Systemy dla Internetu Rzeczy (41). Czujnik pomiaru pyłów SPS30 firmy Sensirion

Systemy dla Internetu Rzeczy (41). Czujnik pomiaru pyłów SPS30 firmy Sensirion
Pobierz PDF Download icon

Pomiar poziomu smogu stał się istotnym zagadnieniem. Pojawienie się niedrogich czujników pyłów spowodowało ich szerokie zastosowanie w Internecie Rzeczy. Niektóre z nowszych konstrukcji osiągają wyniki porównywalne z profesjonalnymi monitorami przy nawet stukrotnie niższej cenie. Jedną z najlepszych konstrukcji jest czujnik pomiaru pyłów SPS30 firmy Sensirion.

Spis treści

Tryby pracy czujnika SPS30

Czujnik SPS30 obsługuje komunikację w standardzie UART oraz I2C. Dla kabli połączeniowych dłuższych niż 20 cm (a nawet 10 cm) zaleca się stosować komunikację UART [3]. Nóżka GND (5) gniazdka ma połączenie z ekranem, dlatego należy zastosować izolowane zamocowanie czujnika.

Przepływ prądu pomiędzy nóżką masy a ekranem może spowodować zniszczenie czujnika i niebezpieczeństwo przegrzania.

Rysunek 8. Tryby pracy czujnika SPS30 [3]

Są trzy tryby pracy czujnika SPS30 (rysunek 8):

1. Tryb oczekiwania (Idle):

  • tryb aktywny po włączeniu zasilania,
  • większość układów elektronicznych jest wyłączona,
  • wiatraczek i laser są wyłączone,
  • moduł obsługuje odczyt poleceń ze złącza komunikacyjnego.

2. Tryb pomiaru (Measurement):

  • do trybu można przejść tylko z trybu czuwania,
  • wszystkie układy elektroniczne są włączone, pobierany jest maksymalny pobór mocy,
  • pomiary są wykonywane w sposób ciągły z przetwarzaniem danych pomiarowych,
  • wyniki nowego pomiaru są dostępne co jedną sekundę.

3. Tryb uśpienia (Sleep):

  • do trybu można przejść tylko z trybu czuwania,
  • większość układów elektronicznych jest wyłączona,
  • wiatraczek i laser są wyłączony,
  • mikroprocesor jest w stanie uśpienia,
  • interfejs komunikacyjny UART/I2C jest wyłączony.

Wybudzanie czujnika z trybu uśpienia następuje poprzez podanie impulsu niskiego poziomu na wejściu RX/SDA, a następnie do czujnika wysyłane jest polecenie Wakeup. Jeśli polecenie zostanie odebrane w ciągu 100 ms, czujnik przechodzi do trybu oczekiwania. W przeciwnym przypadku czujnik powraca do stanu uśpienia.

Automatyczne czyszczenie wiatraczka

W trybie pomiaru wykonywana jest okresowo procedura czyszczenia wiatraczka. Wykonywane jest zwiększenie obrotów wiatraczka do wartości maksymalnej na 10 sekund, aby usunąć kurz zgromadzony wewnątrz wiatraczka. Podczas wykonywania procedury czyszczenia dane pomiarowe nie są aktualizowane.

Domyślny odstęp czasu dla uruchamiania procedury czyszczenia jest ustawiony na 604800 s (czyli co 168 godz. lub co tydzień) z dokładnością ±3%. Odstęp czasu może być konfigurowany poleceniem Set Automatic Cleaning Interval. Ustawienia odstępu czasu są przechowywane w pamięci nieulotnej, ustawienie wartości zerowej odstępu wyłącza automatyczne czyszczenie wiatraczka.

Procedura może zostać uruchomiona ręcznie poprzez wysłanie polecenia Start Cleaning. Wyłączenie zasilania czujnika powoduje wyzerowanie licznika odstępu czasu czyszczenia. Przy pracy okresowej czujnika, np. raz na dzień, należy zapewnić wykonywanie procedury czyszczenia wiatraczka co najmniej raz na tydzień.

Cyfrowy interfejs komunikacyjny

Złącze interfejsu cyfrowego jest zlokalizowane na ściance przeciwnej niż wlot/wylot powietrza. Pasuje do niego wtyczka ZHR5 firmy JST Sales America Inc. Lokalizację tę pokazuje rysunek 9.

Rysunek 9. Złącze interfejsu cyfrowego czujnika SPS30 [3]

Do podłączenia modułu SPS30 do komputera zastosowany został kabel konwertera USB na UART z sygnałami o poziomie napięcia 3,3 V o oznaczeniu TTL232R3V3WE firmy FTDI. Bazuje on na układzie scalonym FT232RQ firmy FTDI i dodatkowo dostarcza zasilanie 5 V o prądzie do 75 mA. Umożliwia szybkie i łatwe łączenie urządzeń z szeregowym interfejsem UART do portu USB. Strona USB kabla jest zasilana z USB i kompatybilna ze standardem USB 2.0, na drugim końcu są nieosłonięte i ocynowane przewody. Na czterech przewodach (VCC, RXD, TXD, GND) została zamontowana wtyczka ZHR5 (JST Sales America Inc) [3]. Umożliwia to dołączenie kabla konwertera do odpowiednich wyprowadzeń (VDD, RX, TX, GND) złącza interfejsu cyfrowego czujnika SPS30. Wejście SEL tego złącza pozostaje niepodłączone, co oznacza wybór pracy czujnika SPS30 z protokołem UART.

Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
wrzesień 2020
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik listopad 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio listopad - grudzień 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje listopad 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna listopad 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich grudzień 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów