将重力红外二氧化碳传感器与arduino连接以测量ppm二氧化碳

现在空气中二氧化碳浓度的增加已经成为一个严重的问题。根据NOAA报告，臭氧中的CO2浓度已达到0.0385％（385 ppm），是210万年来的最高水平。这意味着在一百万个空气颗粒中，有385个二氧化碳颗粒。二氧化碳含量的上升严重影响了环境，使我们面临气候变化和全球变暖等情况。道路上安装了许多空气质量测量设备来告知CO2水平，但我们也可以制造DIY CO2测量设备并将其安装在我们所在的地区。

在本教程中，我们将把重力红外CO2传感器与Arduino接口，以测量PPM中的CO2浓度。重力红外CO2传感器是一种高精度的模拟CO2传感器。它测量的CO2含量在0至5000 ppm的范围内。您还可以检查我们以前的项目，在这些项目中我们使用了MQ135气体传感器，Sharp GP2Y1014AU0F传感器和Nova PM传感器SDS011来构建空气质量监控器。

所需组件

Arduino纳米
重力红外CO2传感器V1.1
跳线
0.96'SPI OLED显示模块
面包板

重力红外CO2传感器

重力红外二氧化碳传感器V1.1是DFRobot发布的最新高精度模拟红外二氧化碳传感器。该传感器基于非分散红外（NDIR）技术，具有良好的选择性和无氧依赖性。它集成了温度补偿并支持DAC输出。该传感器的有效测量范围为0至5000ppm，精度为±50ppm + 3％。该红外CO2传感器可用于HVAC，室内空气质量监测，工业过程和安全保护监测，农业和畜牧生产过程监测。

红外CO2传感器的引脚排列：

如前所述，红外CO2传感器带有3针连接器。下图和表格显示了红外CO2传感器的引脚分配：


销号	引脚名称	描述
1个	信号	模拟输出（0.4〜2V）
2	VCC	VCC（4.5〜5.5V）
3	地线	地线

红外CO2传感器规格和功能：

气体检测：二氧化碳（CO2）
工作电压：4.5〜5.5V DC
预热时间：3min
响应时间：120s
工作温度：0〜50℃
工作湿度：0〜95％RH（无凝结）
防水防腐蚀
循环寿命长
抗水蒸气干扰

0.96英寸OLED显示模块

OLED（有机发光二极管）是一种自发光技术，通过在两个导体之间放置一系列有机薄膜来构造。当电流施加到这些膜时，产生亮光。OLED使用的技术与电视相同，但像素比大多数电视都要少。

对于此项目，我们使用的是单色7针SSD1306 0.96英寸OLED显示屏。它可以在三种不同的通信协议上工作：SPI 3线模式，SPI四线模式和I2C模式。引脚及其功能在下表中说明：

在上一篇文章中，我们已经详细介绍了OLED及其类型。

引脚名称	其他名称	描述
nd	地面	模块的接地引脚
Vdd	Vcc，5V	电源引脚（可承受3-5V）
SCK	D0，SCL，时钟	充当时钟引脚。用于I2C和SPI
SDA	D1，MOSI	模块的数据引脚。用于IIC和SPI
RES	RST，复位	重置模块（在SPI期间有用）
直流电	A0	数据命令引脚。用于SPI协议
CS	片选	在SPI协议下使用多个模块时很有用

OLED规格：

OLED驱动器IC：SSD1306
分辨率：128 x 64
可视角度：> 160°
输入电压：3.3V〜6V
像素颜色：蓝色
工作温度：-30°C〜70°C

通过以下链接了解有关OLED及其与不同微控制器接口的更多信息。

电路原理图

下面给出了用于Arduino的重力模拟红外CO2传感器接口的电路图：

电路非常简单，因为我们仅将重力红外CO2传感器和OLED显示模块与Arduino Nano连接在一起。红外CO2传感器和OLED显示模块均由+ 5V和GND供电。CO2传感器的信号（模拟输出）引脚连接到Arduino Nano的A0引脚。由于OLED显示模块使用SPI通信，因此我们在OLED模块和Arduino Nano之间建立了SPI通信。下表中显示了连接：

