بررسی اجمالی ماژول سنسور کیفیت هوا GebraBit SGP41-D-R4

SGP41  یک سنسور گاز دیجیتالی است که برای استفاده آسان در دستگاه های تصفیه هوا یا سیستم های تهویه طراحی شده است. این سنسور دارای رابط دیجیتال I2C بوده و از صفحه‌های حرارتی میکرو با دمای کنترل شده، تشکیل شده  که یک سیگنال کیفیت هوای داخلی مبتنی بر VOC و NOx را ارائه می‌دهد.

ماژول کیفیت هوا Gebra SGP41-D-R4

• با توجه به اینکه دسترسی به پایه‌های سنسور دشوار است، کاربران برای توسعه سخت‌افزاری و نرم‌افزاری این سنسور به یک برد ابتدایی (starter board) و درایور نیاز دارند. برای راحتی کاربران، GebraMS برد ماژول کیفیت هوا Gebra SGP41-D-R4 را طراحی کرده است. کاربران می‌توانند به کمک این برد، به مهم‌ترین پایه‌های سنسور به‌راحتی دسترسی پیدا کنند.
• کافی است برد ماژول کیفیت هوا Gebra SGP41-D-R4 را روی برد (Breadboard) قرار دهید و سپس با یکی از بردهای Arduino، Raspberry Pi یا Discovery و با اعمال ولتاژ مناسب، آن را راه‌اندازی کنید.
• ما به‌ویژه استفاده از Gebra STM32F303 را توصیه می‌کنیم؛ چرا که این برد دارای رگولاتور داخلی ۳.۳ ولت است و ترتیب پایه‌های آن با تمامی ماژول‌های Gebra هماهنگ است (استاندارد GEBRABUS)، بنابراین می‌توانید برد ماژول کیفیت هوا Gebra SGP41-D-R4 را مستقیماً به سوکت مربوطه متصل کرده و بدون نیاز به سیم‌کشی، برنامه‌نویسی را آغاز کنید.

GebraBit SGP41-D-R4  یک ماژول تشخیص کیفیت هوا برای اندازه‌گیری VOC  و NOx است که با تغذیه 3V3 و 1V8 ولت راه اندازی می‌شود و کاربر می‌تواند با استفاده از جامپر مربوطه ولتاژ مورد نظر را انتخاب کند.

کاربر همچنین می‌تواند از طریق  پروتکل ارتباطی I2C با ماژول GebraBit SGP41-D-R4 ارتباط برقرار کند.

ویژگی‌های ماژول SGP41-D-R4

• User-selectable module power supply voltage between 3V3 and 5V
• On Board, ON/OFF LED indicator
• GebraBit Pin Compatible with GEBRABUS
• It can be used as a daughter board of GebraBit MCU Modules
• Featuring Castellated pad (Assembled as SMD Part)
• Separatable screw parts to reduce the size of the board
• Package: GebraBit small (36.29mm x 32.72mm)

پین‌های ماژول GebraBit SGP41-D-R4

پین های تغذیه

• 3V3 و1V8: این پین ‌ها می‌توانند با توجه به وضعیت جامپرسلکتورVDDSEL ،تغذیه اصلی سنسور و سطح منطق (Logic Level) ارتباط دییجیتال (I2C ) سنسور را تامین کنند.
• GND : این پین زمین مشترک برای تغذیه و سطح منطق (Logic Level) سنسور می باشد.

پین های I2C

• SDA: این پین، پین دیتای ارتباط I2C می باشد، که به پین دیتای متناظر در میکروکنترلر (پردازنده) ، متصل می شود. با توجه به وضعیت جامپر VDD SEL، می توانید از سطح منطقی با ولتاژ 1V8 یا 3V3 استفاده کنید. این پین با یک مقاومت پول آپ (Pull Up) شده است.
• SCL: این پین، پین کلاک ارتباط I2C می باشد، که به پین کلاک متناظر در میکروکنترلر (پردازنده) ، متصل می شود. با توجه به وضعیت جامپر VDD SEL، می توانید از سطح منطقی با ولتاژ 1V8 یا 3V3 استفاده کنید. این پین با یک مقاومت پول آپ (Pull Up) شده است.

معرفی بخش های ماژول

سنسور SGP41-D-R4

ای سی اصلی این ماژول بوده که وظیفه‌ی کنترل کیفیت هوا و اندازه‌گیری VOC و NOx را برعهده دارد و در بالای ماژول قرار گرفته و مدار ان طراحی شده است.

جامپر VDD SEL

با توجه به وضعیت مقاومت  0R این جامپر، ولتاژ اصلی تغذیه سنسور از بین 1V8 و 3V3 انتخاب میشود.

LED تغذیه

با توجه به وضعیت جامپر VDDSEL و اعمال ولتاژ به ماژول توسط پین مربوطه، LED ماژول روشن می شود.

اتصال به پردازنده

اتصال I2C با GebraBit STM32F303

برای اتصال I2C ماژول  GebraBit SGP41-D-R4 به ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 بعد از تعریف کردن SDA و SCL روی پین های PB9 و PB8 (برای راحتی کار در STMCUBEMX)مراحل زیر را دنبال کنید:

• پین “3V3” ماژول SGP41-D-R4را به پین “3V3” خروجی ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم قرمز)
• پین “GND” ماژول SGP41-D-R4 را به پین “GND” ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم سیاه)
• پین “SCL” ماژول SGP41-D-R4 را به پین PB8 ماژول میکروکنترلر (SCL) متصل کنید.(سیم آبی)
• پین “SDA” ماژول SGP41-D-R4 را به پین PB9 ماژول میکروکنترلر (SDA) متصل کنید.(سیم زرد)

توجه: با توجه به اینکه پین PA14 ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 برای پروگرام کردن میکروکنترلر استفاده میشود،تنظیم I2C بر روی پین های PA14 و PA15 در این ورژن مقدور نمی باشد،لذا در اتصال I2C به ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 در این ورژن ، ماژول GebraBit SGP41-D-R4  نمی تواند به صورت Pin to Pin بر روی آن قرار گیرد.

اتصال I2C با GebraBit ATMEGA32A

با توجه به اینکه پین های I2C میکروکنترلر ATMEGA32A بر اساس استاندارد GEBRABUS متناظر با پین های I2C  دیگر ماژول های GEBRABIT می باشد،  ماژول GebraBit SGP41-D-R4 را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول GebraBit ATMEGA32A قرار داده I2C ارتباط برقرار کنید. در اینجا برای درک بهتر،اتصال جداگانه این ماژول نمایش داده شده است:

توجه: در صورت استفاده از ماژول‌های میکروکنترلریGebraBit  توجه داشته باشید که جامپر سلکتورهای ماژول GebraBit SGP41-D-R4 روی “3V3” باشد تا راحت تر بتوانید با گرفتن ولتاژ”3V3” از ماژول میکروکنترلری ، ماژول سنسور مورد نظر را راه اندازی کنید.

اتصال I2C با ARDUINO UNO

برای اتصال I2C ماژول GebraBit SGP41-D-R4 به ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:

• پین 3V3 ماژول SGP41-D-R4 را به پین 3V3 خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
• پین GND ماژول SGP41-D-R4 را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
• پین SCL ماژول SGP41-D-R4 را به پین A5 برد ARDUINO UNO( (SCLمتصل کنید.(سیم آبی)
• پین SDA ماژول SGP41-D-R4را به پین A4 برد ARDUINO UNO( (SDAمتصل کنید.(سیم نارنجی)