Sensor de Gás Grove VOC e eCO2 (SGP30)
Nesta seção, detalharemos como os sensores funcionam, como obter dados do sensor usando o Wio Terminal e como enviar esses dados usando o Wio Terminal & Grove - Wio-E5.
Atualizável para Sensores Industriais
Com o controlador S2110 SenseCAP e o registrador de dados S2100, você pode facilmente transformar o Grove em um sensor LoRaWAN®. A Seeed não apenas ajuda você na prototipagem, mas também oferece a possibilidade de expandir seu projeto com a série SenseCAP de robustos sensores industriais.
A caixa com classificação IP66, a configuração via Bluetooth, a compatibilidade com a rede global LoRaWAN®, a bateria embutida de 19 Ah e o forte suporte do APP fazem do SenseCAP S210x a melhor escolha para aplicações industriais. A série inclui sensores para umidade do solo, temperatura e umidade do ar, intensidade de luz, CO2, EC e uma estação meteorológica 8 em 1. Experimente o mais recente SenseCAP S210x para o seu próximo projeto industrial bem-sucedido.
Princípio de Funcionamento dos Sensores
O SGP30 é um sensor de gás interno de óxido metálico com múltiplos elementos de detecção em um único núcleo. Ele incorpora quatro elementos de detecção de gás e possui um sinal de saída de qualidade do ar totalmente calibrado, destinado principalmente à detecção da qualidade do ar.
A parte sensora (MEMS) do SGP30 é baseada em um filme aquecido de nanopartículas de óxido metálico (MOx). O material sensível ao gás reage o oxigênio adsorvido nas partículas de óxido metálico com o gás-alvo, liberando assim elétrons. Isso resulta em uma mudança na resistência da camada de óxido metálico medida pelo sensor.
Em resumo, a presença do gás redutor faz com que a concentração de oxigênio na superfície do material sensível ao gás diminua, alterando a resistência (ou condutividade) do semicondutor. A subsequente detecção da resistência, o processamento do sinal e a conversão são realizados pela seção do circuito (ASIC).
Para mais informações sobre o uso do Sensor de Gás Grove VOC e eCO2, consulte a referência aqui.
Materiais Necessários
 |  |  |
| Wio Terminal | Grove - Wio-E5 | Sensor de Gás Grove VOC e eCO2 (SGP30) |
Preparação Preliminar
Conexão
Nesta rotina, precisamos nos conectar a um gateway LoRa® próximo com a ajuda do Grove - Wio-E5. Precisamos configurar a porta Grove no lado direito do Wio Terminal como uma porta serial por software para receber comandos AT. Conecte o Sensor de Gás Grove VOC e eCO2 (no lado esquerdo) de acordo com o diagrama abaixo.
Preparação de Software
Passo 1. Você precisa instalar o software Arduino.
Passo 2. Inicie o aplicativo Arduino.
Passo 3. Adicione o Wio Terminal à IDE do Arduino.
Abra a sua IDE Arduino, clique em File > Preferences e copie a URL abaixo em Additional Boards Manager URLs:
https://files.seeedstudio.com/arduino/package_seeeduino_boards_index.json
Clique em Tools > Board > Board Manager e pesquise Wio Terminal no Boards Manager.
Passo 4. Selecione sua placa e porta
Você precisará selecionar a entrada no menu Tools > Board que corresponde ao seu Arduino. Selecione a Wio Terminal.
Selecione o dispositivo serial da placa Wio Terminal no menu Tools -> Port. Provavelmente será COM3 ou superior (COM1 e COM2 geralmente são reservadas para portas seriais de hardware). Para descobrir, você pode desconectar sua placa Wio Terminal e reabrir o menu; a entrada que desaparecer deve ser a placa Arduino. Reconecte a placa e selecione essa porta serial.
Para usuários de Mac, será algo como /dev/cu.usbmodem141401.
Se você não conseguir fazer o upload do sketch, na maioria das vezes é porque a Arduino IDE não conseguiu colocar a Wio Terminal em modo bootloader. (Porque o MCU foi interrompido ou seu programa está manipulando o USB) A solução é colocar manualmente sua Wio Terminal em modo bootloader.
Passo 5. Baixar a biblioteca Grove - Wio-E5
Visite o repositório Disk91_LoRaE5 e baixe todo o repositório para o seu disco local.
Passo 6. Adicionando bibliotecas à Arduino IDE
Agora, a biblioteca 3-Axis Digital Accelerometer pode ser instalada na Arduino IDE. Abra a Arduino IDE e clique em sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library, e escolha o arquivo Disk91_LoRaE5 que você acabou de baixar.
Obter o valor do Grove VOC and eCO2 Gas Sensor (SGP30)
Passo 1. Baixar a biblioteca de código do Grove VOC and eCO2 Gas Sensor
Visite o repositório SGP30_Gas_Sensor e baixe todo o repositório para o seu disco local.
Passo 2. Adicionando bibliotecas à Arduino IDE
Agora, a biblioteca do Grove VOC and eCO2 Gas Sensor pode ser instalada na Arduino IDE. Abra a Arduino IDE e clique em sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library, e escolha o arquivo SGP30_Gas_Sensor que você acabou de baixar.
