Dujų jutiklių pasaulis pastaraisiais metais labai išsiplėtė, ypač dėl didėjančio susirūpinimo oro kokybe ir sveikata patalpose. Vienas iš jutiklių, sukėlusių didžiausią susidomėjimą gamintojų, švietimo ir specialistų bendruomenėse, yra MH-Z19BJo reputaciją lemia gebėjimas tiksliai išmatuoti anglies dioksidą (CO2), lengva integracija su tokiomis platformomis kaip „Arduino“ ir ESP8266/ESP32 bei prieinamesnė kaina, palyginti su profesionaliomis alternatyvomis. Jei jums įdomu... Kas yra MH-Z19B, kaip jis veikia, kuo jis toks ypatingas ir kaip jį galite naudoti savo projektuose?, Jūs atėjote į reikiamą vietą.
Šiame straipsnyje aptarsime visas detales, susijusias su MH-Z19B jutiklis, pradedant veikimo principais ir techninėmis specifikacijomis, baigiant geriausia naudojimo, kalibravimo ir praktinio pritaikymo praktika. Visa tai pateikiama išsamiai, prieinamai ir naudingai tiems, kurie nori peržengti duomenų lapų ribas ir eksperimentuoti su CO2 matavimu įvairiuose scenarijuose.
Kas yra MH-Z19B jutiklis?
El MH-Z19B Tai dujų jutiklis, skirtas specializuotoms CO2 matavimas aplinkai. Dėl kompaktiško dizaino, mažos kainos ir paprasto naudojimo jis tapo populiariu technologijų entuziastų, specialistų ir pedagogų pasirinkimu. Šį jutiklį gamina Kinijos bendrovė „Winsen“, o jo veikimo principas nedispersinis infraraudonųjų spindulių (NDIR) kiekybiškai įvertinti anglies dioksido koncentraciją ore, vengiant trukdžių su kitomis dujomis ir užtikrinant didesnį tikslumą nei elektrocheminiai ar metalo oksido jutikliai.
Pradžia NDIR Tai pagrįsta tuo, kad CO2 sugeria tam tikro bangos ilgio infraraudonąją šviesą. Jutiklio viduje yra maža kamera, pro kurią šis šviesos spindulys praleidžiamas per oro mėginį. Detektorius matuoja CO2 buvimo sukeltą silpnėjimą, todėl galima apskaičiuoti ore esantį jo kiekį. milijoninės dalys (ppm)Dėl šios technologijos MH-Z19B pasižymi mažu kryžminiu jautrumu (t. y. jį beveik neveikia kitos dujos, pvz., deguonis), ilgu tarnavimo laiku ir patikimumu.
MH-Z19B techninės specifikacijos ir variantai
MH-Z19B išsiskiria visų pirma savo universalumu ir lengvu integravimu.Jis skirtas ne tik pažengusiems vartotojams: jis dažnai naudojamas edukaciniuose projektuose, namų automatikos įrenginiuose, namų meteorologinėse stotyse ar net aplinkos stebėjimo sistemose mokyklose ir biuruose. Pažvelkime atidžiau į pagrindines jo specifikacijas:
Vidutinė srovė <60 mA
| Característica | drąsa |
|---|---|
| Jutiklio tipas | NDIR (nedispersinis infraraudonųjų spindulių) |
| Aptiktos dujos | Anglies dioksidas (CO2) |
| Matavimo diapazonai | 0–2000 ppm, 0–5000 ppm, 0–10000 ppm (priklausomai nuo versijos) |
| tikslumas | ±50 ppm + 3 % rodmens |
| Darbinė įtampa | 4.5–5.5 V DC |
| maksimali srovė | 150 mA |
| Salida de senal | UART (nuoseklusis), PWM, analoginis |
| Sąsajos lygis | 3.3 V (suderinama su 5 V) |
| Tiempo de precalentamiento | 3 minučių |
| Reakcijos laikas | <120 s (T90) |
| Funkcinė temperatūra | 0-50 ° C |
| RH | 0–90 % santykinis oro drėgnumas (nesikondensuojantis) |
| matmenys | Mm 33 x 20 x 9 |
| svoris | 5 gramų |
| Gyvenimo trukmė | Daugiau nei 5 metus |
MH-Z19B priklauso tai pačiai šeimai kaip ir kiti modeliai, tokie kaip MH-Z19C ir MH-Z19D. Kiekvienas iš jų turi nedidelių skirtumų, ypač tikslumo ir maitinimo įtampos tolerancijos atžvilgiu. Tiesą sakant, MH-Z19C reikalauja labai siauro maitinimo šaltinio diapazono (nuo 4.9 iki 5.1 V), o tai gali apsunkinti jo naudojimą be gerai stabilizuoto maitinimo šaltinio. Kita vertus, MH-Z19D yra naujesnis modelis ir vis dar laukia išsamios bendruomenės analizės.
