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。
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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。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32F410RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno
V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效
和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
32768
你完善了我!
配件
Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。
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。

使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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