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通过SCD41、SPS30和PIC32MZ2048EFH100实现精确的环境HVAC传感

通过紧凑的HVAC创新重新定义舒适性

HVAC Click with Flip&Click PIC32MZ

已发布 6月 25, 2024

点击板

HVAC Click

开发板

Flip&Click PIC32MZ

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFH100

利用微型CO2和PM传感器的实时数据,根据不断变化的占用率和污染物水平动态调整通风速率,确保室内空气质量最佳。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

HVAC Click 基于SCD41,这是Sensirion的下一代微型CO2传感器。该二氧化碳传感器基于光声传感原理,并采用Sensirion的专利PASens®和CMOSens®技术,在小巧的外形下提供高精度测量。它在400至5000 ppm的指定范围内运行,可以通过I2C接口配置,并支持低功耗单次模式以减少噪音水平,即按需测量。SCD41具有片上信号补偿功能,可以抵消压力和温度的影响。将压力或海拔高度输入SCD41可以在广泛的压力范围内确保CO2输出信号的最高精度。设置温度偏移可以提高相对湿

度和温度输出信号的准确性。需要注意的是,温度偏移不会影响CO2输出的准确性。HVAC Click通过标准I2C两线接口与MCU通信,以读取数据和配置设置,支持时钟频率最高达100kHz的标准模式操作。此外,该Click板™适用于使用额外的SPS30(Sensirion的颗粒物(PM)传感器)的室内空气质量应用,借助SPS30,HVAC Click可以以最节能和人性化的方式保持低CO2浓度,提供健康和高效的环境。SPS30的测量原理基于激光散射,加上高质量,从首次操作到其超过十年的使

用寿命期间,能够进行精确测量。此外,SPS30允许使用I2C和UART接口,通过将标记为COMM SEL的SMD跳线设置到适当位置,可以选择通信接口。需要注意的是,所有跳线的位置必须在同一侧,否则Click板™可能无响应。此外,要激活I2C通信,必须安装JP4跳线。该Click板™可以通过VCC SEL跳线选择以3.3V或5V逻辑电压等级工作。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™配备了包含易于使用的功能库和示例代码,可作为进一步开发的参考。

HVAC Click hardware overview image

功能概述

开发板

Flip&Click PIC32MZ 是一款紧凑型开发板,设计为一套完整的解决方案,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 PIC32MZ 微控制器,Microchip 的 PIC32MZ2048EFH100,四个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,两个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,调试器/程序员连接器,以及两个与 Arduino-UNO 引脚兼容的头部。得益于创

新的制造技术,它允许您快速构建具有独特功能和特性的小工具。Flip&Click PIC32MZ 开发套件的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。此外,还可以选择 Flip&Click PIC32MZ 的编程方式,使用 chipKIT 引导程序(Arduino 风格的开发环境)或我们的 USB HID 引导程序,使用 mikroC、mikroBasic 和 mikroPascal for PIC32。该套件包括一个通过 USB 类型-C(USB-C)连接器的干净且调

节过的电源供应模块。所有 mikroBUS™ 本身支持的 通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、用户可配置的按钮和 LED 指示灯。Flip&Click PIC32MZ 开发套件允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

Flip&Click PIC32MZ double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

你完善了我!

配件

SPS30 PM2.5 颗粒物传感器基于激光散射技术,并采用Sensirion的创新抗污染技术。由于PM2.5颗粒的微小尺寸,它们可以深入到人体肺部,导致各种健康问题,例如诱发哮喘发作或导致心血管疾病。SPS30从首次操作到其超过十年的使用寿命期间,能够进行精确测量。这是一种在整个使用寿命内工作的传感解决方案,确保最终用户的良好空气质量,同时提高能源效率和可持续运行。

HVAC Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
UART TX
RE3
TX
UART RX
RG9
RX
I2C Clock
RA2
SCL
I2C Data
RA3
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

HVAC Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Flip&Click PIC32MZ作为您的开发板开始。

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MB1 Access - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 HVAC Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hvac_sps30_start_measurement - SPS30 开始测量命令功能

