二氧化碳气体或CO2气体是一种无色无味的气体，可以在呼吸、燃烧和有机分解等不同过程中形成。因此，测量CO2气体在燃烧过程监测、室内空气质量生态CO2气体排放水平、医疗程序中的肺功能等方面具有重要意义。因此，可以通过NDIR（非分散红外）技术或电化学技术测量二氧化碳气体，精度更高。这些类型的传感器被用于许多行业，如制药、农业食品、饮料、制冷和酿酒。因此，本文讨论了什么是二氧化碳传感器或二氧化碳传感器而且它正在处理应用程序。


什么是二氧化碳传感器？

二氧化碳传感器的定义是，一种用于检测空气或其周围环境中二氧化碳气体含量的仪器被称为二氧化碳传感器。一旦仪器检测到二氧化碳气体含量，就会发出警报，以便人们采取适当的行动。

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二氧化碳气体传感器

这种类型的传感器在为公众创造良好的大气环境方面发挥着至关重要的作用。二氧化碳传感器的应用领域主要包括碳酸饮料、啤酒、煤炭、农业种植、农业养殖和人们的日常生活等不同行业。

工作原理

CO2传感器的工作原理类似于红外碳氢化合物探测器。它们产生的红外光束被调谐到精确的频率，很容易被二氧化碳分子吸收。二氧化碳传感器和红外碳氢化合物检测器的主要区别在于红外波长和滤光片的选择。

由于每个CO2分子都被一些红外光吸收，因此吸收量与环境空气中可用的CO2百分比成比例。这些CO2传感器利用蓝宝石窗口来保护红外发射器和接收器的元件免受环境大气中可能存在的任何酸性气体的伤害。

二氧化碳传感器的类型

CO2传感器有不同类型，如非分散型、电化学型、半导体型和催化燃烧型。

电化学CO2传感器

这是一种化学传感器，用于在整个电化学反应中将二氧化碳气体浓度改变为电信号。基于电信号检测，将电化学类型分为电流型、电容型和电势型。

一旦二氧化碳气体进入传感器，它就会对传感器产生化学反应。当这种反应发生时，CO2传感器将经历电气变化。

Electrochemical CO2 Sensor
电化学CO2传感器

因此，基于特定类型的传感器，反应可以使CO2传感器接收电流、修改现有电流或修改传感器承载电流的能力。之后，该传感器将根据变化确定使用了多少气体。

催化燃烧CO2传感器

这种类型的二氧化碳传感器具有类似催化剂的基本元件，该元件利用特定类型电阻器表面的催化剂涂层。在特定温度下的可燃气体在表面上催化燃烧，就像二氧化碳传感器原理一样。因此，人们将这种二氧化碳传感器称为热燃烧传感器。这些传感器得到了改进，并像可靠的传感器一样广泛应用于不同的行业。

Catalytic Combustion Sensor
催化燃烧传感器

NDIR二氧化碳传感器

术语“NDIR”代表非色散红外，它使用特定的光波长来计算空气中的二氧化碳含量。地球上的每一种元素都只吸收特定类型的光。
一旦空气进入气体传感器，它将打开一组特定CO2波长的光，通常在传感器的一端约为4微米。

NDIR CO2 Sensor
NDIR二氧化碳传感器

另一面将容纳一个容器，该容器将计算到达另一面的光线量。当灯打开时，空气中的二氧化碳会吸收光束。因此，到达二氧化碳传感器另一面的光的总量减少了。吸收的光的总和主要取决于可利用的二氧化碳量。如果有更多的二氧化碳，那么就会吸收更多的光。

半导体二氧化碳传感器

该传感器可以通过半导体表面上的气体的氧化还原反应来制造，以改变敏感元件的电阻值。一旦半导体器件被加热到特定水平，它就会吸收与半导体表面接触的气体分子。因此，这些分子被吸收，在半导体表面自由扩散，失去运动能量。

