuino UNO R3 x1
  • SEN0376 电化学酒精浓度传感器 x1
  • 杜邦线 若干
• 软件
  • Arduino IDE 点击下载Arduino IDE
  • 下载并安装DFRobot_AlcoholSensor库。如何安装库？

使用I2C读取传感器数据

接线图

样例代码

• 将模块与Arduino按照上方的连线图相连，当然你也可以配合Gravity I/O扩展板使用，可以更方便、更快速的完成项目原型搭建。
• 将传感器上的选择开关，拨到I2C一侧。
• I2C地址默认为0x75，对应代码中的ADDRESS_3。如果需要修改I2C地址，可先通过模块上的拨码开关配置硬件I2C地址，并修改样例代码中I2C地址的定义ADDRESS_X。拨码开关与I2C地址参数对应关系如下：
  • ADDRESS_0：0x72, A0=0, A1=0
  • ADDRESS_1：0x73, A0=1, A1=0
  • ADDRESS_2：0x74, A0=0, A1=1
  • ADDRESS_3：0x75, A0=1, A1=1
• 下载并安装DFRobot_AlcoholSensor库。如何安装库？
• 打开Arduino IDE，将下面的代码上传到Arduino UNO。
• 打开Arduino IDE的串口监控视器，把波特率调至9600，观察串口打印结果。

  /*!
  * @file  readAlcohol.ino
  * @brief Reading Alcohol concentration, A concentration of one part per million (PPM).
  * @n step: we must first determine the iic device address, will dial the code 
  * @n switch A0, A1 (ALCOHOL_ADDRESS_0 for [0 0]), (ALCOHOL_ADDRESS_1 for [1 0]), (ALCOHOL_ADDRESS_2 for [0 1]), (ALCOHOL_ADDRESS_3 for [1 1]).
  * @copyright Copyright (c) 2010 DFRobot Co.Ltd (http://www.dfrobot.com)
  * @license The MIT License (MIT)
  * @author ZhixinLiu(zhixin.liu@dfrobot.com)
  * @version V1.0
  * @date 2020-09-09
  * @url https://github.com/dfrobot/DFRobot_Alcohol
  */

#include "DFRobot_Alcohol.h"

#define COLLECT_NUMBER   5                      // collect number, the collection range is 1-100
#define ALCOHOL_I2C_ADDRESS ALCOHOL_ADDRESS_3
/**
 * select i2c device address 
 * ALCOHOL_ADDRESS_0               0x72
 * ALCOHOL_ADDRESS_1               0x73
 * ALCOHOL_ADDRESS_2               0x74
 * ALCOHOL_ADDRESS_3               0x75
 */
DFRobot_Alcohol_I2C Alcohol(&Wire ,ALCOHOL_I2C_ADDRESS);
/*
#ifdef ESP_PLATFORM
  // ESP32 user hardware uart
  // RX io16
  // TX io17
  DFRobot_Alcohol_UART Alcohol(&Serial2 ,9600);
#else
  // Arduino user software uart
  // RX io10
  // TX io11
  SoftwareSerial mySerial(10 ,11);
  DFRobot_Alcohol_UART Alcohol(&mySerial ,9600);
#endif
*/
void setup() 
{
  Serial.begin(9600);
  while(!Alcohol.begin()){
    Serial.println("NO Deivces !");
    delay(1000);
  }
  Serial.println("Device connected successfully !");
  /**
   * set measuer mode
   * MEASURE_MODE_AUTOMATIC         active  mode
   * MEASURE_MODE_PASSIVE           passive mode
   */
  Alcohol.setModes(MEASURE_MODE_AUTOMATIC);
}

void loop() 
{
  /**
   * Smooth data collection
   * COLLECT_NUMBER                 The collection range is 1-100
   */
  float alcoholConcentration = Alcohol.readAlcoholData(COLLECT_NUMBER);
  if(alcoholConcentration == ERROR){
    Serial.println("Please check the connection !");
  }else{
    Serial.print("Alcohol concentration is ");
    Serial.print(alcoholConcentration);
    Serial.println(" PPM.");
  }
  delay(1000);
}

