IoT 실내 공기질 센서

알리익스프레스에서 구매했던 샘플 케이스가 도착했다.

생각보다 프로젝트를 구현하기 괜찮은 것 같다. 예상대로 별도의 가공은 필요 없을 듯 하며 투명이라 디스플레이를 PCB에 실장하면 잘 보일 것 같다. 자세히보니 PCB를 같이 고정할 수 있도록 나사로 고정할 수 있게 되어 있다.

제일 맘에 드는 것은 공기가 통할 수 있게 되어 있어 최적의 공기질 측정환경을 구사할 수 있다.

사용할 케이스는 정해졌으니 측정에 사용할 센서를 선정해보고자 한다.

1. 총 휘발성 유기화합물 (VOCs/TVOC)

- 센서 평균 동작 전압 : 1.8V

- 작동 온도 : -40도 ~ 85도

- 4개의 센서를 갖춘 금속산화물(MOX)기반의 다중 가스센서 내장

- SPI/I2C 통신으로 데이터를 출력

 

총 휘발성 유기화합물은 대기중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 유기화합물을 말한다.

즉 기체상의 유기화합물의 총칭 (벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 스티렌 등)

쉽게 기체중에 여러 유기화합성분들이 있는데 그것들은 종합하여 수치화한 것을 총 휘발성 유기화합물이라고 한다. ENS160은 MOX 센서 4개의 센서를 내장하고 있어 더 정확하게 유기화합물을 측정할 수 있다고 한다.

역시 갓 알리에서는 ENS160을 포함시킨 모듈을 매우매우 싸게 판매하고 있다. AHT21 고성능 온습도 센서는 덤. ㅎㅎ

본 프로젝트에서는 이 모듈을 사용해 볼 까 한다.

2. 일산화탄소(CO)

중국 가스센서 전문 Winsen 회사의 센서 ZE07-CO이다. (전기화학식)

이 센서는 출력이 다양해서 어떻게 입력을 받을 지 행복한 고민을 하게 만든다 ㅎㅎ (아날로그 전압, UART, PWM <- 이전에는 불가능 했지만 이젠 오실로스코프가 있으니 가능은 하다, 하지만 개발 시간이 길어진다는게 단점....)

워밍업 시간이 타 가스센서에 비해서 적고 수명이 길어서 좋은 듯하다.

모듈 타입으로 PCB에 실장하기 좋기도 하고 제법 좋은 성능을 가지고 있어서 채택하였다.

더 이상의 자세한 설명은 생략.

3. 이산화탄소(CO2)

센시리온 회사의 SCD40을 채택하였다.

사실 ENS160 센서에서 eCO2를 측정 할 수 도 있는데, eCO2는 실제 CO2와는 조금 다른 개념이라고 한다.

( eCO2 = 등가이산화탄소량 : 다양한 온실가스의 배출량을 등가의 이산화탄소량으로 환산한것)

센시리온의 SCD40은 직접 사용해본적이 있는데 괜찮은 성능을 보여준다. (저전력 고성능 이산화탄소 센서)

무엇보다 값을 I2C 통신으로 편하게 받아올 수 있다는 것

참고로 온습도 값도 받아 올 수 있다.

 

4. (추가) 포름알데히드(CH2O)

알리익스프레스에서 괜찮은 가격의 포름알데히드 센서를 찾게되어 구매하였다.

위 센서들 처럼 PCB 실장형 타입이 아니라 케이블 타입이라 PCB 홀을 사용하여 고정해 주어야 할 것 같다.

전기화학식이라 타 기체에 영향을 많이 받지 않고, 포름알데히드를 정확하게 측정할 수 있다고 한다.

Winsen 회사의 센서이며 UART, DAC, PWM 신호 출력 중에 아무거나 사용하면 된다.

ESP32의 경우 UART를 1개 밖에 사용할 수 없는 걸로 알고 있는데, 소프트웨어 시리얼을 통해 값을 가져올 수 있는지 센서가 도착하면 테스트와 확인을 해보아야겠다.

 

이로써 실내공기질 관리법의 대상이 되는 오염물질 중 4가지를 측정할 수 있게 되었다.

주요 관리 대상이 되는 오염물질이니 4가지면 괜찮을 것 이다. (돈이 을마나 많이 들었는데..ㅠ)

미세먼지도 추가 하고 싶지만 흡입기구가 있는 센서의 특성상 규격이 커서 디바이스 내부에 연결 할 수 없을 것 같다. 외부에 연결 한다면 고려해 볼만 할 것이다.

(온습도 측정은 기본 베이스로 깔고간다 ㅎㅎ)