Passo 3. Obter dados de VOC e eCO2 do SGP30
Este repositório nos mostra os dados de VOC e eCO2 obtidos. No código, usamos a função sgp_measure_signals_blocking_read() para obter as informações de VOC e eCO2, que são positivas e inteiras.
#include <Arduino.h>
#include "sensirion_common.h"
#include "sgp30.h"
void setup() {
s16 err;
u32 ah = 0;
u16 scaled_ethanol_signal, scaled_h2_signal;
Serial.begin(115200);
Serial.println("serial start!!");
/* Init module,Reset all baseline,The initialization takes up to around 15 seconds, during which
all APIs measuring IAQ(Indoor air quality ) output will not change.Default value is 400(ppm) for co2,0(ppb) for tvoc*/
while (sgp_probe() != STATUS_OK) {
Serial.println("SGP failed");
while (1);
}
/*Read H2 and Ethanol signal in the way of blocking*/
err = sgp_measure_signals_blocking_read(&scaled_ethanol_signal,
&scaled_h2_signal);
if (err == STATUS_OK) {
Serial.println("get ram signal!");
} else {
Serial.println("error reading signals");
}
// Set absolute humidity to 13.000 g/m^3
//It's just a test value
sgp_set_absolute_humidity(13000);
err = sgp_iaq_init();
}
void loop() {
s16 err = 0;
u16 tvoc_ppb, co2_eq_ppm;
err = sgp_measure_iaq_blocking_read(&tvoc_ppb, &co2_eq_ppm);
if (err == STATUS_OK) {
Serial.print("tVOC Concentration:");
Serial.print(tvoc_ppb);
Serial.println("ppb");
Serial.print("CO2eq Concentration:");
Serial.print(co2_eq_ppm);
Serial.println("ppm");
} else {
Serial.println("error reading IAQ values\n");
}
delay(1000);
}
Abra o monitor serial da Arduino IDE, selecione a taxa de baud como 115200 e observe o resultado.
Enviar dados via Grove - Wio-E5
Combinamos o código anterior do Grove - Wio-E5 para conectar à rede LoRa®. Usando o comando AT é possível enviar o valor do Grove VOC and eCO2 Gas Sensor para a rede LoRa®.
No código da seção anterior, sabemos que os valores de VOC e eCO2 são inteiros positivos. E o comprimento dos dois inteiros não excederá 8 bits.
Dessa forma, determinamos o conteúdo, tamanho e formato dos dados a serem enviados via comando AT. Podemos muito bem configurar um array grande o suficiente, armazenar as strings que precisamos enviar no array e, por fim, usar a função send_sync() para enviar o array.
O pseudo-código para a ideia acima é aproximadamente o seguinte.
......
s16 err = 0;
u16 tvoc_ppb, co2_eq_ppm;
err = sgp_measure_iaq_blocking_read(&tvoc_ppb, &co2_eq_ppm);
static uint8_t data[4] = { 0x00 }; //Use the data[] to store the values of the sensors
data_decord(tvoc_ppb, co2_eq_ppm, data);
if ( lorae5.send_sync( //Sending the sensor values out
8, // LoRaWan Port
data, // data array
sizeof(data), // size of the data
false, // we are not expecting a ack
7, // Spread Factor
14 // Tx Power in dBm
)
)
......
O restante que precisamos fazer é usar a função begin() para inicializar o Grove - Wio-E5 e a função setup() para configurar as informações de triplet do Grove - Wio-E5. Quando enviamos uma mensagem de dados usando a função send_sync(), tentaremos ingressar no LoRaWAN® ao mesmo tempo e, uma vez que isso seja bem-sucedido, os dados serão enviados e informações como intensidade de sinal e endereço serão retornadas.
O exemplo completo de código pode ser encontrado aqui.
Não recomendamos que você faça o upload do código agora para ver os resultados, porque neste momento você ainda não configurou o Helium/TTN e obterá um resultado de "Join failed". Recomendamos que você faça o upload deste código depois de ter concluído o capítulo Connecting to Helium ou Connecting to TTN para completar o processo completo de envio de dados.
Depois que você tiver experimentado e entendido como o Grove VOC and eCO2 Gas Sensor funciona e o formato dos dados, por favor continue com o próximo passo do tutorial para ingressar no LoRaWAN®.
| Seção Helium | |
| Introdução ao Helium Neste capítulo, apresentaremos os controles do console Helium que usamos para obter uma primeira impressão do console Helium. Ir para o capítulo > |
| Connecting to Helium Esta seção descreve como configurar o Helium para que os dados do sensor possam ser carregados com sucesso e exibidos no Helium. Ir para o capítulo > |
| Seção TTN | |
| Introdução ao TTN Neste capítulo, apresentaremos os controles do console TTN que usamos para obter uma primeira impressão do console TTN. Ir para o capítulo > |
| Conectando ao TTN Esta seção descreve como configurar o TTN para que os dados do sensor possam ser carregados e exibidos com êxito no TTN. Ir para o capítulo > |
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