【2024 DigiKey 创意大赛】二月柳絮大作战项目-05获取传感器SPS30传感器数据

Maker_kun · 发表于2024-10-24 00:05

【2024 DigiKey 创意大赛】二月柳絮大作战项目-05获取传感器SPS30传感器数据 [复制链接]

本帖最后由 Maker_kun 于 2024-11-3 21:07 编辑

SPS30传感器是Sensirion公司推出的一款光学颗粒物（PM）传感器，代表了该领域的一项技术突破。其测量原理基于激光散射，并结合了Sensirion的创新抗污染技术，确保了从首次使用到超过八年使用寿命期间的准确测量。

SPS30传感器具有以下特点：

高精度和长期稳定性：SPS30传感器利用先进的算法和抗污染技术，使其在长期使用过程中保持高精度和稳定性。多接口支持：该传感器提供UART和I2C两种通信接口，适用于不同的应用场景。对于超过20厘米的连接电缆，建议使用UART接口以增强抗电磁干扰能力。

小型化设计：SPS30传感器体积小巧，尺寸仅为41 x 41 x 12 mm³，适合用于空间受限的应用场景，如壁挂式或紧凑型空气质量检测设备。

应用广泛：SPS30传感器被广泛应用于空气净化器、暖通空调设备、需求控制通风系统、空调、空气质量和环境监测器以及智能家居和物联网设备等领域。

认证与环保：SPS30传感器通过了MCERTS认证，并符合欧盟最新的环保标准，如ROHS和REACH指令，确保其绿色环保无污染。

SPS30传感器凭借其卓越的测量性能、长期稳定性、灵活的接口选择和广泛的应用领域，成为空气质量监测和控制领域的重要工具。

PM2.5即细颗粒物，是指空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物。这种颗粒物能够较长时间悬浮在空气中，并对空气质量及能见度产生重要影响。PM2.5的来源可以分为自然源和人为源。自然源包括风扬尘土、火山灰、森林火灾和海盐等；人为源则包括一次颗粒物（如燃煤烟尘、工业排放）和二次颗粒物（通过气体前体物的化学反应形成）。 PM2.5的化学成分复杂，主要包括可溶性粒子（如F-, Cl-, Br-, NH4+, Na+, K+等）、无机元素（如自然尘、金属元素）以及含碳物质（如有机碳OC、元素碳EC和多环芳香烃等）。这些成分使得PM2.5具有较高的毒性，长期暴露于高浓度PM2.5环境中会增加呼吸道疾病、心血管疾病和肺癌的风险。在测量PM2.5时，常用的方法有重量法、β射线吸收法、微量振荡天平法和光散射法。其中，光散射法因其测量速度快、灵敏度高而被广泛应用。 PM2.5对健康的影响主要体现在其能够深入肺部并进入血液系统，从而影响呼吸系统和心血管系统。它还可能吸附有机污染物和重金属，增加致癌和基因突变的风险。因此，控制PM2.5的浓度对于改善空气质量及保护公众健康至关重要。

SPS30颗粒物激光散射检测工作原理：

将不同颗粒转换不同电信号：

一致性超级强：

不同PM2.5的特性：

空气质量与PM2.5颗粒物的关系：
欧洲标准：

美国标准：

官方库使用wire IIC通道，但是如果使用wire会占用LCD屏幕驱动

void sensirion_i2c_init()
{
   Wire.begin();
}

void sensirion_i2c_release(void)
{
}

int8_t sensirion_i2c_read(uint8_t address, uint8_t *data, uint8_t count) {
    uint8_t readData[count];
    uint8_t rxByteCount = 0;

    // 2 bytes RH, 1 CRC, 2 bytes T, 1 CRC
    Wire.requestFrom(address, count);

    while (Wire.available()) {  // wait till all arrive
        readData[rxByteCount++] = Wire.read();
        if (rxByteCount >= count)
            break;
    }

    memcpy(data, readData, count);

    return 0;
}

int8_t sensirion_i2c_write(uint8_t address, const uint8_t *data,
                           uint8_t count) {
    Wire.beginTransmission(address);
    Wire.write(data, count);
    Wire.endTransmission();

    return 0;
}
#endif /* SPS30_USE_ALT_I2C */

需要进一步修改官方库，进行wire1通道，修改官方库确实需要很多精力和时间

需要将wire更换成wire1即可

获取传感器数据：

参考文献：

https://news.eeworld.com.cn/medical_electronics/2018/ic-news08168920.html

https://ehs.uci.edu/enviro/air-quality/current-air-quality.php

https://www.zhihu.com/question/20173158/answer/2001770330?utm_campaign=shareopn&utm_content=group2_Answer&utm_medium=social&utm_psn=1832705139284262913&utm_source=wechat_session