Modul senzoru CO2 MFrontier NDIR

MTP80-A je dvoukanálový senzor oxidu uhličitého založený na principu technologie Non Spectral Infrared (NDIR). Dokáže detekovat koncentraci oxidu uhličitého ve vzduchu v reálném čase a vydávat hodnotu koncentrace pomocí metod UART, IIC a PWM. Má silnou schopnost proti rušení, vysokou citlivost, silnou stabilitu, dlouhou životnost, nízkou spotřebu energie a podporuje dvě metody kalibrace: vlastní kalibraci a ruční kalibraci s minimální chybou přesnosti dat. Vhodné pro průmyslová odvětví, jako je monitorování vzduchu, systémy čerstvého vzduchu, chytré domácnosti a čištění vzduchu v automobilech.

Advantage

• Výhoda dlouhodobé stabilitytage – Stabilita NDIR senzorů závisí především na světelném zdroji a za podmínky, že ve zdroji světla nejsou žádné abnormality, je dlouhodobá stabilita NDIR extrémně vynikající ve srovnání s jinými typy plynových senzorů.
• Principem činnosti NDIR senzoru pro měření koncentrace je detekce infračervené energie charakteristického infračerveného absorpčního pásma měřeného plynu. Charakteristikou signálu je, že když není měřený plyn, je síla signálu maximální a čím vyšší koncentrace, tím menší je signál. Naměřená koncentrace může dosáhnout 10000 XNUMX ppm.

Vlastnosti

• Princip detekce NDIR
• Krátká doba předehřívání
• Teplotní kompenzace a automatické kalibrační algoritmy
• Vysoká citlivost a přesnost
• Proti rušení a silná stabilita

Aplikace

• Zařízení pro sledování kvality ovzduší
• Systém čerstvého vzduchu
• Čištění vzduchu v autě
• Zařízení pro čištění vzduchu
• HAVC systém
• Smart Home

Velikost

Parametry

Pin diagram

Definice pinů

Číslo PIN	Název pinu	Pin Funkce Popis	Elektrické charakteristiky pinů
1	VIN	Pozitivní konec napájení	Vybaveno ochranou proti zpětnému připojení a vstupním objtagRozsah: 4.2V-5.5V
2	GND	Záporná svorka napájecího zdroje
3	Alarm- OC	Funkce alarmu, kolík v režimu výstupu otevřeného odtoku. Když je naměřená koncentrace vyšší než 1000 ppm, výstup tohoto kolíku je vysoký. Když je koncentrace nižší než 800 ppm, výstup tohoto kolíku je nízký	Pin je ve výstupním režimu otevřeného vypouštění a pro použití je vyžadován externí pull-up rezistor.
4	PWM	Funkce PWM, používaná pro výstup koncentrace CO2.	Pin je ve výstupním režimu push-pull a výstupní cyklus PWM je 1004 ms.
5	VCC-Out	Vnitřní výstup LDO snímače je obvykle 3V ± 2%. Obecně se používá pro konverzi úrovně sériové komunikace.	Výstupní objemtage: 3.3V ± 2%, maximum bez nadproudové ochrany Výstupní proud: 6mA
6	Host-TX /IIC-SDA	TX pin UART v hlavním systému je obvykle TX zákaznického MCU nebo SDA funkce IIC.	Obvyklá komunikační úroveň je 3.3V. Při použití pro funkci IIC je konfigurace pinů v režimu otevřeného odčerpávání a k použití je vyžadován externí pull-up rezistor.
7	Host-RX /IIC-SCL	RX pin UART v hlavním systému je obvykle RX zákaznického MCU nebo SCL funkce IIC.	Obvyklá komunikační úroveň je 3.3V. Při použití pro funkci IIC je konfigurace pinů v režimu otevřeného odčerpávání a k použití je vyžadován externí pull-up rezistor.
8	R / T	Tento pin má dvě funkce: 1. Jako směrový ovládací kolík RS485. Tento kolík je ve výstupním režimu s otevřeným kolektorem a lze jej přímo připojit ke kolíku pro povolení směru čipu RS485, což vyžaduje externí pull-up rezistor. V současné době jsou moduly Pin6 a Pin7 funkcemi UART. 2. Pin pro výběr funkce UART/IIC. Tento kolík je před zapnutím uzemněn (uzemnění po zapnutí je neplatné) a kolíky 6 a 7 modulu jsou funkcemi IIC. Když je kolík zapnutý, je v režimu pull-up vstupu a může být zavěšen nebo uzemněn . Jako kolík pro povolení směru RS485 je ve výstupním režimu s otevřeným kolektorem a vyžaduje externí pull-up rezistor.	Když je kolík zapnutý, je v režimu pull-up vstupu a může být zavěšen nebo uzemněn. Jako kolík pro povolení směru RS485 je ve výstupním režimu s otevřeným kolektorem a vyžaduje externí pull-up rezistor.
9	bCAL-in	Ruční kalibrace ovládacích kolíků	Když je kolík zapnutý, je ve vstupním režimu s odporem proti vytažení

