L’intérêt pour les capteurs de qualité de l’air et la détection des composés organiques volatils (COV) a considérablement augmenté ces dernières années, motivé par les préoccupations concernant la santé et le bien-être dans les environnements intérieurs. Plus précisément, les modèles SGP30 et CCS811 se sont imposés comme des références dans les projets de domotique, les stations météorologiques domestiques, la surveillance de l'environnement et l'électronique éducative.
Cependant, il existe un manque considérable d’informations accessibles, claires et véritablement utiles qui expliquent, comparent et vous aident à faire des choix éclairés entre les deux capteurs.
Dans cet article, nous vous apportons les informations les plus complètes, fiables et à jour sur les capteurs VOC SGP30 et CCS811. Vous découvrirez leur fonctionnement, leurs caractéristiques uniques, leurs applications pratiques, leurs conseils d'utilisation, leurs aspects techniques et des détails que l'on ne trouve généralement pas dans les descriptions de base des magasins. Si vous recherchez un guide détaillé pour tirer le meilleur parti de la mesure de la qualité de l'air, c'est l'endroit qu'il vous faut...
Pourquoi mesurer les COV et l’eCO2 en intérieur ?
La présence de COV (composés organiques volatils) dans les environnements fermés est souvent associée aux tapis, aux meubles, aux produits de nettoyage, aux cuisinières, à la fumée et à d’autres articles ménagers. Ces substances, bien qu’apparemment inoffensives, peuvent affecter la santé des personnes à long terme, provoquant des problèmes respiratoires, des allergies ou des maux de tête.
La mesure des niveaux d’eCO2 (équivalent dioxyde de carbone) et de TVOC est essentielle pour prendre des décisions concernant la ventilation, le renouvellement de l’air et l’amélioration du confort environnemental.
Présentation des capteurs SGP30 et CCS811
Les SGP30 et CCS811 sont des capteurs numériques capables de mesurer les concentrations de COV et de fournir une estimation de l'eCO2, facilitant ainsi la surveillance de la qualité de l'air intérieur dans les projets électroniques et IoT. Les deux modèles sont fabriqués par des sociétés renommées (Sensirion pour le SGP30 et AMS pour le CCS811) et sont compatibles avec pratiquement tous les microcontrôleurs modernes grâce à leurs interfaces numériques.
- SGP30 : Capteur multipixels entièrement intégré, avec technologie MOX (oxyde métallique) et son propre microcontrôleur. Largement utilisé pour sa précision et sa facilité d'intégration.
- CCS811 : Capteur numérique avec technologie MOX et estimation eCO2, largement utilisé dans les systèmes à faible consommation et avec un excellent rapport qualité/prix.
Fonctionnement et technologie sous-jacente
Les deux capteurs utilisent la technologie MOX, qui consiste en une petite puce recouverte d'un matériau en oxyde métallique (généralement du dioxyde d'étain). Lorsque les COV présents dans l’air entrent en contact avec la surface active, ils modifient sa résistance électrique, ce qui permet de déduire la concentration des composés présents.
Le SGP30 se distingue par l'intégration de plusieurs éléments de capteur dans un seul boîtier. Cela vous donne une plus grande capacité à identifier les tendances et à comparer la qualité de l’air de manière plus stable. Le CCS811, quant à lui, utilise un principe de mesure similaire et est capable de renvoyer avec précision les lectures de TVOC et d'eCO2, bien qu'avec certaines limitations par rapport au SGP30.
Principales caractéristiques techniques du SGP30
- Entièrement numérique, connexion I2C, compatible 3.3 V et 5 V.
- Précision de mesure typique de 15% aux valeurs indiquées.
- Capable de détecter des concentrations d'eCO2 de 0 à 60.000 XNUMX ppm.
- Mesure du TVOC de 0 à 60.000 XNUMX ppb (parties par milliard).
- Ne nécessite pas d'étirement de l'horloge I2C, facilitant la communication avec les microcontrôleurs de base.
- Comprend un microcontrôleur interne qui gère l'alimentation, le calcul et la compensation des mesures.
