秋月で買えるCO2センサーを使う(MH-Z19C)

秋月電子で取り扱いの始まったCO2センサーMH-Z19CをArduino Nano Everyで使ってみました。

MH-Z19Cについて

MH-Z19CはNDIR方式のCO2センサで、電源電圧は5.0±0.1V、データの出力はPWMかUART(3.3Vで5.0Vにも対応)です。測定できる範囲はPWMを使うと公称値は400~2000ppm(実測では400~5000ppm)、UARTでは400~5000ppmです(CO2濃度は大気中で約400ppm、室内で約1000ppm、呼気で約30000ppmが目安)。ピンヘッダは2.54mmピッチですが、ピンヘッダとピンヘッダとの間隔が合わずユニバーサル基板に挿すのは難しいので注意してください。

ここでは5V駆動のArduino Nano Everyを使い、PWMとUART両方のデータを読んでみます。

ハードウェア

使ったもの

• MH-Z19C
• Arduino Nano Every
• 5Ｖ出力昇圧DCDCコンバーターとコンデンサー

Arduinoの5V OUTピンの電圧を測ると4.72-4.78Vでセンサーの電圧の範囲から外れていたので、一応4.9~5.1V出力(実測4.98V)のDCDCコンバーターと100μFのコンデンサーをつけました。

接続

MH-Z19C
Vin	DCDCコンバーター ← Arduino 3.3V
GND	Arduino GND
PWM	Arduino A7
Hd	Arduino A6
Rx	Arduino TX1
Tx	Arduino RX1

ソフトウェア

MH-Z19Cの仕様

データシートはここで読めます。以下の画像はデータシートのものです。

UART

UARTでCO2濃度の読み取りと自動キャリブレーションの設定ができます。

PWM

データシートでは上のようになっていますが、Cppm=5*(パルス幅[ms]-1.2)とするとUARTと同じデータが読み込めました。Arduino Nano EveryのpulseInかセンサーのPWM出力のどちらかが原因だと思います。
手動キャリブレーションはHdピンを使うのでPWMでもできますが、自動キャリブレーションの設定はPWMだけではできません。デフォルトでは24時間ごとに自動キャリブレーションが行われます。(キャリブレーション時にどんな濃度でもそれを400ppmと認識するのではなく、24時間経ったあたりで400ppmに近い状態と判断するとキャリブレーションを行うようです)

プログラム

uint16_t uartco2; 
unsigned long pwmco2;
bool reset = false;

byte ReadCO2[9] = {0xFF, 0x01, 0x86, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x79};
byte SelfCalOn[9]  = {0xFF, 0x01, 0x79, 0xA0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE6};
byte SelfCalOff[9] = {0xFF, 0x01, 0x79, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x86};
byte retval[9];

void setup() {
  pinMode(A7, INPUT);
  pinMode(A6, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  Serial.print("400ppm");
  Serial.print(",");
  Serial.print("UART");
  Serial.print(",");
  Serial.println("PWM");
  delay(2000);
  Serial1.begin(9600);
  Serial1.write(SelfCalOn,sizeof SelfCalOn);
}


void loop() {
  //PWMでデータ取得
  pwmco2=pulseIn(A7,HIGH,2000000);

  //UARTでデータ取得
  Serial1.write(ReadCO2,sizeof ReadCO2);
  Serial1.readBytes((char *)retval, sizeof retval);
  uartco2 = retval[2]*256 + retval[3];

  //PCに送信
  Serial.print(2*(202000-2000)/1000);
  Serial.print(",");
  Serial.print(uartco2);
  Serial.print(",");   
  Serial.println(5*(pwmco2-1200)/1000);

  delay(100);

  //起動20分後手動キャリブレーション
  if(millis()>1200000 && !reset){
    digitalWrite(A6,LOW);
    delay(8000);
    digitalWrite(A6,HIGH);
    reset=true;
  }
}

測定結果

Arduino IDEのシリアルプロッタを使って可視化しました。縦軸がCO2濃度[ppm],横軸が起動からの時間(1が100ms)です。

• 換気したとき
  

• 人が部屋に入ってきたとき
  横軸1600ぐらいで部屋に入っています。
  

• 直接息をふきかけたとき
  息をふきかけた直後に値が上昇しました。