Kalibrační funkce

Modul MTP80 je přesný optický modul. Po opuštění továrny z různých důvodů, jako je přeprava, instalace, svařování atd., může měření modulu zaznamenat určitý posun, což má za následek snížení přesnosti. Modul je vybaven sadou samokalibračních algoritmů, které mohou periodicky a automaticky opravovat chyby měření a zajišťují, že modul udržuje dobrou přesnost měření. Výchozí cyklus samokalibrace modulu je 7 dní (168 hodin), který lze upravit příkazem (24 hodin až 720 hodin).

Aby byla zajištěna přesnost měření kalibrovaného senzoru, zajistěte, aby se koncentrace CO2 v jeho pracovním prostředí mohla alespoň na několik hodin do 7 dnů po zapnutí přiblížit úrovním venkovní atmosféry.

Funkce alarmu

Modul MTP80 podporuje funkci výstupu alarmu a výstupy přes pin Alarm OC. Když je naměřená hodnota koncentrace CO2 vyšší než 1000 ppm, kolík Alarm OC generuje vysokou úroveň. Když je naměřená hodnota koncentrace CO2 nižší než 800 ppm, kolík Alarm OC generuje nízkou úroveň. Všimněte si, že pin Alarm OC je nakonfigurován v režimu otevřeného vypouštění a vyžaduje použití externího pull-up rezistoru. Pokud dojde k chybě v modulu, pin Alarm OC zůstane vysoký.
Referenční způsob použití je znázorněn na obrázku vpravo.

Komunikační protokol

sériová komunikace
Přenosová rychlost pro sériovou komunikaci je 9600 bps a paket sériové komunikace je definován následovně:

Formát protokolu
Popis formátu rámu:

Pole	Délka	Vysvětlit
Záhlaví rámu	2	Opraveno na 0x42,0x4D
Instrukční bajt	1	Definice příkazu nebo definice typu senzoru
Příkazové bajty	2	Konkrétní příkazová slova
Délka dat	2	Velký konec
data	n	Velký konec
Kontrolní součet	2	Součet všech bajtů od záhlaví rámce po poslední bajt dat

Následující popis protokolu platí pro řadu plynových senzorů s instrukčním bytem 0xA0.
Popis příkazového bytu

Příkazové slovo	Vysvětlit
0x0001	Nastavte parametry tlaku vzduchu (interní výchozí tlak vzduchu je 1013.0 hPa)
0x0002	Přečtěte si aktuální nastavenou hodnotu tlaku vzduchu
0x0003	Čtení hodnot koncentrace plynu
0x0004	Funkce korekce jednoho bodu (s referenční koncentrací)
0x0005	Stav odečítání jednobodové korekce
0x0006	Zakázat nebo povolit samokalibraci
0x0007	Přečtěte si stav autokalibrace
0x0008	Čtení autokalibračního cyklu (hodiny)
0x0009	Nastavit cyklus autokalibrace (hodiny)

