英飞凌MCU+WiFi+CO2传感器的物联网解决方案

优化工作环境

目前世界各地都在关注冠状病毒引起的通气问题，CO2 传感器也因此被作为通风指标引入到各行各业中。在冠状病毒结束后，通风也将成为常识，并且预估它将会应用于新的领域。例如，在农业领域它可以通过测量 CO2 浓度以可视化光合作用的比例，从而优化农作物管理。在日常生活中，它可以通过通风控制来节省电力、防止嗜睡、思维能力下降和注意力不集中。本文将介绍英飞凌 MCU+WiFi+CO2 传感器的物联网解决方案。

解决方案的运作概况

英飞凌 MCU+WiFi+CO2 传感器的物联网解决方案主要通过 CO2 传感器进行温度测量，并通过物联网向 LINE 发送消息，以下将通过对房间的温度和 CO2 浓度的测量结果进行分情况说明：

一、对房间温度和 CO2 浓度进行检测并显示在 2SEGLELED 上，当 CO2 浓度为 0～500ppm 时，LED 亮蓝灯。当 CO2 浓度为 501～1000ppm 时，LED 亮黄灯。

 

二、当房间的 CO2 浓度高达 1001ppm 时，LED 会亮红色。此时通过 MCU 的指示连接 WiFi，并打开名为 IFTTT 的 APP。随后 IFTTT 会向 LINE 发送一条督促给房间换气的信息。需要注意的是，如果 CO2 浓度超过 1000ppm，则会出现疲劳、头痛和头晕等症状。因此一般将阈值设置为 1000ppm。

 

解决方案的结构概述

下图为英飞凌 MCU+WiFi+CO2 传感器的物联网解决方案结构图，其功能运行由三大模块完成：

图 解决方案结构图

第一模块主要由 PSoC62S2CY8CKIT-062S2-43012 构成，里面包括 MCU 和 WiFi。其中每个传感器和模块均由英飞凌的 PSoC 6 进行控制，同时 PSOC6 运行 WiFi 协议栈，并通过 CY8CKIT-062S2-43012 板子上的 CYW43012 WiFi 模块和云端进行数据交互。

第二模块为 5V LDO 和 USB 插口感应灯，其中带灯的 USB 插座和 3 色 LED 所需的 5V 电压由英飞凌的 TLS850B0TBV50 稳压器实现。

第三模块为各传感器和 LED 显示器，它配备了一个 7 段式 LED 器，用来显示温度和二氧化碳测量数据，还有一个 3 色 LED，它会根据 CO2 浓度显示相应的颜色。

解决方案使用到的零件及特点

使用零件

7 段式 LED COM-11442

英飞凌 WiFi (CYW43012)

RGB LED OSTAMA5B31A

英飞凌 CO2 传感器 PASCO2

英飞凌 LDO TLS850B0TBV50

英飞凌 MCU CY8C64ABZI-S2D44

英飞凌可测量温度和气压的温度传感器 DPS368，但这里只测量温度

CO2 传感器特点

高级校正和自校准算法

高质量数据并符合智能建筑标准

即插即用，从设计到投放市场都能迅速实现

ppm 级 (±30ppm，±3% 的测量值) 高精度和稳健性能 

极小尺寸 (14x13.8x7.5mm3)，为用户的最终产品节省空间

多种配置选项 (采样率、基线校准等) 和接口 (UART、I2C、PWM)

解决方案信号线框图

如下图所示为英飞凌 MCU+WiFi+CO2 传感器的物联网解决方案信号线的结构图，其中图中①为 CY8CKIT-062S2-43012。它使用主微机控制整个系统，并从各个传感器中接收信号，通过算法计算以控制 LED 显示器，并通过 WiFi 向云端发送信息。图中②为 CO2 传感器，它每隔 5 秒就会测量 CO2 浓度。图中③表示温度传感器，它可以随时测量温度。图中④为 7 段式 LED 显示器，显示接收到的 CO2 和温度数据。图中⑤为 3 色 LED，它会根据测量的 CO2 浓度显示对应颜色的灯。

图 框图 (信号线)

解决方案电源线框图

英飞凌 MCU+WiFi+CO2 传感器的物联网解决方案电源线的结构图如下图所示，其中图中①、②表示将从 AC 适配器接收的 12V 电压降至 5V。

图 框图 (电源线)

解决方案的功能一览

使用 Timer 进行中断处理，每隔 5 秒进行 CO2 浓度测量

通过联网连接到 WiFi，并利用 Wi-Fi 模块 CYW43012 扫描 AP

通过 I2C 通信控制 CO2 传感器、温度传感器和 7 段式 LED 显示器

通过 HTTP 通信，将信息上传云服务器 (当 CO2 浓度超过 1000ppm 时)

利用基于 CO2 浓度值的 GPIO 信号来控制 RGB LED：当 <500ppm 时，LED 呈蓝色；当在 500ppm-1000ppm 时，LED 呈黄色；当 >1000ppm时，LED 呈红色。