英飛凌MCU+WiFi+CO2傳感器的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

優(yōu)化工作環(huán)境

目前世界各地都在關(guān)注冠狀病毒引起的通氣問題，CO2 傳感器也因此被作為通風(fēng)指標(biāo)引入到各行各業(yè)中。在冠狀病毒結(jié)束后，通風(fēng)也將成為常識(shí)，并且預(yù)估它將會(huì)應(yīng)用于新的領(lǐng)域。例如，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域它可以通過測(cè)量 CO2 濃度以可視化光合作用的比例，從而優(yōu)化農(nóng)作物管理。在日常生活中，它可以通過通風(fēng)控制來節(jié)省電力、防止嗜睡、思維能力下降和注意力不集中。本文將介紹英飛凌 MCU+WiFi+CO2 傳感器的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

解決方案的運(yùn)作概況

英飛凌 MCU+WiFi+CO2 傳感器的物聯(lián)網(wǎng)解決方案主要通過 CO2 傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量，并通過物聯(lián)網(wǎng)向 LINE 發(fā)送消息，以下將通過對(duì)房間的溫度和 CO2 濃度的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分情況說明：

一、對(duì)房間溫度和 CO2 濃度進(jìn)行檢測(cè)并顯示在 2SEGLELED 上，當(dāng) CO2 濃度為 0～500ppm 時(shí)，LED 亮藍(lán)燈。當(dāng) CO2 濃度為 501～1000ppm 時(shí)，LED 亮黃燈。

二、當(dāng)房間的 CO2 濃度高達(dá) 1001ppm 時(shí)，LED 會(huì)亮紅色。此時(shí)通過 MCU 的指示連接 WiFi，并打開名為 IFTTT 的 APP。隨后 IFTTT 會(huì)向 LINE 發(fā)送一條督促給房間換氣的信息。需要注意的是，如果 CO2 濃度超過 1000ppm，則會(huì)出現(xiàn)疲勞、頭痛和頭暈等癥狀。因此一般將閾值設(shè)置為 1000ppm。

解決方案的結(jié)構(gòu)概述

下圖為英飛凌 MCU+WiFi+CO2 傳感器的物聯(lián)網(wǎng)解決方案結(jié)構(gòu)圖，其功能運(yùn)行由三大模塊完成：

圖 解決方案結(jié)構(gòu)圖

第一模塊主要由 PSoC62S2CY8CKIT-062S2-43012 構(gòu)成，里面包括 MCU 和 WiFi。其中每個(gè)傳感器和模塊均由英飛凌的 PSoC 6 進(jìn)行控制，同時(shí) PSOC6 運(yùn)行 WiFi 協(xié)議棧，并通過 CY8CKIT-062S2-43012 板子上的 CYW43012 WiFi 模塊和云端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

第二模塊為 5V LDO 和 USB 插口感應(yīng)燈，其中帶燈的 USB 插座和 3 色 LED 所需的 5V 電壓由英飛凌的 TLS850B0TBV50 穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)。

第三模塊為各傳感器和 LED 顯示器，它配備了一個(gè) 7 段式 LED 器，用來顯示溫度和二氧化碳測(cè)量數(shù)據(jù)，還有一個(gè) 3 色 LED，它會(huì)根據(jù) CO2 濃度顯示相應(yīng)的顏色。

解決方案使用到的零件及特點(diǎn)

使用零件

7 段式 LED COM-11442

英飛凌 WiFi (CYW43012)

RGB LED OSTAMA5B31A

英飛凌 CO2 傳感器 PASCO2

英飛凌 LDO TLS850B0TBV50

英飛凌 MCU CY8C64ABZI-S2D44

英飛凌可測(cè)量溫度和氣壓的溫度傳感器 DPS368，但這里只測(cè)量溫度

CO2 傳感器特點(diǎn)

高級(jí)校正和自校準(zhǔn)算法

高質(zhì)量數(shù)據(jù)并符合智能建筑標(biāo)準(zhǔn)

即插即用，從設(shè)計(jì)到投放市場(chǎng)都能迅速實(shí)現(xiàn)

ppm 級(jí) (±30ppm，±3% 的測(cè)量值) 高精度和穩(wěn)健性能

極小尺寸 (14x13.8x7.5mm3)，為用戶的最終產(chǎn)品節(jié)省空間

多種配置選項(xiàng) (采樣率、基線校準(zhǔn)等) 和接口 (UART、I2C、PWM)

解決方案信號(hào)線框圖

如下圖所示為英飛凌 MCU+WiFi+CO2 傳感器的物聯(lián)網(wǎng)解決方案信號(hào)線的結(jié)構(gòu)圖，其中圖中①為 CY8CKIT-062S2-43012。它使用主微機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)，并從各個(gè)傳感器中接收信號(hào)，通過算法計(jì)算以控制 LED 顯示器，并通過 WiFi 向云端發(fā)送信息。圖中②為 CO2 傳感器，它每隔 5 秒就會(huì)測(cè)量 CO2 濃度。圖中③表示溫度傳感器，它可以隨時(shí)測(cè)量溫度。圖中④為 7 段式 LED 顯示器，顯示接收到的 CO2 和溫度數(shù)據(jù)。圖中⑤為 3 色 LED，它會(huì)根據(jù)測(cè)量的 CO2 濃度顯示對(duì)應(yīng)顏色的燈。

圖 框圖 (信號(hào)線)

解決方案電源線框圖

英飛凌 MCU+WiFi+CO2 傳感器的物聯(lián)網(wǎng)解決方案電源線的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，其中圖中①、②表示將從 AC 適配器接收的 12V 電壓降至 5V。

圖 框圖 (電源線)

解決方案的功能一覽

使用 Timer 進(jìn)行中斷處理，每隔 5 秒進(jìn)行 CO2 濃度測(cè)量

通過聯(lián)網(wǎng)連接到 WiFi，并利用 Wi-Fi 模塊 CYW43012 掃描 AP

通過 I2C 通信控制 CO2 傳感器、溫度傳感器和 7 段式 LED 顯示器

通過 HTTP 通信，將信息上傳云服務(wù)器 (當(dāng) CO2 濃度超過 1000ppm 時(shí))

利用基于 CO2 濃度值的 GPIO 信號(hào)來控制 RGB LED：當(dāng) <500ppm 時(shí)，LED 呈藍(lán)色；當(dāng)在 500ppm-1000ppm 時(shí)，LED 呈黃色；當(dāng) >1000ppm時(shí)，LED 呈紅色。