Minat terhadap penderia kualiti udara dan pengesanan sebatian organik meruap (VOC) telah berkembang dengan ketara sejak beberapa tahun kebelakangan ini, didorong oleh kebimbangan mengenai kesihatan dan kesejahteraan dalam persekitaran dalaman. Khususnya, model SGP30 dan CCS811 telah menetapkan diri mereka sebagai penanda aras dalam projek automasi rumah, stesen cuaca rumah, pemantauan alam sekitar dan elektronik pendidikan.
Walau bagaimanapun, terdapat kekurangan maklumat yang boleh diakses, jelas dan benar-benar berguna yang menerangkan, membandingkan dan membantu anda membuat pilihan termaklum antara kedua-dua penderia.
Dalam artikel ini, kami membawakan anda maklumat yang paling komprehensif, boleh dipercayai dan terkini tentang penderia VOC SGP30 dan CCS811. Anda akan mengetahui cara ia berfungsi, ciri uniknya, aplikasi praktikal, petua penggunaan, aspek teknikal dan butiran yang biasanya tidak ditemui dalam perihalan kedai asas. Jika anda sedang mencari panduan terperinci untuk memanfaatkan sepenuhnya pengukuran kualiti udara, ini adalah tempat untuk anda...
Mengapa mengukur VOC dan eCO2 di dalam rumah?
Kehadiran VOC (sebatian organik meruap) dalam persekitaran tertutup sering dikaitkan dengan permaidani, perabot, produk pembersih, dapur, asap, dan barangan rumah yang lain. Bahan ini, walaupun nampaknya tidak berbahaya, boleh menjejaskan kesihatan orang ramai dalam jangka masa panjang, menyebabkan masalah pernafasan, alahan atau sakit kepala.
Mengukur tahap eCO2 (bersamaan karbon dioksida) dan TVOC adalah penting untuk membuat keputusan tentang pengudaraan, pembaharuan udara dan meningkatkan keselesaan alam sekitar.
Memperkenalkan penderia SGP30 dan CCS811
SGP30 dan CCS811 ialah penderia digital yang mampu mengukur kepekatan VOC dan menyediakan anggaran eCO2, memudahkan pemantauan kualiti udara dalaman dalam projek elektronik dan IoT. Kedua-dua model ini dikeluarkan oleh syarikat terkenal (Sensirion untuk SGP30 dan AMS untuk CCS811) dan serasi dengan hampir mana-mana mikropengawal moden berkat antara muka digital mereka.
- SGP30: Sensor berbilang piksel bersepadu sepenuhnya, dengan teknologi MOX (oksida logam) dan mikropengawalnya sendiri. Digunakan secara meluas untuk ketepatan dan kemudahan penyepaduan.
- CCS811: Penderia digital dengan teknologi MOX dan anggaran eCO2, digunakan secara meluas dalam sistem penggunaan rendah dan dengan nisbah kualiti/harga yang sangat baik.
Operasi dan teknologi asas
Kedua-dua sensor menggunakan teknologi MOX, yang terdiri daripada cip kecil yang disalut dengan bahan oksida logam (biasanya timah dioksida). Apabila VOC di udara bersentuhan dengan permukaan aktif, ia mengubah rintangan elektriknya, membolehkan kepekatan sebatian yang ada disimpulkan.
SGP30 menonjol kerana menyepadukan berbilang elemen sensor ke dalam satu pakej. Ini memberi anda keupayaan yang lebih besar untuk mengenal pasti arah aliran dan membandingkan kualiti udara dengan cara yang lebih stabil. CCS811, sebaliknya, menggunakan prinsip pengukuran yang serupa dan mampu mengembalikan bacaan TVOC dan eCO2 dengan tepat, walaupun dengan beberapa batasan berbanding SGP30.
Ciri teknikal utama SGP30
- Sambungan digital sepenuhnya, I2C, serasi dengan 3.3V dan 5V.
- Ketepatan ukuran biasa 15% pada nilai yang ditunjukkan.
- Mampu mengesan kepekatan eCO2 dari 0 hingga 60.000 ppm.
- Pengukuran TVOC dari 0 hingga 60.000 ppb (bahagian per bilion).
- Tidak memerlukan regangan jam I2C, memudahkan komunikasi dengan mikropengawal asas.
- Termasuk mikropengawal dalaman yang menguruskan penyusuan, pengiraan dan pampasan ukuran.
- Membenarkan penentukuran berdasarkan sumber yang diketahui, yang membolehkan nilai yang lebih dipercayai diperoleh dalam jangka panjang.
