物联网AI MicroPython传感器学习 之 CCS811空气质量检测传感器

news2024/10/6 8:35:14

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一、产品简介

通过CCS811传感器模块可以测量环境中TVOC(总挥发性有机物质)浓度和eCO2(二氧化碳)浓度，作为衡量空气质量（IAQ）的指标。
image.png
引脚定义

  • VCC：3.3V
  • GND：接地
  • SCL：I2C时钟
  • SDA：I2C数字
  • WAK：接地
  • INT：NC（阈值中断引脚）
  • RST：NC（复位引脚）
  • ADD：NC

二、技术参数

  • 供电电压：3.3V
  • 接口：I2C接口
  • 分辨率：14位
  • 工作电流：20mA
  • 睡眠模式的电流：3uA
  • 模块尺寸：15mm * 21mm

三、软件接口

CCS811(i2cObj) - 创建CCS811驱动对象

  • 函数原型：

ccs811Obj = CCS811(i2cObj)

  • 参数说明：
参数类型必选参数？说明
i2cObjI2C是传入i2c对象
  • 返回值：
    CCS811对象创建成功，返回CCS811对象；CCS811对象创建失败，抛出Exception
  • 示例代码：
from machine import I2C,Pin          # 驱动库
import ccs811                        # CCS811空气质量传感器驱动库

# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("ccs811 inited!")
ccs811Obj = ccs811.CCS811(i2cObj)
  • 输出：
ccs811 inited!

geteCO2 - 获取空气中二氧化碳浓度

  • 函数功能：
    获取空气中二氧化碳浓度
  • 函数原型：

CCS811.geteCO2()

  • 参数说明：
    无

  • 返回值：
    | 返回值 | 类型 | 说明 |
    | — | — | — |
    | status | 整型 | 0-无效数值；
    1-有效数值 |
    | eco2 | 整型 | 单位：ppm，>=400 |

  • 示例：

from machine import I2C,Pin          # 驱动库
import ccs811                        # CCS811空气质量传感器驱动库
import utime

# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("ccs811 inited!")
ccs811Obj = ccs811.CCS811(i2cObj)
while True:
    status,eco2 = ccs811Obj.geteCO2()
    if status == 1:
        print('eCO2: %d ppm' %(eco2))
    utime.sleep(1)
  • 输出：
ccs811 inited!
eCO2: 400 ppm
eCO2: 868 ppm
eCO2: 400 ppm
eCO2: 400 ppm

getTVOC - 获取空气中挥发有机物的浓度

  • 函数功能：
    获取空气中挥发有机物的浓度
  • 函数原型：

CCS811.getTVOC()

  • 参数说明：
    无
  • 返回值：
返回值类型说明
status整型0 - 无效数值
1 - 有效数值
tvoc整型单位：ppb
  • 示例：
from machine import I2C,Pin          # 驱动库
import ccs811                        # CCS811空气质量传感器驱动库
import utime

# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("ccs811 inited!")
ccs811Obj = ccs811.CCS811(i2cObj)
while True:
    status,tvoc = ccs811Obj.getTVOC()
    if status == 1:
        print('TVOC: %d ppb' %(tvoc))
    utime.sleep(1)
  • 输出：
ccs811 inited!
TVOC: 0 ppb
TVOC: 0 ppb
TVOC: 0 ppb
TVOC: 3 ppb
TVOC: 734 ppb
TVOC: 68 ppb
TVOC: 129 ppb
TVOC: 62 ppb
TVOC: 25 ppb

geteCO2TVOC - 获取空气中二氧化碳以及挥发有机物的浓度

  • 函数功能：
    获取空气中二氧化碳以及挥发有机物的浓度
  • 函数原型：

CCS811.geteCO2TVOC()

  • 参数说明：
    无
  • 返回值：
返回值类型说明
status整型0-无效数值
1-有效数值
eco2整型单位：ppm , >=400
tvoc整型单位：ppb
  • 示例：
from machine import I2C,Pin          # 驱动库
import ccs811                        # CCS811空气质量传感器驱动库
import utime

# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("ccs811 inited!")
ccs811Obj = ccs811.CCS811(i2cObj)
while True:
    status,eco2,tvoc = ccs811Obj.geteCO2TVOC()
    if status == 1:
        print('eCO2: %d ppm, TVOC: %d ppb' % (eco2, tvoc))
    utime.sleep(1)
  • 输出：
ccs811 inited!
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 1495 ppm, TVOC: 168 ppb
eCO2: 481 ppm, TVOC: 12 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb

四、接口案例

# Python代码
from machine import I2C,Pin          # 驱动库
import ccs811                        # CCS811空气质量传感器驱动库
import utime

# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
print("ccs811 inited!")
ccs811Obj = ccs811.CCS811(i2cObj)
while True:
    status,eco2,tvoc = ccs811Obj.geteCO2TVOC()
    if status == 1:
        print('eCO2: %d ppm, TVOC: %d ppb' % (eco2, tvoc))
    utime.sleep(1)
  • 输出：
ccs811 inited!
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 1495 ppm, TVOC: 168 ppb
eCO2: 481 ppm, TVOC: 12 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb
eCO2: 400 ppm, TVOC: 0 ppb

五、工作原理

INA219传感器寄存器描述如下表所示：

序号寄存器地址功能说明默认值
10x00状态寄存器–
20x01测量模式寄存器–
30x02测量结果寄存器–
40x20硬件ID寄存器0x81
50x21硬件版本寄存器0x1X
60xF4APP启动寄存器–
70xFF软件重启寄存器–

从下图可以看到CCS811内置I2C通信单元，与MCU进行数据交互。其中nINT和nRESET是可选的，根据实际项目需要而定，nWAKE低电平状态为激活CCS811。
image.png
引脚分布如下：

序号引脚名功能说明
1I2C_ADDR低电平 - I2C地址总线0x5A
高电平 - I2C地址总线0x5B
2nRESET复位引脚，低电平有效
3nINT阈值中断引脚
4PWM–
5Sense–
6VDD电源正
7nWAKE唤醒引脚，低电平有效
8AUX–
9I2C_SDAI2C数据线
10I2C_SCKI2C时钟线

参考文献及购买链接

[1] CCS811传感器DATASHEET
[2] CCS811传感器模块购买

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