SGP40 VOC Sensor
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说明
产品概述
SGP40 VOC Sensor 是一款搭载 SGP40 的数字 VOC (挥发性有机化合物)气体传感器扩展板，可用于空气质量检测，如，检测空气中的燃煤、天然气排放物；吸烟和烹调等烟雾；建筑活动，装饰材料、家具和家用电器等的排放物，并生成数字信号触发空气处理设备。SGP40 VOC Sensor 体积小巧，可轻松集成到空气处理设备或空气质量监测器当中，是学习空气质量检测功能的理想选择。
产品特性
- 采用 SGP40，可测量环境 0 ~ 1000 ppm 乙醇当量
- 具有湿度补偿和低热量散发功能，在各种环境下均具有优异的性能
- 数字 I2C 接口输出，不易受到干扰
- 板载电平转换电路，可兼容 3.3V/5V 的工作电平
- 提供完善的配套资料手册 (Raspberry/Arduino/STM32 示例程序和用户手册等)
产品参数
- 工作电压: 3.3V/5V
- 有效量程: 0~1000 ppm 乙醇当量
- 传感器: SGP40
- 启动时间: 3.3V/5V
- 响应时间 : < 10s (tau 63 %)
- 通信接口: I2C (固定地址：0x59)
- 产品尺寸: 27 × 20mm
- 固定孔径: 2.0mm
接口说明
- 引脚功能
| 引脚号 | 标识 | 管脚描述 |
| 1 | VCC | 3.3V/5V电源正 |
| 2 | GND | 电源地 |
| 3 | SDA | I2C数据线 |
| 4 | SCL | I2C时钟线 |
硬件说明
芯片
本产品采用Sensirion 的SGP40 气体传感器，设计用于轻松集成到空气净化器或需求控制的通风系统中。 Sensirion 的 CMOSens® 技术在单芯片上提供完整、易于使用的传感器系统，具有数字 I2C 接口和温控微加热板，提供基于 VOC 的湿度补偿室内空气质量信号。 Sensirion 强大的 VOC 算法可以直接处理输出信号，将原始信号转换为 VOC 指数，作为衡量室内空气质量的可靠指标。 VOC 算法会自动适应传感器所处的环境，传感元件和 VOC 算法均具有无与伦比的稳健性，可抵御现实世界应用中存在的污染气体，从而实现独特的长期稳定性以及低漂移和设备间差异。
通信协议
SGP40使用的是I2C通信，I2C 通信，一条数据线，一条时钟线。正常 I2C 总线在传送数据过程中共有三种类型信号：开始信号、结束信号和应答信号，如下图：
开始信号：SCL 为高电平时， SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
结束信号：SCL 为高电平时， SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
应答信号：接收数据的 IC 在接收到 8bit 数据后，向发送数据的 IC 发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。
- SGP40的I2C数据读写操作
如上图可知，SGP40的数据发送都是16位的地址，且发送的16位数据后需要跟一位CRC-8/MAXIM校验码。
CRC校验码
CRC即循环冗余校验码（Cyclic Redundancy Check）：是数据通信领域中最常用的一种查错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。循环冗余检查（CRC）是一种数据传输检错功能，对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在帧的后面，接收设备也执行类似的算法，以保证数据传输的正确性和完整性。
SGP40采用的是CRC-8/MAXIM校验码计算，即多项式x^8 + x^5 + x^4 + 1的计算结果；
程序上进行了简化，使用的查表法。
Arduino
本例程在Arduino UNO上测试，如使用了其他型号的Arduino，请注意相关引脚连接是否正确
硬件连接
安装编译软件（windows教程）
验证程序
在产品百科界面下载程序，然后解压。
本例程是基于arduino库版本写的，因此需要把程序复制到arduino的库目录下。
把下周好的文件中Arduino目录下的文件夹Waveshare_SGP40复制到Arduino安装目录的libraries下(C:\Users\XXX\Documents\Arduino\libraries 或者 C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries)
打开Arduino IDE: 点击 文件(flie)->示例(example) 加载库，查看是否有Waveshare_SGP40选项，若有说明库导入成功，打开example中的ino工程文件，如图所示：
开发板选择相应的型号，选择相应的COM口，编译程序，下载到UNO上,打开串口监视器
需要注意的是，此值使用了转换后的值，在正常情况下VOC为0，除非环境恶劣，否则可以用酒精来代替挥发气体，可得到较大幅度的敏感跳动
STM32
本例程在NUCLEO-F103RB（芯片型号STM32RBT6）上验证通过，如需移植，请注意相关配置及连接方式
硬件连接
与XNUCLEO-F103RB的连接：
| AS7341 Spectral Color Sensor | XNUCLEO-F103RB |
| VCC | 3.3V/5V |
| GND | GND |
| SDA | SDA/D14/PB9 |
| SCL | SCL/D15/PB8 |
Raspberry Pi
本例程使用的是Raspberry Pi 4 Model B，提供RPI（Python）库例程
硬件连接
| AS7341 Spectral Color Sensorr | 树莓派（BCM） |
| VCC | 3.3V/5V |
| GND | GND |
| SDA | SDA(2) |
| SCL | SCL(3) |
树莓派使用
开启I2C接口
- 在终端执行:
sudo raspi-config #选择 Interfacing Options -> I2C ->yes 启动 i2C 内核驱动
- 然后重启树莓派
sudo reboot
安装库
- 安装BCM2835，打开树莓派终端，并运行下指令
wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.60.tar.gz tar zxvf bcm2835-1.60.tar.gz cd bcm2835-1.60/ sudo ./configure sudo make sudo make check sudo make install
- 安装wiringpi
sudo apt-get install wiringpi #对于树莓派4B可能需要进行升级： cd /tmp wget https://project-downloads.drogon.net/wiringpi-latest.deb sudo dpkg -i wiringpi-latest.deb gpio -v
下载并运行测试例程
sudo apt-get install p7zip-full wget https://www.waveshare.net/w/upload/6/62/SGP40_Voc_Sensor_code.7z 7z x SGP40_Voc_Sensor_code.7z -r -o./SGP40_Voc_Sensor_code sudo chmod 777 -R SGP40_Voc_Sensor_code
硬件连接
c程序
cd cd SGP40_Voc_Sensor_code/RPI/c sudo make clean sudo make sudo ./main
python程序
cd cd SGP40_Voc_Sensor_code/RPI/python sudo python SGP40.py
- 注意：此传感器对乙醇反应异常敏感。
- 注意：此传感器开始工作会有一个加热过程，加热过程原始数据会缓慢增加直至稳定。
FAQ
请检查硬件连接是否OK，尤其是SDA和SCL的线序不要搞反，并将传感器断电后重新接上并重新运行程序
输出的原始数据是传感器ADC值，使用Sensirionu库可以转换成VOC等级指数，无法转换成PPM单位或者PPB。
技术支持
联系人：彭工
EMAIL：2851966006@qq.com
电话：0755-83040712
QQ：2851966006
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