- Menyediakan pampasan kelembapan untuk memperhalusi bacaan, memerlukan penderia kelembapan relatif luaran.
Perincian penting ialah pengukuran eCO2, dalam kedua-dua sensor ini dan dalam CCS811, adalah anggaran berdasarkan terutamanya pada kepekatan hidrogen (H2) yang dikesan. Iaitu, ia bukan pengukuran langsung CO2, sebaliknya nilai terkira yang boleh digunakan untuk memantau trend persekitaran dan membandingkannya, tetapi tidak sesuai untuk kegunaan makmal atau penyelidikan yang tepat.
Kelebihan dan aplikasi SGP30
- Kebolehpercayaan dan kestabilan pengukuran berkat seni bina berbilang sensornya.
- Ideal untuk memantau kualiti udara di rumah, pejabat, bilik sekolah, makmal, dll.
- Digunakan secara meluas dalam sistem automasi rumah dan stesen cuaca DIY.
- Penyepaduan mudah dengan platform seperti Arduino, ESP32, Raspberry Pi dan seumpamanya.
- Perpustakaan perisian tersedia untuk kebanyakan bahasa.
- Termasuk gambar rajah, contoh sambungan dan sokongan pada platform teknikal.
Perbezaan utama antara SGP30 dan CCS811
Walaupun kedua-dua penderia berkongsi prinsip asas yang sama, terdapat beberapa perbezaan penting yang perlu diingat semasa memilih yang mana satu untuk dilaksanakan dalam projek anda:
- SGP30 tidak memerlukan isyarat regangan jam., ciri yang sangat memudahkan sambungan dengan mikropengawal yang tidak menyokong jenis komunikasi ini.
- CCS811 mungkin memerlukan beberapa pertimbangan perkakasan tambahan untuk memastikan komunikasi I2C yang stabil. sama ada anda menggunakan papan asas atau sistem minimalis.
- Dari segi ketepatan, kedua-dua sensor menawarkan nilai indikatif tetapi boleh dipercayai untuk pemantauan alam sekitar., dengan SGP30 di hadapan sedikit dalam kestabilan dan kemudahan penentukuran terima kasih kepada pengawal mikro dalamannya.
- Dalam kedua-dua kes, rujukan eCO2 dikira dan tidak sepadan dengan ukuran CO2 sebenar. berdasarkan sensor optik atau kimia khusus untuk gas ini.
Julat pengukuran dan penentukuran
Kedua-dua penderia memberikan nilai TVOC terperinci (dalam bahagian per bilion) dan eCO2 (dalam bahagian per juta). Julat biasa untuk kedua-duanya adalah antara 0 dan 60.000, walaupun dalam persekitaran rumah dan pejabat biasa, nilai TVOC sering direkodkan jauh di bawah 1.000 ppb dan nilai eCO2 adalah antara 400 dan 2.000 ppm.
Untuk mencapai ketepatan maksimum, terutamanya jika digunakan untuk kajian alam sekitar, adalah penting untuk menentukur sensor menggunakan sumber yang diketahui. Penentukuran ini mengimbangi sisihan kecil yang berkaitan dengan proses pembuatan dan penuaan sensor.
Penyepaduan dan keserasian projek
Kedua-dua SGP30 dan CCS811 telah disepadukan ke dalam papan pembangunan daripada jenama popular seperti Adafruit, SparkFun dan lain-lain, menjadikannya lebih mudah untuk disepadukan ke dalam projek DIY. Ia biasanya dipasang pada PCB kecil yang termasuk pengatur voltan dan penukar aras logik, membenarkan sambungan terus ke mikropengawal 3.3V atau 5V.
Protokol I2C dipilih untuk kedua-dua sensor, memastikan keserasian dengan hampir mana-mana platform semasa. Selain itu, komuniti besar di sekeliling mereka menjamin perpustakaan dan contoh kod sedia untuk digunakan, serta skema elektronik dan sumber pengajaran pada platform seperti GitHub atau Fritzing.
Kelebihan pampasan kelembapan
Aspek yang sering diabaikan, tetapi sangat relevan, ialah pengaruh kelembapan ambien pada pengukuran sebatian organik yang meruap. Untuk mencapai ketepatan setinggi mungkin, SGP30 membenarkan pampasan kelembapan ditetapkan dengan menghantar nilai %RH (kelembapan relatif) ke atas bas I2C.