Papildomos jutiklio funkcijos
- Mažas kryžminis jautrumasJam įtakos neturi deguonies ar kitų įprastų dujų buvimas, todėl matavimai yra patikimesni.
- Auksuota dujų kamera: Tai suteikia jam atsparumą korozijai ir pailgina jo tarnavimo laiką.
- Vidinė temperatūros kompensacijaNors jutiklyje yra vidinis termistorius matavimams reguliuoti, nurodyta temperatūra nėra skirta naudoti išoriškai.
- Keli išėjimaiGalite rinktis iš UART, PWM ir analoginės išvesties, kad išgautumėte informaciją pagal savo poreikius.
- Integruotas vandens filtras: apsaugo nuo pažeidimų ar užteršimo dėl drėgmės.
- ABC automatinis kalibravimasAutomatiškai pakoreguoja bazinį CO2 lygį, jei jutiklis per 20 valandas bent 24 minučių yra veikiamas švaraus oro, taip užtikrinant tikslius rodmenis laikui bėgant.
Skirtingos MH-Z19 versijos ir jų ypatybės
Rinkoje galima rasti keletą MH-Z19 linijos versijų. Modelis MH-Z19B Tai plačiausiai naudojamas ir paprastai pripažįstamas geriausiai subalansuotu kainos, tikslumo ir integravimo paprastumo pasirinkimu. Tačiau yra ir kitų variantų, kurie turi svarbių skirtumų, į kuriuos reikia atsižvelgti:
- MH-Z19 (originalas)2000 ir 5000 ppm versijos, tikslumas ±50 ppm + 5 % rodmens. Šiek tiek pasenęs, bet vis dar veikiantis.
- MH-Z19B2000, 5000 ir 10000 ppm versijos su patobulintu ±50 ppm + 3 % tikslumu. Tai patobulinta versija, geriausiai tinkanti bendram naudojimui.
- MH-Z19CTas pats diapazonas – 2000, 5000 arba 10000 ppm, tikslumas ±50 ppm + 5 %, reikalingas labai tikslus maitinimo šaltinis (4.9–5.1 V). Dėl šio apribojimo jis mažiau tinka daugumai vartotojų.
- MH-Z19D: naujausias patobulinimas, kurio elgesys labai panašus į C, nors jį vis dar tyrinėja entuziastai ir trūksta išsamios dokumentacijos anglų kalba.
Svarbus klausimas yra plitimas netikri jutikliai rinkoje, ypač importo platformose. Dažnai pastebima, kad jutikliai MH-Z19B su juoda PCB plokšte, vietoj tradicinės žalios arba mėlynos, gali būti neoficialios versijos arba klonai, kurių veikimas neaiškus. Norint išvengti patikimumo problemų, jutiklį geriausia pirkti iš patikimų platintojų.