结果

打开串口监视器，预热约3分钟后，得到最终的数据。

注意： 1. 酒精传感器可能会存在数据漂移的现象。 2. 电化学类型的传感器初次上电需要预热24~48小时。

使用UART读取传感器数据

接线图

样例代码

• 将模块与Arduino按照上方的连线图相连，当然你也可以配合Gravity I/O扩展板使用，可以更方便、更快速的完成项目原型搭建。
• 将传感器上的选择开关，拨到UART一侧。
• 下载并安装DFRobot_AlcoholSensor库。如何安装库？
• 打开Arduino IDE，将下面的代码上传到Arduino UNO。
• 打开Arduino IDE的串口监控视器，把波特率调至9600，观察串口打印结果。

 /*!
  * @file  readAlcohol.ino
  * @brief Reading Alcohol concentration, A concentration of one part per million (PPM).
  * @n step: we must first determine the iic device address, will dial the code switch A0, A1 (ADDRESS_0 for [0 0]), (ADDRESS_1 for [1 0]), (ADDRESS_2 for [0 1]), (ADDRESS_3 for [1 1]).
  *
  * @copyright   Copyright (c) 2010 DFRobot Co.Ltd (https://www.dfrobot.com)
  * @licence     The MIT License (MIT)
  * @author      ZhixinLiu(zhixin.liu@dfrobot.com)
  * @version     V1.0
  * @date        2020-09-09
  * @get         from https://www.dfrobot.com
  * @url         https://github.com/dfrobot/DFRobot_Alcohol
  */

#include "DFRobot_Alcohol.h"

#define COLLECT_NUMBER   5                      // collect number, the collection range is 1-100
#define ALCOHOL_I2C_ADDRESS ADDRESS_3
/*   iic slave Address, The default is ADDRESS_3
       ADDRESS_0               0x72             // i2c device address
       ADDRESS_1               0x73
       ADDRESS_2               0x74
       ADDRESS_3               0x75
*/
//DFRobot_Alcohol_I2C Alcohol(&Wire ,ALCOHOL_I2C_ADDRESS);

#ifdef ESP_PLATFORM
  // ESP32 user hardware uart
  // RX io16
  // TX io17
  DFRobot_Alcohol_UART Alcohol(&Serial2 ,9600);
#else
  // Arduino user software uart
  // RX io10
  // TX io11
  SoftwareSerial              mySerial(10 ,11);
  DFRobot_Alcohol_UART Alcohol(&mySerial ,9600);
#endif

void setup() 
{
  Serial.begin(9600);
  while(!Alcohol.begin())
  {
    Serial.println("NO Deivces !");
    delay(1000);
  }
  Serial.println("Device connected successfully !");

/*  Set iic mode, active mode or passive mode
      MEASURE_MODE_AUTOMATIC            // active  mode
      MEASURE_MODE_PASSIVE              // passive mode
*/
  Alcohol.SetModes(MEASURE_MODE_AUTOMATIC);
}


void loop() 
{
/*  Smooth data collection
      COLLECT_NUMBER                    // The collection range is 1-100
*/
  float alcoholConcentration = Alcohol.ReadAlcoholData(COLLECT_NUMBER);
  if(alcoholConcentration == ERROR)
  {
    Serial.println("Please check the connection !");
  }else{
    Serial.print("Alcohol concentration is ");
    Serial.print(alcoholConcentration);
    Serial.println(" PPM.");
  }
  delay(1000);
}