Dengan cara ini, jika anda mempunyai penderia kelembapan tambahan, anda boleh melaraskan ukuran dan meminimumkan ralat yang disebabkan oleh variasi dalam atmosfera.
Had dan amalan penggunaan yang baik
Adalah penting untuk diingat bahawa penderia MOX, walaupun sangat baik untuk arah aliran dan penanda aras, mempamerkan beberapa kebolehubahan dalam ukuran. Oleh itu, untuk kegunaan kritikal, penentukuran berkala adalah perlu, dan jika matlamatnya adalah untuk memantau kualiti udara pada tahap saintifik atau kawal selia, penderia optik yang khusus khusus untuk mengukur CO2 mesti digunakan.
Bagi sebahagian besar aplikasi kawalan rumah, pendidikan dan alam sekitar, bagaimanapun, kedua-dua SGP30 dan CCS811 menawarkan penyelesaian yang praktikal, kos efektif dan mudah diakses. Penggunaan tenaga mereka adalah minimum dan mereka boleh beroperasi 24/7 dengan keperluan penyelenggaraan yang minimum.
Dokumentasi dan sumber tersedia
Salah satu kekuatan hebat penderia ini ialah dokumentasi yang luas yang tersedia. Daripada panduan sambungan, manual langkah demi langkah, contoh dalam pelbagai bahasa pengaturcaraan, kepada sumber seperti Fritzing atau EagleCAD untuk mencipta PCB anda sendiri. Jenama seperti Adafruit dan SparkFun telah bekerja keras untuk menjadikan ekosistem lebih mudah digunakan, menyediakan tutorial, forum sokongan dan video tunjuk cara.
Perpustakaan yang tersedia untuk Arduino, ESP8266, ESP32, MicroPython, dll., membolehkan anda memanfaatkan sensor secara praktikal dari minit pertama, dengan contoh pengukuran masa nyata, pengelogan data dan paparan grafik. Semua ini membolehkan kedua-dua pemula dan pakar memajukan projek mereka dengan cepat tanpa melaburkan masa yang berlebihan dalam konfigurasi teknikal.
Untuk siapa penderia ini disyorkan?
Penderia ini sesuai untuk peminat elektronik, pembuat, pelajar, guru, dan juga profesional kejuruteraan alam sekitar yang mencari penyelesaian mudah untuk memantau trend dan variasi dalam kualiti udara dalaman. Ia juga sesuai jika anda ingin menyepadukan sistem amaran (contohnya, untuk mengawal pengudaraan automatik), merekod data persekitaran, menjalankan kajian bilik darjah atau memantau suasana di pejabat.
Terima kasih kepada saiznya yang kecil dan kemudahan penggunaannya, ia boleh dipasang secara diam-diam di mana-mana sahaja, daripada kotak elektronik kepada kepungan bercetak 3D. Dan memandangkan kosnya yang rendah, adalah wajar untuk memasang beberapa penderia pada titik yang berbeza di rumah, pejabat atau perniagaan untuk mendapatkan peta alam sekitar yang lengkap.
Memilih penderia yang ideal untuk projek anda
Walaupun kedua-dua sensor adalah lebih daripada mencukupi untuk kebanyakan projek, memilih yang paling sesuai bergantung pada beberapa faktor:
- Kemudahan dan keteguhan integrasi: SGP30 selalunya diutamakan dalam projek yang memerlukan kebolehpercayaan maksimum dan komplikasi dengan I2C tidak diingini.
- Ketersediaan dan kos: CCS811 sangat popular kerana nisbah prestasi harga yang baik dan bilangan besar papan induk serasi yang terdapat di pasaran.
- Keperluan ketepatan dan penentukuran: Jika anda sedang mencari ketepatan maksimum dan keupayaan untuk mengimbangi kesan alam sekitar, SGP30 menonjol di atas CCS811.
Kedua-dua penderia boleh wujud bersama dengan sempurna dalam sistem yang sama, memanfaatkan kekuatan masing-masing untuk melaksanakan kajian perbandingan atau pengesahan silang.
Akhirnya, kedua-dua SGP30 dan CCS811 telah mendemokrasikan akses kepada pemantauan kualiti udara, memudahkan projek yang bukan sahaja meningkatkan keselesaan tetapi juga boleh memberi kesan positif kepada kesihatan jangka panjang. Memahami ciri, had dan keupayaannya adalah kunci untuk memanfaatkannya sepenuhnya, dan kini anda mempunyai semua maklumat yang anda perlukan untuk memilih dan menyepadukan model yang paling sesuai dengan anda.