Kaip veikia MH-Z19B: NDIR principas
Jutiklio širdis yra jo NDIR technologija, plačiai naudojamas profesionaliuose jutikliuose. MH-Z19B veikimą galima apibendrinti keliais pagrindiniais žingsniais:
- Į jutiklio vidinę kamerą, kurioje yra infraraudonųjų spindulių šviesos šaltinis ir detektorius, įleidžiamas oro mėginys.
- Infraraudonųjų spindulių šviesa praeis pro kamerą, tačiau dalį tos šviesos absorbuos CO2 molekulės, priklausomai nuo jų koncentracijos.
- Detektorius matuoja, kiek šviesos jį pasiekia praėjus pro mėginio orą, ir apskaičiuoja esamą CO2 kiekį.
- Jutiklis pateikia CO2 vertę milijoninėmis dalimis (ppm).
Dėl šio netiesioginio metodo matavimas yra labai nejautrus drėgmei, temperatūrai ar kitoms dujoms nei CO2, jei laikomasi duomenų lape nurodytų veikimo ribų.
Duomenų išvestys, prieinamos MH-Z19B modelyje
Vienas iš daugelio MH-Z19B privalumų yra jo lankstumas gaunant duomenisGalite rinktis iš trijų išvesties principų, atsižvelgdami į tai, kiek jums patogiau, tiksliau ar lengviau integruoti į sistemą:
- UART (TTL nuoseklusis ryšys, esant 3.3 V / 5 V įtampai)Tai paprasčiausias variantas, nes jutiklis siunčia vertę tiesiogiai ppm. Jam reikia tik 9600 baudos greičio, ir jį galite lengvai prijungti prie mikrovaldiklio. Norėdami pagilinti savo žinias, taip pat galite pasikonsultuoti Mūsų aplinkos kokybės jutiklių vadovas ir sužinokite, kaip integruoti skirtingus jutiklius į savo projektus.
- TIMJutiklis generuoja impulsų moduliacijos signalą, kurio darbo ciklas atspindi CO2 koncentraciją. Tai idealus pasirinkimas, jei jums reikia tiesioginio išėjimo ir norite pasinaudoti impulsų rodmenimis savo mikrovaldiklyje.
- Analoginė išvestisRečiau pasitaiko, bet leidžia nuskaityti CO2 koncentracijai proporcingą signalą. Gali reikėti papildomo kalibravimo, todėl daugumai vartotojų tai nėra pageidaujamas pasirinkimas.
Kiekvienas iš šių metodų turi savo privalumų. Arduino arba ESPUART išvestis yra bene praktiškiausia ir tiksliausia, nes jai nereikia papildomų skaičiavimų, o duomenis interpretuoti paprasta.
MH-Z19B kalibravimas: tikslumo užtikrinimas
Bet kurio jutiklio tikslumas laikui bėgant gali skirtis dėl aplinkos veiksnių ir paties komponento senėjimo. MH-Z19B apima du kalibravimo metodus, siekiant užtikrinti rodmenų patikimumą:
Rankinis kalibravimas (nulinio taško kalibravimas)
Jei norite įsitikinti, kad jutiklis tinkamai sureguliuotas, galite atlikti rankinį kalibravimą. Tai reiškia, kad jutiklį reikia laikyti gerai vėdinamoje patalpoje, geriausia lauke, kur CO2 koncentracija yra apie 400 ppmPo mažiausiai 20 minučių stabilaus veikimo paprasta aparatinės įrangos komanda (7 sekundėms sujungiant HD ir GND kontaktus) arba programinės įrangos komanda pažymi tą tašką kaip jutiklio nulinį atskaitos tašką. Svarbu nepamiršti, kad šis kalibravimas yra būtinas po transportavimo arba pasikeitus aplinkos sąlygoms, kuriose jutiklis sumontuotas.