  • hvac_sps30_get_ready_flag - SPS30 获取准备标志功能

  • hvac_sps30_read_measured_data - SPS30 读取测量数据功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Hvac Click example
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the HVAC Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization driver enables - I2C, 
 * SCD40: perform factory reset, serial number, features, product type platform type, 
 * product version and
 * SPS30: perform start measurement mode, also write log.
 *
 * ## Application Task
 * This is an example which demonstrates the use of HVAC Click board.
 * HVAC Click board can be used to measure : 
 * Concentration of CO2 in air,
 * Temperature ( degree Celsius ),
 * Relative Humidity ( % ),
 * Mass Concentration of PM1.0, PM2.5, PM4.0, PM10 and
 * Number Concentration of PM0.5, PM1.0, PM2.5, PM4.0 and PM10.
 * All data logs write on USB uart changes.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hvac.h"

static hvac_t hvac;
static log_t logger;
measuremen_data_t hvac_data;
feature_data_t version_data;
mass_and_num_cnt_data_t sps30_data;
uint16_t ser_num[ 3 ];

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    hvac_cfg_t hvac_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    hvac_cfg_setup( &hvac_cfg );
    HVAC_MAP_MIKROBUS( hvac_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == hvac_init( &hvac, &hvac_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 1000 );
    hvac_scd40_send_cmd( &hvac, HVAC_PERFORM_FACTORY_RESET );
    log_printf( &logger, "  Perform Factory Reset   \r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 2000 );

    hvac_scd40_get_serial_number ( &hvac, ser_num );
    log_printf( &logger, "   SCD40 - Serial Number : %.4d-%.4d-%.4d \r\n", 
                ( uint16_t ) ser_num[ 0 ], ( uint16_t ) ser_num[ 1 ], ( uint16_t ) ser_num[ 2 ] );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
    hvac_scd40_get_feature_set_version( &hvac, &version_data );
    log_printf( &logger, "     SCD40 - Features     \r\n" );
    log_printf( &logger, " Product Type    : %d \r\n", ( uint16_t ) version_data.product_type );
    log_printf( &logger, " Platform Type   : %d \r\n", ( uint16_t ) version_data.platform_type );
    log_printf( &logger, " Product Version : %d.%d \r\n", 
                ( uint16_t ) version_data.product_major_version, 
                ( uint16_t ) version_data.product_minor_version );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
    
    hvac_sps30_start_measurement ( &hvac );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    hvac_scd40_send_cmd( &hvac, HVAC_MEASURE_SINGLE_SHOT );
    Delay_ms( 5000 );
    
    hvac_scd40_read_measurement( &hvac, &hvac_data );
    Delay_ms( 100 );

    log_printf( &logger, " CO2 Concent = %d \r\n ", hvac_data.co2_concent );

    log_printf( &logger, " Temperature = %.2f C \r\n", hvac_data.temperature );

    log_printf( &logger, " R. Humidity = %.2f %% \r\n", hvac_data.r_humidity );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - -  \r\n" );
        
    while ( HVAC_SPS30_NEW_DATA_IS_READY != hvac_sps30_get_ready_flag( &hvac ) );
    
    
    log_printf( &logger, "   Mass Concentration :   \r\n" );
    hvac_sps30_read_measured_data( &hvac, &sps30_data );
    Delay_ms( 100 );

    log_printf( &logger, " PM 1.0 = %.2f ug/m3 \r\n", sps30_data.mass_pm_1_0 );
    log_printf( &logger, " PM 2.5 = %.2f ug/m3 \r\n", sps30_data.mass_pm_2_5 );
    log_printf( &logger, " PM 4.0 = %.2f ug/m3 \r\n", sps30_data.mass_pm_4_0 );
    log_printf( &logger, " PM 10  = %.2f ug/m3 \r\n", sps30_data.mass_pm_10 );
    log_printf( &logger, "-   -   -   -   -   -   - \r\n" );

    log_printf( &logger, "  Number Concentration :  \r\n" );
    log_printf( &logger, " PM 0.5 = %.2f n/cm3 \r\n", sps30_data.num_pm_0_5 );
    log_printf( &logger, " PM 1.0 = %.2f n/cm3 \r\n", sps30_data.num_pm_1_0 );
    log_printf( &logger, " PM 2.5 = %.2f n/cm3 \r\n", sps30_data.num_pm_2_5 );
    log_printf( &logger, " PM 4.0 = %.2f n/cm3 \r\n", sps30_data.num_pm_4_0 );
    log_printf( &logger, " PM 10  = %.2f n/cm3 \r\n", sps30_data.num_pm_10 );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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