Semiconductor Gas Sensors
半导体气体传感器

一些气体分子将消失，其他剩余分子将被半导体表面热分解并吸收。一旦半导体功函数与吸收的分子相比较低，那么这些分子将从半导体器件中去除电子，并且半导体器件表面提供电荷层。如果半导体功函数高于吸收的能量分子，那么这些分子将向器件释放电子，形成正离子吸收。

二氧化碳传感器电路图

此CO2回路图用于测量空气中的二氧化碳（CO2）和总挥发性有机化合物（TVOC）。在这种接口中，CCS811被用作数字气体传感器，用于检测具有金属氧化物水平的大范围TVOC和等效CO2。

之前，我们已经讨论过MQ135气体传感器，但CCS811气体传感器能够测量空气中的CO2和TVOC水平。因此，这是测量这两个参数的最佳传感器，它还具有一些显著特点，如体积小、超低功耗，用于可穿戴设备和手持设备监测空气质量。

在这里，我们正在设计一款带有Arduino板的基于CCS811气体传感器的CO2和TVOC仪表。因此，使用CCS811 Arduino库编写代码，用于检索TVOC和CO2值，这些值将显示在OLED显示器上。

该接口所需的组件主要包括任何Arduino板，如UNO R3、Nano、CO2 TVOC传感器、OLED、连接线等。

引脚配置

CCS811气体传感器的引脚配置包括以下内容。

  • 引脚1（VCC）：该引脚使用3.3V为电路板供电。
  • 引脚2（接地）：这是一个GND引脚。
  • 引脚3（SCL）：这是通过10K电阻器拉至VCC的I2C时钟引脚。
  • 引脚4（SDA）：这是通过10K电阻器连接到VCC的I2C数据引脚。
  • 引脚5（唤醒）：这是二氧化碳传感器的唤醒引脚。
  • 引脚6（INT）：这是中断o/p引脚。
  • 引脚7（RST）：这是复位引脚。
  • 引脚8（附加）：这是一个单独的地址选择位引脚，用于允许选择备用地址。

二氧化碳传感器电路图

以下内容CS811气体传感器与Arduino板的接口该图用于测量空气中的TVOC和CO2水平。该电路的连接如下。

CCS811 Gas Sensor Interfacing with Arduino Board
CCS811气体传感器与Arduino板的接口

首先，将CCS811气体传感器的Vin和GND引脚连接到Arduino板的3.3V和GND针脚
操作此传感器所需的电压为3.6电压。

将传感器的SDA和SCL引脚分别连接到Arduino板的A4和A5引脚。CCS811传感器的WAKE引脚连接到Arduino的GND引脚。如果WAKE引脚为空，则控制器无法读取I2C的地址。

CCS811气体传感器的库主要用于CCS811传感器与Arduino板的接口。所以，这本Libray只是由Sparkfun和Adafruit共同撰写的。因此，我们可以通过从网站下载来使用任何库。

在这里，Adafruit库用于检索CO2和TVOC值。这里，一个附加的OLED显示器被连接到上述电路。使用OLED库，您可以在OLED显示器上显示CO2和TVOC值。

带有CCS811传感器和Arduino的OLED显示器的电路图如下所示。这里的Arduino板和CCS811传感器连接将是相同的。将OLED显示器的SDA和SCL引脚连接到Arduino的A4和A5引脚，并将VCC引脚连接至3.3V，将GND引脚连接于GND。

OLED Display with CCS811 & Arduino
带CCS811和Arduino的OLED显示器

下面给出了OLED显示器和CCS811气体传感器与arduino板接口的完整代码。

#包括“Adafruit_CCS811.h”
#包括<Wire.h>
#包括<Adafruit_GFX.h>
#包括<Adafruit_SSD1306.h>

#定义SCREEN_WIDTH 128//OLED显示器宽度，以像素为单位
#定义SCREEN_HIGHT 64//OLED显示高度，以像素为单位
#定义OLED_RESET-1//重置引脚#（如果共享Arduino重置引脚，则为-1）
Adafruit_SSD1306显示器（SCREEN_WIDTH、SCREEN_HEIGHT、&Wire、OLED_RESET）；