Základní řídicí protokol

Název funkce		Záhlaví rámu	Instrukční bajt	Příkazové bajty	Délka dat	Data	Kontrolní součet
Nastavení parametrů tlaku vzduchu	MCU posílá	0x42 0x4d	0xA0	0x0001	0x00 0x02	Rozsah hodnot atmosférického tlaku je 700–1100 (16bitové celé číslo)	Kontrolní součet
	Návrat modulu	s 0x42 0x4d	0xA0	0x0001	0x00 0x00		Kontrolní součet
Přečtěte si aktuální hodnotu tlaku vzduchu	MCU posílá	0x42 0x4d	0xA0	0x0002	0x00 0x00		Kontrolní součet
	Návrat modulu	s 0x42 0x4d	0xA0	0x0002	0x00 0x02	Hodnota atmosférického tlaku (16bitové celé číslo)	Kontrolní součet
Přečtěte si aktuální hodnotu koncentrace	MCU posílá	0x42 0x4d	0xA0	0x0003	0x00 0x00		Kontrolní součet
	Návrat modulu	s 0x42 0x4d	0xA0	0x0003	0x00 0x05	Hodnota koncentrace plynu (32bitové celé číslo) a příznak platnosti dat (8bitový) 0x00: platný; 0xFF: data nedostupná;	Kontrolní součet
Funkce korekce jednoho bodu (s referenční koncentrací)	MCU posílá	0x42 0x4d	0xA0	0x0004	0x00 0x04	Referenční rozsah koncentrace je 400~5000 (32bitové celé číslo)	Kontrolní součet
	Návrat modulu	s 0x42 0x4d	0xA0	0x0004	0x00 0x01	0x01: indikuje začátek kalibrace; 0xf: indikuje chybu kalibrace	Kontrolní součet
Přečtěte si stav korekce jednoho bodu	MCU posílá	0x42 0x4d	0xA0	0x0005	0x00 0x00		Kontrolní součet
	Návrat modulu	s 0x42 0x4d	0xA0	0x0005	0x00 0x01	0x00: znamená dokončení kalibrace; 0x01: znamená, že kalibrace stále probíhá	Kontrolní součet
Povolit nebo zakázat autokalibraci	MCU posílá	0x42 0x4d	0xA0	0x0006	0x00 0x01	0x00: umožňuje autokalibraci; 0xf: deaktivuje autokalibraci	Kontrolní součet
	Návrat modulu	s 0x42 0x4d	0xA0	0x0006	0x00 0x00		Kontrolní součet
Přečtěte si stav autokalibrace	MCU posílá	0x42 0x4d	0xA0	0x0007	0x00 0x00		Kontrolní součet
	Návrat modulu	s 0x42 0x4d	0xA0	0x0007	0x00 0x01	0x00: Povolit autokalibraci 0xf: Zakázat autokalibraci	Kontrolní součet
Přečtěte si Autokalibrační cyklus	MCU posílá	0x42 0x4d	0xA0	0x0008	0x00 0x00		Kontrolní součet
	Návrat modulu	s 0x42 0x4d	0xA0	0x0008	0x00 0x02	Rozsah autokalibračního cyklu: 24–720h	Kontrolní součet
Nastavení doby autokalibrace	MCU posílá	0x42 0x4d	0xA0	0x0009	0x00 0x02	Rozsah autokalibračního cyklu: 24–720h	Kontrolní součet
	Návrat modulu	s 0x42 0x4d	0xA0	0x0009	0x00 0x01	00: Správný provoz; 01: Vstupní data jsou kratší než 24 hodin a nebudou přijata; 02: Vstupní data jsou delší než 720 hodin a nebudou přijata	Kontrolní součet

Aplikace Přamples

Analýza instrukcí IIC

Modul pracuje v režimu IIC slave a lze jej připojit k externímu MCU. Modul obsahuje pull-up rezistor.
Adresa podřízeného zařízení modulu je: 0x32 (7bitová adresa)
Adresa operace zápisu modulu je: 0x64
Adresa operace čtení modulu je: 0x65

Sekvence odesílání hostitele:

1. Odeslat startovací signál
2. Odešlete zápis adresy (adresa slave + R/W = 0x64) a zkontrolujte odpověď
3. Odešlete příkaz čtení (0x03) a zkontrolujte odpověď
4. Vyšlete signál zastavení
5. Odeslat startovací signál
6. Odešlete přečtenou adresu (adresa slave + R/W (1) = 0x65) a zkontrolujte odpověď
7. Přečtěte 3 bajty z modulu a odešlete odpověď
8. Vyšlete signál zastavení

