Датчик концентрации co2 в воздухе

Измеритель уровня углекислого газа (CO2) наверное самый недооценённый прибор, который на мой взгляд должен быть в каждой квартире, ведь он показывает, насколько воздух пригоден для дыхания и с помощью него всегда видно, когда пора проветривать.

Такой измеритель в квартирах большая редкость прежде всего из-за высокой цены.

Недавно на Aliexpress появились измерители CO2 с большим цветным экраном дешевле 3000 рублей. Я заказал такой измеритель и сравнил его с другими моделями.

У этого измерителя CO2 нет никакого названия. На белой коробке написано лишь название некоего испанского импортёра. В коробке измеритель, кабель USB-MicroUSB, инструкция на нескольких языках (английский есть, русского нет).

У измерителя есть встроенный аккумулятор, но основной режим работы — от сети с помощью любого источника напряжения 5В с разъёмом USB, например зарядки от смартфона. Справа кнопка включения и разъём MicroUSB. Для включения и выключения нужно подержать кнопку 2 секунды, других функций у копки нет.

На экране показывается уровень CO2, вокруг него круг, меняющий цвет в зависимости от значения CO2, снизу температура и влажность. Температура всегда завышена, и дело не в плохом датчике, а в неудачном его расположении — датчик нагревается от самого прибора. Под надписью «CO2» какие-то иероглифы (их убрать нельзя). В правом верхнем углу индикатор уровня разряда батареи. Он мигает целиком, когда идёт заряд и горит, когда батарея заряжена.

Углы обзора экрана не очень хорошие. Если смотреть сверху, почти ничего не видно.

Для начальной калибровки я выставил четыре прибора на балкон (на улице всегда 400 ppm независимо от погоды и загазованности). Через сутки картина была такой.

AZ Instruments 7798 показывал 428 ppm, первый Даджет 420 ppm, второй даджет «улетел» в нереальные 312 ppm (ничего страшного, через пару недель вернётся к нормальным показаниям), а новый прибор показывал ровно 400 PPM и это неспроста — оно просто не умет показывать значения меньше 400.

Дальше я установил все четыре прибора на столе, закрыл окно, выключил вентиляцию и начал проводить над собой негуманный эксперимент. Через полчаса в комнате стало около 600 ppm CO2.

Новый прибор действительно измеряет CO2 и показывает близкие к другим приборам значения. И всё было бы хорошо, если бы не одно но. Периодически он начинает вдруг показывать 400 PPM, когда в реальности совсем не 400.

Минут через десять он оживает и снова начинает показывать правильно. Но этот глюк я замечал за ним по нескольку раз в день. Возможно, это брак моего экземпляра, а может они все такие.

Я специально покупал его с бесплатным возвратом и воспользовался им. Сейчас там, где я его покупал, их уже нет, поэтому даю ссылку на такой же измеритель с максимальным количеством проданных экземпляров. Советовать покупать такой прибор я не буду: хоть он в основном и показывает правильные значения концентрации CO2, глюк с произвольным показом 400 PPM раздражает и чтобы нормально видеть экран нужно ставить прибор на уровне глаз или выше.

В последние годы стало модно мониторить качество воздуха в помещениях, обращая особое внимание на загрязнённость. Для этого используются разные датчики, и один из них — датчик концентрации углекислого газа.

Считается, что повышение этой концентрации в помещении ухудшает самочувствие и работоспособность людей. Уже концентрация выше 1000ppm нежелательна и создаёт заметный дискомфорт. Хочу подчеркнуть: так считается в Интернете, но реакция организма может быть индивидуальной.

Содержание углекислоты в чистом атмосферном воздухе составляет около 400ppm (миллионных массовых частей), и оно повышается с каждым годом. На 2022 год актуально уже значение в 420ppm.

Существует несколько способов измерить эту концентрацию, но все бюджетные реальные датчики основаны на принципе NDIR — nondispersive infrared. Кроме этого, существуют псевдодатчики, которые не измеряют концентрацию CO2 напрямую, а прикидывают её косвенно, основываясь на измерениях более доступных параметров. На это надо обращать внимание при выборе: если у датчика в описании нет слова NDIR — это почти наверняка обманка.

Один датчик концентрации углекислого газа у меня уже был, в составе ClearGrass Air Detector. Но с развитием «умного дома», когда в каждой комнате появился свой термометр, захотелось контролировать CO2 в разных комнатах. Поэтому был заказан герой обзора, сенсор для экосистемы Tuya с радиомодулем Zigbee. Планировалось подключить его в Home Assistant.

Датчик довольно большой, имеет кронштейн для крепления на стену или потолок. Требует внешнего питания Micro USB 5V/1A. В комплекте идёт короткий провод USB.

В Home Assistant датчик из коробки не заработал — для него нет подходящего ZHA quirk. Это должно решиться сравнительно легко, потому что очень похожие датчики там есть, не соответствует только код изготовителя. Поэтому я сначала подключил его через шлюз Tuya.

На подоконнике открытого окна показания не опустились ниже 520ppm. Получается, что датчик заметно (на 100ppm) завышает показания. В приложении нет никаких функций для принудительной калибровки датчика. Возможно, что со временем показания выровнялись бы, но ждать не хотелось.

Разбирается корпус очень легко — 4 самореза, никаких защёлок. Потроха (ради которых и написан обзор):

В корпусе очень просторно, на основной плате неотмытая канифоль, в остальном — всё прилично.

Внутри действительно оказался сенсор типа NDIR, но безымянный, без маркировки. Даташит найти не удалось, хотя сенсор очень похож на MH-Z19. Один из выводов этого сенсора позволяет провести принудительную калибровку по уровню 400ppm. Замыкаем вывод bCal на землю на 7 секунд, показания датчика меняются на 400ppm. Похоже, что после этого нужно некоторое время держать его на свежем воздухе, если по аналогии с другими — 20 минут. Я же немного поспешил, и возможно, что именно поэтому показания стали заниженными примерно на 40PPM по сравнению с «эталонным» (перекалиброванным вчера) CGS1.
Затем датчик удалось подключить к Home Assistant, и вот результат сравнения:

Датчик измеряет и передаёт концентрацию раз в секунду, погрешность измерения заметна, поэтому график шумный. Со сглаживанием он выглядит лучше.

Резюме: датчик рабочий, пользоваться можно. Цена более приемлемая, чем несколько лет назад. В этом варианте исполнения не измеряется ничего, кроме CO2, и это немного неудобно, потому что температура и влажность обычно тоже нужны. Но комбинированные устройства, которые предлагает рынок, либо сильно дороже, либо не содержат сенсора NDIR.

UPDATE 2022.09.08: Всего через сутки работы возникло подозрение на фатальный недостаток. Датчик скачкообразно изменил показания ровно через 24 часа после начала работы.

UPDATE 2022.09.15: Выяснилось, что датчик проводит рекалибровку один раз, чуть более чем через сутки после подачи питания. Если в течение этих суток он какое-то время находился на свежем воздухе, то показания становятся адекватными. При дальнейшей работе в течение недели рекалибровок больше не случалось, несмотря на неоднократные проветривания.