Adafruit_CCS811立方厘米；

无效设置（）
{
串行开始（9600）；
显示开始（SSD1306_SWITCHCAPVCC，0x3C）//使用I2C地址0x3C（128×64）进行初始化
延迟（500）；
display.clearDisplay（）；
display.setCursor（25，15）；
display.setTextSize（1）；
display.setTextColor（白色）；
display.println（“CCS811传感器”）；
display.setCursor（25，35）；
display.setTextSize（1）；
display.print（“正在初始化”）；
display.display（）；

Serial.println（“CCS811测试”）；

if（！ccs.begin（））
{
Serial.println（“无法启动传感器！请检查接线。”）；
而（1）；
}

//等待传感器准备就绪
while（！ccs.available（））；
}

空心环（）
{
如果（ccs.available（））
{
if（！ccs.readData（））
{
序列号打印（“CO2:”）；
串行打印（ccs.geteCO2（））；
串行打印（“ppm，TVOC:”）；
Serial.println（ccs.getTVOC（））；

display.clearDisplay（）；
display.setTextSize（1）；
display.setCursor（20，0）；
display.print（“空气质量”）；

display.setTextSize（2）；
display.setCursor（0，20）；
显示。打印（“CO2:”）；
display.print（ccs.geteCO2（））；
display.setTextSize（1）；
显示。打印（“ppm”）；

display.setTextSize（2）；
display.setCursor（0，45）；
显示。打印（“TVOC:”）；
display.print（ccs.getTVOC（））；
display.display（）；
}
其他的
{
Serial.println（“错误！”）；
display.clearDisplay（）；
display.setTextSize（2）；
display.setCursor（0，5）；
display.print（“错误！”）；
而（1）；
}
}
延迟（1000）；
}
上传上述代码后，OLED显示器将开始显示CO2和TVOC的值。出于测试目的，我们可以在其附近引入气体。

优势

这个二氧化碳传感器的优点包括以下内容。

  • 半导体CO2传感器的优点是结构稳定、响应快、耐环境性强。
  • NDIR CO2传感器的优点主要包括分析速度快、灵敏度高、使用寿命长和稳定性好。
  • 催化燃烧CO2传感器的优点是响应快、测量精确、响应快。
  • 电化学CO2传感器的优点主要包括成本低、操作简单、测量速度快。

缺点

这个二氧化碳传感器的缺点包括以下内容。

  • 电化学CO2传感器的缺点主要包括精度可能会降低、容易漂移、寿命短、易于老化以及精确测量只会受到其他气体的干扰。
  • 催化燃烧CO2传感器的缺点是可选择的气体范围小。
  • NDIR CO2传感器的缺点主要包括：；功耗高，结构复杂，而且价格昂贵。
  • 半导体CO2传感器的缺点是：它只受温度的影响，读数会受到空气中其他物质的影响，等等。

二氧化碳传感器应用

这个二氧化碳传感器的应用包括以下内容。

  • 安全行业。
  • 暖通空调/室内空气质量行业。
  • 大学研究应用。
  • 生命科学与医疗行业。
  • 灭火测试。
  • 航空航天工业。
  • 运输行业。
  • 工业应用。
  • MAP（改良气氛包装）。
  • 农业产业。
  • 采矿。
  • 气化
  • 室内空气质量。
  • 沼气。
  • 暖通空调。
  • 垃圾填埋
  • 改良空气包装（MAP）。
  • 总有机碳（TOC）。
  • 过程控制。
  • 受控环境园艺。
  • 可控气氛储存。

因此，这一切都是关于二氧化碳传感器或二氧化碳传感器及其应用的概述。有很多气体传感器可供选择，如MG811、LP8、ACD10等。这里有一个问题要问你，什么是酒精传感器？