CozIR-LP3

LOW Power CO2 Sensor의 사용법 및 예제 코드를 설명.

1. Cozir-LP2에서 추가된 기능

• 알람 기능

- 사용자 알람 값을 설정하였을 경우 알람 값에 도달 하면 디지털 출력으로 사용자에게 알려줌

• 알람 UART Command

Command	Description	Response
V #####	알람 값 설정	V #####
v	현재 알람 값 읽기	v 15000

- 알람 값은 센서 전원을 껐다 켜도 유지됨

- 초기에는 알람 설정이 꺼져있음

• PWM 기능

- 통신 프로토콜을 이용하여 Prescalar, Resolution, mode, pulses setting, pwm on/off 설정 가능

• PWM UART Command

Command	Description	Response
J ###	PWM 설정( Prescalar, Resolution, mode, pulses setting, on/off)	J ###
j	현재 PWM 값 읽기	j

• J ###\r\n Command

- J ###\r\n에서 ### 은 Bit [7:0] 까지 설정한 값이 들어감

• 센서 자기 진단 테스트

Command	Description	Response
i	센서 자가 진단 테스트	i ###

Response: ### = 170 - Sensor error

### = 85 - no Sensor error

2. 특징

• 최첨단 Solid-State LED 광학 기술 이용한 초 저전력 NDIR CO2 센서

• 디지털(UART) 및 I2C 출력

• 높은 CO2 측정 정확도

• 내장형 자동 영점 조정

• 30 ppm(일반) 정확도

3. 애플리케이션

• 난방, 환기 및 공기 조절(HVAC)

• 건물 관리 시스템(BMS)

• 환기 조절 시스템(DCV)

• 차량 내 공기 질

• 무선 장비를 이용한 IoT 및 Smart Technology

• 실내 공기 질(IAQ)

• 계측

• 농업

• 항공우주

4. 사양

항목	내용
측정 범위	CozIR-LP3-2000: 0-2000ppm CozIR-LP3-5000: 0-5000ppm CozIR-LP3-1: 0-10,000ppm (1%)
센서 내부	Solid-State, 가열된 필라멘트 없음
통신 방식	UART 또는 I²C
전원 전압	3.25-5.5V
소모 전류	측정 모드: 15mA 절전 모드: 0.01mA
응답 시간	30.5ms
동작 온도	0~50℃
센서 치수 및 무게	L x W x H(31mm x 19.5mm x 8.7mm), Weight(2.5g)
센서 내구성	진동 및 충격에 강하고 비가열성
센서 교정	자동 영점교정 기능 내장
센서 수명	15년
헤더 핀 크기	2.54mm

5. 제품 크기 및 핀 특성

PIN	NAME	Function
1	GND	VSS
2	VDD	Positive Supply
5	ALARM	ALARM Output
7	PWM_RS485	PWM or RS485 transceiver
8	I2C_ENABLE	Digital Input
9	I2C_SCL	I2C clock
10	I2C_SDA	I2C data
11	Tx_out	Digital Input
12	Rx_ In	Digital Output

6. 디바이스 연결 방법

Connection DIAGRAM (UART)

Connection DIAGRAM (I2C)

Arduino Uno UART

Arduino Uno I2C

7. 통신 프로토콜

• 통신 환경

PARAMETER	TYP	UNIT
Buad Rate	9600	Bits/s
Data Bits	8
Parity	None
Stop Bits	1
Hardware Flow Control	None

• UART Command

Command	Description	Response
K 0	Command를 기다리는 상태, 측정 X	K 00000
K 1	연속적으로 값을 측정	K 00001
K 2	센서 값 요청시에만 응답	K 00002
Z	가장 최근에 측정한 CO2 필터 된 값	Z 00521
z	가장 최근에 측정한 CO2 필터 되지 않은 값	z 00521
A ###	CO2 필터 값 설정	A 00016
a	CO2 필터 값 확인	a 00016
U	질소를 사용하여 제로 교정	U 33000
u	초기 설정 값으로 제로 교정	u
G	Fresh Air를 사용하여 제로 교정	G 33000
X #####	현재 값으로 스팬 교정	X 11000
P 10### P 11###	Fresh Air에서 사용할 대기 중 농도를 설정(default 400ppm)	Fresh Air에서 사용할 대기 중 농도를 설정(default 400ppm)
S ###	고도 설정	S 08192
s	고도 설정 값 확인	s 08192
M ###	측정 데이터 문자열로 전송	M 6