Automatinis ABC kalibravimas (automatinė bazinės linijos korekcija)
MH-Z19B turi savaiminio kalibravimo algoritmą, kuris kas 24 valandas aptinka mažiausią CO2 vertę ir naudoja ją etaloninei vertei koreguoti. Tai labai patogu gyvenamojoje aplinkoje, kur periodiškai tiekiamas grynas oras. Būtina, kad jutiklis turėtų prieigą prie švaraus oro bent 20 minučių kas 24 valandas.Priešingu atveju korekcija gali būti netiksli. Jei jutiklį montuojate uždarose, prastai vėdinamose patalpose (pvz., šiltnamiuose), geriausia išjungti šį režimą ir periodiškai atlikti rankinį kalibravimą.
Galiausiai yra metodas, kaip sukalibruoti aukščiausią tašką arba Span Point, tačiau namų vartotojams jis paprastai nerekomenduojamas, nes tam reikalinga stabili atmosfera su žinoma ir kontroliuojama CO2 koncentracija (pvz., 2000 ppm) ir speciali laboratorinė įranga.
MH-Z19B pritaikymo ir naudojimo pavyzdžiai
MH-Z19B universalumas leidžia jį pritaikyti įvairiems tikslams daug daugiau nei įprasti namų oro kokybės matuokliaiŽemiau pateikiamos kelios populiariausios aplinkos ir naudojimo atvejai:
- ŠVOK ir oro kondicionavimo sistemosStebi CO2 koncentraciją, kad optimizuotų oro atnaujinimą namuose, biuruose ir klasėse.
- Namų automatizavimas ir išmanieji namaiIntegruokite jutiklį į tokias platformas kaip „Home Assistant“ ar panašias, kad valdytumėte ventiliatorius ir oro valytuvus pagal aptiktus lygius.
- Švietimo stebėsenaDaugybė švietimo centrų įdiegė MH-Z19B jutiklius, kad užtikrintų tinkamą vėdinimą klasėse, ypač po COVID-19 pandemijos.
- Šiltnamiai ir tikslioji žemdirbystėCO2 lygio kontrolė šiltnamiuose leidžia optimizuoti augalų augimą.
- Oro valytuvai ir kokybės sistemosKai kuriuose komerciniuose valytuvuose integruoti NDIR jutikliai, kad jie veiktų pagal faktinius aplinkos poreikius.
- „Pasidaryk pats“ projektaiĮprasta rasti vadovėlių, kaip įrengti CO2 šviesoforus, kurie šviesos diodais arba garsiniais įspėjimais įspėja, kai koncentracija viršija tam tikras ribas.
MH-Z19B jutiklis taip pat gali būti integruotas į aplinkos stebėjimo sistemas, nešiojamus skaitiklius, namų meteorologines stoteles ir nebrangią laboratorinę įrangą.
Kaip prijungti MH-Z19B prie mikrovaldiklių
MH-Z19B elektros jungtis pasižymi savo paprastumu. Jo kontaktai yra aiškiai pažymėti jutiklio šilkografijoje, o pagrindinei konfigūracijai reikia tik keturių jungčių (maitinimo ir duomenų). Štai pavyzdys, kaip būtų priskirti kontaktai „Arduino MEGA“:
| „Arduino MEGA“ | MH-Z19B |
|---|---|
| 19 (RX1) | TX |
| 18 (TX1) | RX |
| GND | GND |
| 5V | Vyno |
Nors MH-Z19B palaiko ir 3.3 V, ir 5 V įvestis, kitiems plokščių ar mikrovaldiklių modeliams gali prireikti loginių lygio keitiklių. Rekomenduojama visada patikrinti konkretaus jutiklio kontaktų išdėstymą, nes priklausomai nuo partijos ar gamintojo, gali būti nedidelių skirtumų.
Duomenų skaitymas ir apdorojimas iš MH-Z19B
Naudingus duomenis iš MH-Z19B gauti taip paprasta, kaip prijungti UART išvestį prie kūrimo plokštės ir nuskaityti perduotus duomenis.Ryšys vyksta 9600 baudų greičiu, naudojant 8 duomenų bitus, 1 stop bitą ir be lyginumo. Norėdami supaprastinti darbą su „Arduino“, galite naudoti specialią biblioteką, pavyzdžiui: MHZ19.harba siųskite komandas rankiniu būdu pagal gamintojo duomenų lapą.