结果

打开串口监视器，预热约3分钟后，得到最终的数据。

注意： 1. 酒精传感器可能会存在数据漂移的现象。 2. 电化学类型的传感器初次上电需要预热24~48小时。

数据读取方式

SEN0376 Gravity: 电化学酒精传感器有主动上传和被动应答两种数据读取模式，出厂默认为主动上传模式，用户可以根据需求在代码中通过自行调整。

模式选择函数

可以通过修改括号中的参数，调整数据的发送模式。

“MEASURE_MODE_AUTOMATIC”为主动上传模式，在主动上传模式下，传感器会每1秒自动上传1次参数；

”MEASURE_MODE_PASSIVE“为被动应答模式，在被动应答模式下，只有在每次调用数据读取函数时，传感器才会反馈一次参数。

Alcohol.SetModes(MEASURE_MODE_AUTOMATIC);
/*
      MEASURE_MODE_AUTOMATIC            // 主动上传模式
      MEASURE_MODE_PASSIVE              // 被动应答模式
*/

数据读取函数

通过“ReadAlcoholData()”函数，可以读取到酒精传感器的反馈数值。该函数在输出前会将数据采集数组“COLLECT_NUMBER”中的数据进行平均值处理。"COLLECT_NUMBER"数组的大小默认为5，可以在代码中“#define COLLET_NUMBER 5"进行调整，数值在1-100之间。

#define COLLECT_NUMBER   5    

Alcohol.ReadAlcoholData(COLLECT_NUMBER);
/*  
      COLLECT_NUMBER                    // The collection range is 1-100
*/

串口协议使用教程

通过UART串口通讯协议，可以将SEN0376 Gravity: 电化学酒精传感器连接到任何带有UART的控制器上，进行数据的读取和传感器的配置。

参数设置

通讯命令

传感器有主动上传式和问答式两种通讯模式，出厂默认为主动上传模式，每间隔1s发送一次浓度值。

主动上传模式的数据显示格式为：

注意：气体浓度值(PPB)=气体浓度高位*256+气体浓度低位。当转换为 PPM 时：PPM= PPB/1000。

如果切换到问答模式下，需要重新切换为主动上传时，发送命令的格式如下：

当需要切换到问答模式时，可以通过发送命令进行模式切换，再发送读取浓度的命令，即可获取浓度数值。

切换问答模式的命令格式如下：

在问答模式下，读取浓度的命令格式如下：

问答模式的数据显示格式为：

气体浓度值(PPB)=气体浓度高位*256+气体浓度低位

校验和计算

校验值 = （取反（字节1 + 字节2 + ··· ··· +字节7） + 1

参考例程如下：

/****************************************************************** 
* 函数名: unsigned char FucCheckSum(uchar *i,ucharln) 
* 功能描述:求和校验（取发送、接收协议的1\2\3\4\5\6\7的和取反+1） 
* 函数说明:将数组的元素1-倒数第二个元素相加后取反+1（元素个数必须大于2） 
******************************************************************/
unsigned char FucCheckSum(unsigned char *i,unsigned char ln)
{ 
    unsigned char j,tempq=0; 
    i+=1; 
    for(j=0;j<(ln-2);j++) 
    { 
        tempq+=*i; 
        i++; 
    } 
    tempq=(~tempq)+1; 
    return(tempq); 
}

注意事项

交叉干扰特性

由于该传感器为电化学原理，所以部分气体会对传感器产生干扰，相关交叉干扰特性可参考下表。

使用注意

• 模组避免接触使传感器中毒的物质（包括硅胶及其它胶粘剂）、涂料、药剂、油类及高浓度气体。
• 模组不可用树脂材料完全封装，也不可浸没在无氧环境中，否则会损坏传感器的性能。
• 模组不能长时间应用于含有腐蚀性气体的环境中，腐蚀性气体会损害传感器。
• 模组不可经受过度的撞击或震动。
• 模组初次上电使用需预热 24-48 小时左右，使模组充分稳定后正常测试。
• 模组避免接触影响数值准确性的有机溶剂等，如：空气清新剂、女性化妆品、花露水等。
• 请勿将模组安装在强对流空气环境下使用。
• 请勿将模组长时间放置于高浓度有机气体中，长期放置会导致传感器零点发生漂移，恢复缓慢。
• 禁止用热熔胶或者固化温度高于 80℃以上的密封胶封装模组。
• 禁止长时间在高浓度碱性气体中存放和使用。

常见问题

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