Датчик CO2 MH-Z19 Carbon dioxide gas sensor

Описание

Датчик CO2 MH-Z19 Carbon dioxide gas sensor

В последнее время популярны гаджеты, показывающие уровень CO₂, равно как и статьи, рассказывающие как монитор CO₂ можно превратить в подключенный к компьютеру датчик. Я хочу показать решение задачи с другой стороны.

В отличие от старых датчиков CO₂, MH-Z19 не требует специфического напряжения или высокой мощности и умеет передавать данные через UART и PWM.

• Hd — калибровка нуля начнется, если на Hd более 7 секунд подается LOW. Калибровку проводить не нужно.
• SR — не используется
• Tx — уровень сигнала — 3.3В
• Rx — тоже 3.3В (работает и с 5В, но я бы не рекомендовал)
• Vo — выходное напряжение 3.3В, не более 10мА

 

• PWM, данные снимаются так: длина цикла 1004мс, первые 2мс всегда HIGH, последние — всегда LOW, а «середина» пропорциональна концентрации CO2 в пределах 0 — 5000ppm (а не 2000ppm как в документации).
  C_ppm = 5000 * (T_high — 2ms)/(T_high + T_low — 4ms)
  Отмечу, что PWM — штука очень капризная, требующая аккуратной пайки и 3.3В.
• AOT — не используется
• Gnd — земля
• Vin — напряжение питания 3.6 — 5.5В (сенсор работает и выдает те же значения при питании 3.3В, но производитель настоятельно рекомендует придерживаться рамок)

Не то, чтобы я не доверял PWM, но лучше получать данные в цифре и с контрольной суммой. UART позволяет запрашивать уровень концентрации CO₂ и заниматься двумя видами калибровки. Оставим калибровку Гаррусу и рассмотрим запрос данных. Для этого на скорости 9600 (8 bit, stop — 1, parity — none) нужно отправить следующие девять байт:
• 0xFF — начало любой команды
• 0x01 — первый сенсор (он всего один)
• 0x86 — команда
• 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 — данные
• 0x79 — контрольная сумма.

В ответ придет что-то такое:
• 0xFF — начало любого ответа
• 0x86 — команда
• 0x01, 0xC1 — старшее и младшее значение (256 * 0x01 + 0xC1 = 449)
• 0x3C, 0x04, 0x3C, 0xC1 — в документации сказано, что должно приходить что-то типа 0x47, 0x00, 0x00, 0x00, но на деле приходит непонятно что.
• 0x7B — контрольная сумма.

Контрольная сумма считается следующим образом: берутся 7 байт ответа (все кроме первого и последнего), складываются, инвертируются, увеличиваются на 1: 0x86 + 0x01… + 0xC1 = 0x85, 0x85 xor 0xFF = 0x7A, 0x7A + 1 = 0x7B.

Согласно документации сенсору требуется около трех минут, чтобы выйти на рабочий режим. Первое время после включения он будет выдавать или 5000ppm, или 400ppm. После особо усердной пайки может приходить в себя несколько часов.

Сенсор реагирует на изменение концентрации CO₂ с задержкой около минуты. При превышении концентрации в 5000ppm (например, вы минуту интенсивно на него дышали), он некоторое время будет выдавать ложные данные, занижая уровень CO₂ — я так получал даже 80ppm.

В документации это не отражено, но не стоит запрашивать данные по UART чаще раза в 10 секунд, иначе сенсор начинает выдавать что-то странное.

Пришло время картинок. Подключим сенсор к Arduino Uno через Software Serial, TX/RX в A0/A1, питание в 5В, землю — в Gnd:

Каждое измерение идет с интервалом 10 секунд. Значения перестали прыгать когда я отошел от сенсора.

Теперь сделаем датчик мобильным. Для этого потребуется устройство с OTG и приложение типа DroidTerm.
Тут есть тонкость: чтобы связь установилась — нужно перезагрузить Arduino.

Убедившись, что все работает, уберем Arduino, заменив его на FTDI FT232RL.

Питание на датчик стоит подавать уже после подключения чтобы не было проблем с соединением.
Для отправки бинарных данных через COM-порт я использую RealTerm:

Возможно, стоит добавить управление питанием через DTR, чтобы можно было перезапускать датчик.