Pagrindinis naudojimo Arduino programoje pavyzdys:
#įtraukti MHZ19mhz(&Serial19); // Ryšiui su jutikliu naudojamas Serial1 prievadas void setup() { Serial.begin(1); Serial115200.begin(1); } void loop() { MHZ9600_RESULT response = mhz.retrieveData(); if (response == MHZ19_RESULT_OK) { Serial.print("CO19: "); Serial.println(mhz.getCO2()); } delay(2); }
Rezultatas bus CO2 koncentracija ppm. Taip pat galima pasiekti vidinio jutiklio temperatūra, nors, kaip minėta pirmiau, šie duomenys skirti vidinei kompensacijai ir neturėtų būti naudojami kaip aplinkos temperatūros atskaitos taškas.
PWM režimas ir rankinis CO2 skaičiavimas
Jei pageidaujate naudoti PWM išvestį, signalo interpretavimui reikės atlikti nedidelį skaičiavimą, kad impulso trukmė būtų konvertuota į atitinkamą CO2 koncentraciją. Tipinė lygtis, pateikta 2000 ppm diapazonui, yra:
CO2 (ppm) = 2000 · (T_H – 2 ms) / (T_H + T_L – 4 ms)
kur T_H yra didžiausias ciklo laikas milisekundėmis, o T_L – mažiausias ciklo laikas. 5000 ppm diapazonui tiesiog pakeiskite 2000 į 5000.
Komandos ir išplėstinės operacijos
Tiems, kurie nori išnaudoti visas jutiklio funkcijas, MH-Z19B reaguoja į skirtingus valdymo komandos per UART. Kai kurie iš svarbiausių:
- CO2 koncentracijos rodmuokomanda 0x86
- Nulinio taško kalibravimaskomanda 0x87
- SPAN taškų kalibravimaskomanda 0x88
- Automatinio kalibravimo įjungimas / išjungimaskomanda 0x79
- Matavimo diapazono užklausakomanda 0x99
Jutiklių atsakuose visada yra CRC kodas patikrinimui, kuris padidina apsaugą nuo perdavimo klaidų.
Naudojimo, priežiūros ir atsargumo priemonių rekomendacijos
MH-Z19B veikimas yra gana patikimas, tačiau yra tam tikrų trūkumų Pagrindinės rekomendacijos, kaip prailginti jo naudojimo laiką ir užtikrinti matavimų kokybę:
- Venkite tiesiogiai liesti kaiščius kad sumažintumėte statinės elektros keliamą riziką.
- Litavimo metu nespauskite korpuso.Kūnas yra ne tik apvalkalas, bet ir aktyvi jutiklio dalis.
- Venkite ekstremalių temperatūrų ir tiesioginių saulės spindulių stacionariose instaliacijose.
- Palaikykite vėdinamą montavimo vietą, ypač jutiklio difuzijos langas.
- Venkite dulkių kaupimosi ilgesniam naudojimui.
- Patikrinkite maitinimo įtampąŠaltinis turi būti gerai stabilizuotas ir tiekti bent 150 mA srovę, kad būtų išvengta klaidingų rodmenų ar gedimų.
- Nenaudokite banginio ar panardinimo litavimoLitavimo laiką apribokite iki 3 sekundžių vienam kontaktui ir leiskite kontaktui atvėsti tarp jungčių.
- Atlikite periodinius kalibravimus, ypač jei jutiklis perkeliamas, staigiai keičiasi temperatūra arba įrengiamas prastai vėdinamose patalpose.
Visos šios priemonės prailgins jutiklio tarnavimo laiką ir užtikrins nuoseklesnius bei patikimesnius matavimus.