Přijatá 3bajtová data jsou popsána následovně:

koncentrace CO2		Data platné bajty
Vysoký bajt koncentrace	Nízký bajt koncentrace	0x00/0xFF

Poznámka:
Koncentrace CO2 = vysoký bajt koncentrace CO2 * 256 + bajt nízké koncentrace
Data platný bajt, 0x00 znamená platná data, 0xf znamená neplatná data

Podrobné vysvětlení funkce PWM

• PWM cyklus je 1004 ms
• Vysoká úroveň výstupu je 2 ms na začátku stage
• Střední cyklus je 1000 ms
• Nízkoúrovňový výstup je 2 ms v koncovce stage
• Výpočtový vzorec pro získání aktuální hodnoty koncentrace CO2 pomocí PWM je:
• Cppm = 5000*(TH-2ms)/(TH+TL-4ms)
• Cppm je vypočtená hodnota koncentrace CO2 v ppm
• TH je čas, kdy je výstup ve výstupním cyklu na vysoké úrovni
• TL je čas, kdy je výstup ve výstupním cyklu na nízké úrovni

Test spolehlivosti

Testovací položky	Experimentální podmínky	Podmínky přijetí	Počet ověření n Počet selhání c
Skladování při vysoké teplotě	60±2, uložte bez zapnutí po dobu 48 hodin	Po 2 hodinách zotavení v prostředí s normální teplotou přesnost snímače odpovídá normě specifikace	n=8 c=0
Skladování při nízké teplotě	-20±2, uložte bez zapnutí po dobu 48 hodin	Po 2 hodinách zotavení v prostředí s normální teplotou přesnost snímače odpovídá normě specifikace	n=8 c=0
Skladování při vysoké teplotě a vysoké vlhkosti	40℃ ±2℃，85%RH±5%RH，48h úložiště bez napájení	Po 2 hodinách zotavení v prostředí s normální teplotou přesnost snímače odpovídá normě specifikace	n=8 c=0
Vysokoteplotní provoz	Při 50 ± 2 °C bude produkt běžet 48 hodin se zapnutým napájením	Po 2 hodinách zotavení v prostředí s normální teplotou přesnost snímače odpovídá normě specifikace	n=8 c=0
Nízkoteplotní provoz	Při 0 ± 2 °C bude produkt běžet 48 hodin se zapnutým napájením	Po 2 hodinách zotavení v prostředí s normální teplotou přesnost snímače odpovídá normě specifikace	n=8 c=0
Vysoký a nízký teplotní šok	Po udržení na – 20 po dobu 60 minut přepněte na 60 během 10 s a udržujte dalších 60 minut jako jeden cyklus, celkem 10 cyklů, sample není během testu zapnutý	Po 2 hodinách zotavení v prostředí s normální teplotou přesnost snímače odpovídá normě specifikace	n=8 c=0
Simulace transportních vibrací	Šestistranné vibrace, 30 minut na stranu, frekvence vibrací 240 ot./min	Po 2 hodinách zotavení v prostředí s normální teplotou přesnost snímače odpovídá normě specifikace	n=8 c=0
Balíček padá	Výška pádu: nastavte podle poměru hmotnosti k výšce specifikovaného v GB/T4857.18. Test podle GB/T4857.5 metodou pádového testu pro balení a přepravní balíky. Sekvence pádové zkoušky je jeden roh, tři hrany a šest ploch (pokud má zákazník speciální požadavky, může být provedena podle požadavků zákazníka).	Po testu pádem obalu by neměl být vzhled snímače zjevně vadný, žádné součásti by neměly odpadávat, snímač by měl fungovat normálně a přesnost snímače by měla odpovídat specifikacím.	n=1 pole c=0

Historie revizí

Datum	Verze	přeměna
2022.6.2	1.0	Počáteční verze

Shenzhen MFrontier Electronics Co., Ltd.
Tel 0755-21386871
Web www.memsf.com

Přidat 3 a 5patrová budova B2, technologický park Zhaoshangju, okres Guangming, 518107, Shenzhen, Čína

Dokumenty / zdroje

Modul senzoru CO2 MFrontier NDIR [pdfNávod k obsluze NDIR modul senzoru CO2, NDIR CO2, modul senzoru, modul

Reference

• Uživatelská příručka