- Permet un étalonnage basé sur des sources connues, ce qui permet d’obtenir des valeurs plus fiables à long terme.
- Fournit une compensation d'humidité pour affiner les lectures, nécessitant un capteur d'humidité relative externe.
Un détail important est que la mesure de l'eCO2, à la fois dans ce capteur et dans le CCS811, est une estimation basée principalement sur la concentration d'hydrogène (H2) détectée. Il ne s’agit donc pas d’une mesure directe du CO2, mais plutôt d’une valeur calculée qui peut être utilisée pour surveiller les tendances environnementales et les comparer, mais qui ne convient pas à une utilisation en laboratoire ou à des recherches précises.
Avantages et applications du SGP30
- Fiabilité et stabilité des mesures grâce à son architecture multi-capteurs.
- Idéal pour surveiller la qualité de l'air dans les maisons, les bureaux, les cabines d'école, les laboratoires, etc.
- Largement utilisé dans les systèmes domotiques et les stations météorologiques DIY.
- Intégration facile avec des plateformes telles que Arduino, ESP32, Raspberry Pi et similaires.
- Bibliothèques logicielles disponibles pour la plupart des langues.
- Comprend un schéma, des exemples de connexion et un support sur les plateformes techniques.
Principales différences entre SGP30 et CCS811
Bien que les deux capteurs partagent le même principe de base, il existe quelques différences importantes à garder à l'esprit lors du choix de celui à mettre en œuvre dans votre projet :
- Le SGP30 ne nécessite pas de signaux d'étirement d'horloge., une fonctionnalité qui simplifie grandement les connexions avec les microcontrôleurs qui ne prennent pas en charge ce type de communication.
- Le CCS811 peut nécessiter des considérations matérielles supplémentaires pour garantir une communication I2C stable. que vous utilisiez des cartes basiques ou des systèmes minimalistes.
- En termes de précision, les deux capteurs offrent des valeurs indicatives mais fiables pour la surveillance de l'environnement., avec le SGP30 légèrement en avance en termes de stabilité et de facilité d'étalonnage grâce à son microcontrôleur interne.
- Dans les deux cas, la référence eCO2 est calculée et ne correspond pas à une mesure réelle de CO2. basé sur des capteurs optiques ou chimiques spécifiques à ce gaz.
Plages de mesure et d'étalonnage
Les deux capteurs fournissent des valeurs détaillées de TVOC (en parties par milliard) et d'eCO2 (en parties par million). La plage typique pour les deux se situe entre 0 et 60.000 1.000, bien que dans les environnements domestiques et de bureau typiques, les valeurs TVOC soient souvent enregistrées bien en dessous de 2 400 ppb et les valeurs eCO2.000 se situent entre XNUMX et XNUMX XNUMX ppm.
Pour obtenir une précision maximale, en particulier s'il est utilisé pour des études environnementales, il est essentiel d'étalonner le capteur à l'aide de sources connues. Cet étalonnage compense les petits écarts liés au processus de fabrication et au vieillissement du capteur.
Intégration et compatibilité des projets
Le SGP30 et le CCS811 ont tous deux été intégrés dans des cartes de développement de marques populaires telles qu'Adafruit, SparkFun et d'autres, ce qui les rend encore plus faciles à intégrer dans des projets de bricolage. Ils sont généralement montés sur de petits circuits imprimés comprenant un régulateur de tension et un convertisseur de niveau logique, permettant une connexion directe aux microcontrôleurs 3.3 V ou 5 V.
Le protocole I2C est choisi pour les deux capteurs, garantissant la compatibilité avec presque toutes les plateformes actuelles. De plus, les grandes communautés qui les entourent garantissent des bibliothèques et des exemples de code prêts à l'emploi, ainsi que des schémas électroniques et des ressources pédagogiques sur des plateformes comme GitHub ou Fritzing.
Avantages de la compensation d'humidité
Un aspect souvent ignoré, mais très pertinent, est l’influence de l’humidité ambiante sur les mesures des composés organiques volatils. Pour obtenir la plus grande précision possible, le SGP30 permet de régler la compensation d'humidité en envoyant des valeurs %RH (humidité relative) sur le bus I2C.