Panašūs modeliai ir alternatyvūs jutikliai
Nors MH-Z19B yra mėgstamiausias dėl savo kainos ir kokybės santykio, yra ir kitų modelių bei alternatyvų su panašiomis arba papildomomis funkcijomis. Vienas iš jutiklių, kurį būtų galima apsvarstyti šiame kontekste, yra MH-Z1311A, taip pat iš „Winsen“, kuris gali pasigirti labai mažu energijos suvartojimu ir tinka projektams, kuriuose naudojama baterija. Kita vertus, MG811 ir šeima MQ (pvz., MQ-135) istoriškai buvo populiarūs, nors jų rodmenis gali labiau paveikti drėgmė, temperatūra ar kitos dujos, ir norint gauti patikimus rezultatus, juos reikia daugiau kalibruoti ir reguliuoti. Tais atvejais, kai labai svarbus tikrasis CO2 tikslumas, MH-Z19B dažnai pranoksta šiuos modelius naudojimo paprastumu ir tikslumu.
Pastabos apie padirbtus jutiklius ir matavimo kokybę
Vienas iš dabartinių iššūkių yra plitimas Abejotinos kilmės MH-Z19B jutikliaiAkivaizdžiausias užuomina paprastai yra plokštelės spalva (juoda, o ne žalia ar mėlyna) ir originalių dokumentų ar etikečių nebuvimas. Šie jutikliai gali atrodyti veikiantys, tačiau jų matavimai gali būti nepatikimi, o jų patvarumas gerokai sumažėjęs. Patartina jutiklį pirkti iš patikimų platintojų. ir venkite pernelyg didelių nuolaidų nepatikrintose platformose.
Mitai ir mažai žinomi MH-Z19B aspektai
Ne viskas apie šio tipo jutiklius yra auksas, todėl verta patikslinti kai kuriuos punktus, kurie dažnai kelia abejonių:
- Integruotas temperatūros jutiklis nėra patikimas aplinkos temperatūros matavimui.: Jo funkcija yra išimtinai vidinė, skirta CO2 rodmeniui reguliuoti. Nenaudokite jo kaip termometro.
- Kai kurių komandų nurodoma „U“ vertė yra vidinis parametras: Tai nėra dokumentuota ir nesuteikia naudotojui naudingos informacijos.
- Ne visi diapazono variantai yra fiziškai skirtingiPrograminės įrangos komandomis galima pakeisti maksimalų jutiklio aptikimo diapazoną, tačiau optimalus tikslumas garantuojamas iki 2000 ppm.
- Maitinimo šaltinio kokybė yra labai svarbiTokiuose jutikliuose kaip MH-Z19C menkiausias nukrypimas už 4.9–5.1 V diapazono ribų gali paneigti rodmenis, todėl labai svarbu naudoti gerą tikslumo reguliatorių arba šaltinį.
Informacijos šaltiniai ir papildomi ištekliai
Dokumentacijos apie MH-Z19B yra begalė. Be to, oficialių duomenų lapų kurį galite peržiūrėti „Winsen“ gamintojo svetainėje, yra daugybė tinklaraščių, forumų ir „GitHub“ saugyklų su skirtingų mikrovaldiklių pavyzdžiais ir bibliotekomis. Tarp išsamiausių šaltinių yra šie:
- Gamintojo duomenų lapai: instrukcijoms, šešioliktainėms komandoms ir tikslesnei techninei informacijai.
- Techniniai tinklaraščiai ir forumai„espEasy“, „Prometec“, „Emariete“ ir kitos įmonės siūlo pamokas, palyginimus ir abejonių sprendimą ispanų kalba.
- GitHub: rasti atnaujintą MH-Z19B šaltinio kodą ir tvarkyklių bibliotekas.
Be to, kūrėjų bendruomenėse yra aktyvių vartotojų grupių, kuriose galima dalytis patirtimi, patarimais ir dažniausiai pasitaikančiomis problemomis.