Test senzora SPS30 od firmy Sensirion, ktorý umožňuje meranie koncentrácie častíc PM1, PM2.5, PM4 a PM10
Na tento typ senzora som narazil na jednom fóre a rozhodol som sa o jeho zakúpenie a vyskúšanie. Slúži na meranie koncentrácie pevných častíc v ovzduší a to konkrétne častice PM1 , PM2.5 , PM4 a PM10.
Princíp senzora je v skratke nasledovný: vzduch je miniatúrnym ventilátorom vháňaný do komory presvetľovanej laserovým svetlom. Ak sa v komore nenachádzajú žiadne prachové častice, laserové svetlo je pohltené špeciálnou plochou. Prechodom prachových častíc cez komoru dôjde k odrazu laserového svetla od týchto častíc a tento odraz je zaznamenaný fotodiódou. O ďalšie spracovanie sa stará vstavaný mikroprocesor. Meranie odrazom laserového svetla je presnejšie ako pri použití LED (lacnejšie senzory).
Komunikácia prebieha cez rozhranie i2c alebo UART - režim sa volí pinom na pripojovacom konektore. Napájanie senzora je 5V a maximálny odoberaný prúd pri prebiehajúcom meraní je cca 55mA. Životnosť senzora pri trvalom prevádzkovaní je udávaná výrobcom na viac ako 10 rokov. To ale závisí od umiestnenia senzora - vo vonkajšom, prašnom prostredí bude životnosť logicky kratšia ako pri umiestnení vnútri. Senzor obsahuje aj algoritmus na automatické vyčistenie meracieho priestoru spustením ventilátora na maximum, čím dôjde k vyfúkaniu bordelu zo vzduchového tunela. Od výroby je daný čas čistenia nastavený na 1 týždeň (168 hodín).
Podľa testov senzora, na ktoré som narazil na internete sú namerané údaje najpresnejšie u častíc PM1 a PM2.5. U častíc PM4 a hlavne PM10 je presnosť výrazne nižšia. Presnosť merania je do určitej miery ovplyvnená aj teplotou/vlhkosťou nasávaného vzduchu. Podľa informácií z datasheetu je tento problém kompenzovaný priamo v senzore algoritmom od výrobcu.
Celý popis senzora nájdete priamo v datasheete (link) od výrobcu.
Pripojenie a test senzora
Senzor som sa rozhodol pripojiť k doske s ESP8266 programovanej cez Arduino IDE. V Arduino IDE je potrebné doinštalovať cez manažér knižníc knižnicu Sensirion I2C SPS30 (prípadne pridávam odkaz na GitHub ), v ktorej je dostupný aj zdroják na otestovanie snímača. Namerané údaje sa v originálnom zdrojáku vypisujú na UART. Ten som ale upravil a doplnil LCD 16x4 znakov tiež pripojený na i2c (adresa 0x27). Na ňom sa vypisujú namerané údaje senzorom. Nepoužil som žiadne uspávanie (to senzor podporuje a využijete ho určite pri napájaní z batérií). Testovací zdroják pre Arduino a ESP8266 (funkčný bude aj pre klasické Arduino) pridávam tu
Schéma zapojenia
Zapojenie konektora je na obrázku nižšie. Pre komunikáciu cez i2c je potrebné pripojiť pin 4 (SEL) na GND. Napäťové úrovne sú kompatibilné s TTL 5V a LVTTL 3.3V - na pripojenie k ESP8266 teda nie je potrebná úprava napäťových úrovní.
Zapojenie konektora snímača SPS30.
Senzor má krytie IP00 takže pokiaľ sa ho rozhodnete umiestniť vonku, je potrebné použiť krabičku, do ktorej sa nedostane voda ale zároveň umožní dostatočné prúdenie vzduchu, Ja som použil štvorcovú elektroinštalačnú krabicu, na ktorej som odrezal spodok (aby mohol odspodu prúdiť vzduch do senzora). Zvyšné otvory som utesnil. Odspodu som ešte umiestnil sieťku, aby do vnútra neliezli hávede. Pri umiestnení treba dať pozor, aby na senzor nepieklo slnko a nedošlo tak k skráteniu jeho životnosti.
SPS30 a zobrazenie nameraných údajov na LCD 16x4 znakov (je použitý prevodník i2c na HD44780 a kompatibilný). Po úprave zdrojáku je samozrejme možné použiť aj iný typ LCD, tento som mal po ruke.
Do ESP8266 som ešte doprogramoval odosielanie údajov do MySQL databázy ku mne na stránku. Kvôli nie dobrej presnosti merania častíc PM4 a PM10 som sa rozhodol odosielať len namerané hodnoty PM1 a PM2.5. Namerané hodnoty sú dostupné v mojej meteostanici https://www.teplomer.pablox.net resp priamy link https://www.vzduch.pablox.net
Senzor v inštalačnej krabici s odrezaným spodkom + je pridaná sieťka proti hávedi. Spoje a otvory krabice som utesnil tavným lepidlom.
| Dopredu > |
|---|
