BTS Mesure
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Mini Projet 2 : Conception et Mise en Oeuvre
d'un capteur connecté CO2 et Température

Capteur de qualité d'airDémarche QSSE : Santé et Environnement

Nous avons décidé dans notre plan QSSE, la mise en place de capteurs de CO2 dans nos salles de TP.

Dans un souci de formation et de rapport qualité prix nous allons réaliser nous même un prototype d'un boitier connecté :

  • mesurant le CO2 et la qualité de l'air,
  • déclenchant une atarme visuelle lorsqu'il est recommandé d'ouvrir les fenêtres,
  • mesurant la température afin de signaler aux agents les salles ou les fenêtres sont restées ouvertes,
  • communiquant toutes ces informations à une base de données,
  • affichant ces résultats sur une page internet .

1) Choix du capteur  CO2

Pour choisir le meilleur compromis qualité prix nous allons comparer 4 capteurs CO2 ou équivalent CO2 (eCO2) disponible en J101

Capteur de CO2, de T° et d'Humidité relative RH
Module Grove basé sur un capteur SCD30 prévu pour mesurer le niveau de CO2, la température et l'humidité. Il communique avec un microcontrôleur type Arduino ou compatible via le bus I2C.		 Capteur environnemental ENS160 - BME280 - interface I2C
Capteur environnemental de DFRobot basé sur un BME280 associé à un ENS160. Ce module communique avec un microcontrôleur compatible Arduino® via le bus I2C. 		Capteur de qualité de l'air ADA3709
Capteur d'Adafruit basé sur un SGP30 permettant la mesure de la qualité de l'air intérieur en mesurant les composés organiques volatils totaux (COVT) et le taux de dioxyde de carbone équivalent (eCO2).
 Capteur de gaz MQ135
Le senseur MQ135 est capable de détecter le Dioxyde de carbone (CO2) et de nombreux autres composés comme l'alcool, benzène, Oxyde d'azote (NOx), Amoniac (NH3), fumée dans l'air. La concentration dans l'air impacte la tension de sortie analogique qui peut être lu avec un microcontrôleur. Ce senseur consomme un courant d'environ 40 mA à 5 V.

Pistes et ressources internet SCD30 :

Principe physique

Comparaison infrarouge, semi-conducteur

Attention la bibliothèque Adafruit SCD30 nécessite aussi l’installation de la bibliothèque Adafruit BusIO

Pistes et ressources internet ENS160 :

Les capteurs MOS (Metal Oxyde Semi-conductor)

Principe physique

exemple de projet

Pistes et ressources internet SGP30 :

Principe physique

Pistes et ressources internet MQ135 :

Exemple de code et calibration

Surveillance du CO2, de la température et de l'humidité avec MQ-135 et DHT11

MQ-135 datasheet


 













1. Parmi tous les procédés physico-chimiques utilisés lequel vous semble le plus fiable pour mesurer le CO2 ?
    Exposer ce principe et expliquer pourquoi il vous semble plus fiable.
    Quel est l'autre procédé utilisé par les capteurs moins cher ?
    Exposer ce procédé en quelques lignes et indiquer les avantages et inconvénients de ce procédé.

2. Certains capteurs mesurent la température et le taux d'humidité.
     (justement cela fait partie de notre cahier des charges)
    Quel est l'intérêt de connaitre T et Hr pour le capteur de CO2 ?

3. Le capteur qui nous sert de référence doit être calibré à l'air extérieur à environ 420 ppm
    Proposer un programme pour calibrer le capteur de référence choisi.

         Pour le scd30 2 méthodes de calibrage sont proposées :

  • scd30.selfCalibrationEnabled(true);  //  Nécessite 7 jours avec une aération d' au moins 1 heure/jour à 400 ppm

  • scd30.forceRecalibrationWithReference(420);  //  Faire un calibrage à l'air libre après au moins une minute de mesure

Le capteur MQ135 est sensible au CO2, à l’alcool, au Benzène, à l’oxyde d’azote NOx et à l’ammoniac NH3.

4. Nous souhaitons mesurer la qualité de l'air pour déterminer s'il faut ouvrir les fenêtres.
    Avons-nous besoin d'être sélectif ?
    A priori quel est le gaz le plus présent dans une salle de classe ?

5. Afin de tester tous les capteurs chaque groupe testera deux capteurs puis remplira le tableau comparatif.
    Proposez et construisez ensemble des protocoles pour tester et comparer vos capteurs.

Par exemple :

G1 : SCD30 vs ENS160

G2 : SCD30  vs SGP30

G3 : SCD30 vs MQ135

G4 : ENS160 vs MQ135

G5 : SGP30 vs MQ135

G6 : BME680 vs MQ135

Capteurs MOX

Les capteurs de gaz MOX ont une variabilité importante.
Il faut le calibrer par rapport à des sources connues !

Cependant le capteur vous donnera une bonne idée des tendances et des comparaisons.
Lors de la première utilisation il est recommandé de le mettre sous tension durant 48h pour le "brûler"
puis de le laisser chauffer durant 30 minutes dans le mode désiré avant de considérer ses mesures fiables.

En effet, les niveaux de sensibilité du capteur changeront au début de l'utilisation, et la résistance augmentera lentement avec le temps au fur et à mesure que le MOX se réchauffera jusqu' à sa valeur de référence.
Comparatif SCD30 ENS160 SGP30 MQ135
Technologie Infrarouge MOX MOX MOX
Mesure directe CO2 ? Ou équivalent CO2 par ?        
Autocalibrage        
Qualité de l'air
Mesure de la température        
Fidélité        
Prix        
Consommation en mA        
Qualité/Prix pour qualité de l'air        

5. Pour comparer sur une période de plusieurs jours (entre 2 séances) :
        - Prévoir un data logging pour stocker vos mesures sous forme d'un fichier csv sur une carte SD.
        - Réaliser une mesure toutes les 30 secondes.
        - Afficher sur un écran LCD les mesures et le nombre de mesures enregistrées.
        - Allumer le rétroéclairage si la concentration de CO2 dépasse 800 ppm.
        - Vérifier si la différence entre les deux capteurs est compatible avec les datasheet.
        - Exploiter ces mesures dans le tableau récapitulatif.

6. Choisir un capteur et construire un prototype de détecteur de CO2
    Afficher sur un écran LCD : CO2 en ppm, T en °C et Hr en %
    et noter la qualité de l'air 1 : excellent, 2 : bien, 3 : Correct, 4  : dégradé ouverture des fenêtres, 5 : mauvais.
    allumer l'écran s'il est recommandé d'ouvrir les fenêtres
    Stocker les mesures sur une carte SD

2. Capteur connecté

Avec une carte ESP8266 ou ESP01 réaliser un capteur connecté.

Sources disponibles sur ce site :