De cette façon, si vous disposez d'un capteur d'humidité supplémentaire, vous pouvez ajuster les mesures et minimiser les erreurs causées par les variations de l'atmosphère.
Limites et bonnes pratiques d'utilisation
Il est important de se rappeler que les capteurs MOX, bien qu’excellents pour l’analyse des tendances et l’analyse comparative, présentent une certaine variabilité dans les mesures. Ainsi, pour les utilisations critiques, un étalonnage périodique est nécessaire, et si l’objectif est de surveiller la qualité de l’air à un niveau scientifique ou réglementaire, des capteurs optiques spécifiquement dédiés à la mesure du CO2 doivent être utilisés.
Cependant, pour la grande majorité des applications de contrôle domestique, éducatif et environnemental, le SGP30 et le CCS811 offrent une solution pratique, rentable et facilement accessible. Leur consommation énergétique est minimale et ils peuvent fonctionner 24h/7 et XNUMXj/XNUMX avec des besoins de maintenance minimes.
Documentation et ressources disponibles
L’un des grands atouts de ces capteurs est la vaste documentation disponible. Des guides de connexion, des manuels étape par étape, des exemples dans divers langages de programmation, jusqu'à des ressources comme Fritzing ou EagleCAD pour créer votre propre PCB. Des marques comme Adafruit et SparkFun ont travaillé dur pour rendre l'écosystème plus facile à utiliser, en fournissant des tutoriels, des forums d'assistance et des vidéos de démonstration.
Les bibliothèques disponibles pour Arduino, ESP8266, ESP32, MicroPython, etc., vous permettent de profiter du capteur pratiquement dès la première minute, avec des exemples de mesure en temps réel, d'enregistrement de données et d'affichage graphique. Tout cela permet aux débutants comme aux experts de faire avancer rapidement leurs projets sans investir un temps excessif dans des configurations techniques.
À qui s'adressent ces capteurs ?
Ces capteurs sont parfaits pour les passionnés d'électronique, les fabricants, les étudiants, les enseignants et même les professionnels de l'ingénierie environnementale à la recherche d'une solution simple pour surveiller les tendances et les variations de la qualité de l'air intérieur. Ils sont également idéaux si vous souhaitez intégrer un système d'alerte (par exemple, pour contrôler la ventilation automatique), enregistrer des données environnementales, mener des études en classe ou surveiller l'atmosphère dans un bureau.
Grâce à leur petite taille et à leur facilité d’utilisation, ils peuvent être installés discrètement n’importe où, d’un boîtier électronique à un boîtier imprimé en 3D. Et compte tenu de leur faible coût, il est possible d’installer plusieurs capteurs à différents endroits d’une maison, d’un bureau ou d’une entreprise pour obtenir une carte environnementale complète.
Choisir le capteur idéal pour votre projet
Bien que les deux capteurs soient plus que suffisants pour la plupart des projets, le choix du plus adapté dépend de plusieurs facteurs :
- Facilité et robustesse d'intégration : Le SGP30 est souvent préféré dans les projets où une fiabilité maximale est requise et où les complications avec I2C ne sont pas souhaitées.
- Disponibilité et coût : Le CCS811 est très populaire en raison de son bon rapport qualité-prix et du grand nombre de cartes mères compatibles disponibles sur le marché.
- Besoins de précision et d'étalonnage : Si vous recherchez une précision maximale et la capacité de compenser les effets environnementaux, le SGP30 se démarque du CCS811.
Les deux capteurs peuvent parfaitement coexister dans le même système, en exploitant les atouts de chacun pour réaliser des études comparatives ou des validations croisées.
En fin de compte, le SGP30 et le CCS811 ont démocratisé l’accès à la surveillance de la qualité de l’air, facilitant des projets qui non seulement améliorent le confort, mais peuvent également avoir un impact positif sur la santé à long terme. Comprendre ses fonctionnalités, ses limites et ses capacités est essentiel pour en tirer le meilleur parti, et vous disposez désormais de toutes les informations dont vous avez besoin pour choisir et intégrer le modèle qui vous convient le mieux.