序号	OLED模块引脚	Arduino引脚
1个	地线	地面
2	VCC	5伏
3	D0	10
4	D1	9
5	RES	13
6	直流电	11
7	CS	12

根据电路图连接硬件后，其外观应如下所示：

Arduino代码以测量CO2浓度

文档末尾给出了用于Arduino项目的重力模拟红外CO2传感器的完整代码。在这里，我们解释了代码的一些重要部分。

该代码使用 Adafruit_GFX ，并 Adafruit_SSD1306 库。这些库可以从Arduino IDE的库管理器中下载并从那里安装。为此，打开Arduino IDE并转到 Sketch> Include Library> Manage Libraries 。现在搜索Adafruit GFX并安装Adafruit的Adafruit GFX库。

同样，通过Adafruit安装Adafruit SSD1306库。红外CO2传感器不需要任何库，因为我们直接从Arduino的模拟引脚读取电压值。

将库安装到Arduino IDE之后，通过包含所需的库文件来启动代码。灰尘传感器不需要任何库，因为读数直接从Arduino的模拟引脚获取。

#包括 #include #include

然后，定义OLED的宽度和高度。在此项目中，我们使用的是128×64 SPI OLED显示器。您可以根据自己的显示更改 SCREEN_WIDTH 和 SCREEN_HEIGHT 变量。

#define SCREEN_WIDTH 128 #define SCREEN_HEIGHT 64

然后定义连接OLED Display的SPI通信引脚。

#define OLED_MOSI 9 #define OLED_CLK 10 #define OLED_DC 11 #define OLED_CS 12 #define OLED_RESET 13

然后，使用前面通过SPI通信协议定义的宽度和高度创建一个Adafruit显示实例。

Adafruit_SSD1306显示屏（SCREEN_WIDTH，SCREEN_HEIGHT，OLED_MOSI，OLED_CLK，OLED_DC，OLED_RESET，OLED_CS）;

之后，定义连接二氧化碳传感器的Arduino引脚。

int sensorIn = A0;

现在，在 setup（） 函数中，以9600的波特率初始化串行监视器，以进行调试。同样，使用 begin（） 函数初始化OLED显示。

Serial.begin（9600）; display.begin（SSD1306_SWITCHCAPVCC）; AnalogReference（DEFAULT）;

在 loop（） 函数内部，首先通过调用 AnalogRead（） 函数在Arduino的Analog引脚上读取信号值。之后，将这些模拟信号值转换为电压值。

void loop（）{int sensorValue = AnalogRead（sensorIn）; 浮动电压= sensorValue *（5000 / 1024.0）;

之后，比较电压值。如果电压为0 V，则表示传感器发生了一些问题。如果电压大于0 V但小于400 V，则表示传感器仍处于预热过程中。

if（voltage == 0）{Serial.println（“ Fault”）; } else if（电压<400）{Serial.println（“ preheating”）; }

如果电压等于或大于400 V，则将其转换为CO2浓度值。

否则{int voltage_diference = voltage-400; 浮点浓度=电压差* 50.0 / 16.0;

之后，使用 setTextSize（） 和 setTextColor（） 设置文本大小和文本颜色。

display.setTextSize（1）; display.setTextColor（WHITE）;

然后在下一行中，使用 setCursor（x，y） 方法定义文本开始的位置。然后使用 display.println（） 函数在OLED显示屏上打印CO2值。

display.println（“ CO2”）; display.setCursor（63,43）; display.println（“（PPM）”）; display.setTextSize（2）; display.setCursor（28,5）; display.println（concentration）;

最后，调用 display（） 方法以在OLED Display上显示文本。

display.display（）; display.clearDisplay（）;

测试重力红外CO2传感器的接口

一旦硬件和代码准备就绪，就可以测试传感器了。为此，将Arduino连接到笔记本电脑，选择Board和Port，然后单击上载按钮。然后打开串行监视器，等待一段时间（预热过程），然后您将看到最终数据。

这些值将显示在OLED显示屏上，如下所示：

注意：在使用传感器之前，让传感器加热约24小时以获取正确的PPM值。首次给传感器供电时，输出的CO2浓度为1500 PPM至1700PPM，经过24小时的加热过程后，输出的CO2浓度降低至450 PPM至500 PPM，这是正确的PPM值。因此有必要在使用传感器测量CO2浓度之前对其进行校准。

这就是红外CO2传感器可用于测量空气中准确的CO2浓度的方式。完整的代码和工作视频如下。如果您有任何疑问，请将其留在评论部分或使用我们的论坛寻求技术帮助。