모드 설정 및 CO2 값 읽기

모드

1. COMMAND 모드

- COMMAND를 기다리는 상태, 측정 X

2. Streaming 모드(default)

- 연속적으로 값을 측정함(초당 2회 측정), 측정 외 다른 Command시 100ms delay가 필요함

3. Polling 모드

- 센서 값 요청 시에만 응답, 센서 값 요청하지 않을 때에는 백그라운드에서 계속 측정을 수행함

Mode	Command	Description	Response
Command	K 0	명령어 기다리는 상태	K 00000
Streaming	K 1	연속적으로 값 측정	K 00001
Polling	K 2	센서 값 요청 시 에만 응답	K 00002

소스 코드

• Streaming mode에서 CO2 값 읽기

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(12, 13); //Uno Rx Tx (12 13) = SoftwareSerial
const char* Polling_mode = "K 2\r\n";
const char* Stream_mode = "K 1\r\n";
const char* Standby_mode = "K 0\r\n";  
bool tx_ready;
bool rx_ready; 
String str;
void setup() {
  Serial.begin(9600); //시리얼 통신 초기화
  mySerial.begin(9600); 
  while(!mySerial){} //시리얼 통신 포트가 연결되기 전까지 대기
  delay(14); // power on data ready
  mySerial.print(Stream_mode); //Polling 모드로 변경
  mySerial.print("Z\r\n");  //CO2값 읽기 명령
}                              
 
void loop() 
{
 if(rx_ready == 0) // overflow 처리
 {
   delay(31); // Measurement data ready
   if(mySerial.available()>0) //수신받은 데이터가 0 초과, 즉 데이터가 존재한다면
   { //버퍼에서 읽어드린 char의 데이터를 String 형태로 반환
    str = "";
    str = mySerial.readStringUntil('\n'); 
    Serial.println(str);
    rx_ready = 1;   
    tx_ready = 1;
   }
 }
 else if(tx_ready == 1)
  {
     mySerial.print("Z\r\n"); //CO2값 읽기 명령
     tx_ready = 0;
     rx_ready = 0;
  }
}

+시리얼 모니터

• Polling mode에서 CO2값 읽기

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(12, 13); //Uno Rx Tx (12 13) = SoftwareSerial
const char* Polling_mode = "K 2\r\n";
const char* Stream_mode = "K 1\r\n";
const char* Standby_mode = "K 0\r\n";   
String str;
void setup() {
  Serial.begin(9600); //시리얼 통신 초기화
  mySerial.begin(9600); 
  while(!mySerial){} //시리얼 통신 포트가 연결되기 전까지 대기
  delay(14); // power on data ready
  mySerial.print(Polling_mode); //Polling 모드로 변경
}                              
 
void loop() 
{
 if(Serial.read() == 'R') 
 {
  mySerial.print("Z\r\n"); //CO2값 읽기 명령
 }
  if(mySerial.available()>0) //수신받은 데이터가 0 초과, 즉 데이터가 존재한다면
   { //버퍼에서 읽어드린 char의 데이터를 String 형태로 반환
    str = "";
    str = mySerial.readStringUntil('\n'); 
    Serial.println(str);
   }
}

• 시리얼 모니터

• 시리얼 모니터에 'R' 입력 후 엔터

• 응답

인터페이스 유형별(UART,I2C) CO2값 읽기

• I2C

#include <Wire.h>
#define Slave_adddress 0x41
#define CO2_READ_command 0x34
#define CO2_READ_and_test_command 0x02

void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(9600);   
}
void loop() {    
int CO2_value = 0;
 Wire.beginTransmission(Slave_adddress); // transmit to slave address
 Wire.write(CO2_READ_and_test_command);  // transmit to register address
 Wire.endTransmission();    // stop transmitting
 Wire.requestFrom(Slave_adddress, 3); //from slave request 2byte  
  while ( Wire.available()) {
    int CO2_high_value = Wire.read();
    int CO2_low_value = Wire.read();
   /* CO2_Self_test value = 85(DEC) : Sensor is nominal , 
   CO2_Self_test value = 170(DEC): Sensor error */
    int CO2_self_test = Wire.read(); 
    CO2_high_value = CO2_high_value <<8;
    CO2_value = CO2_high_value + CO2_low_value;
    Serial.print("CO2_value : ");
    Serial.print(CO2_value);   //reading CO2 value  
    Serial.println(" PPM ");
  }   
  delay(1000);
}

• UART

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(12, 13); //Uno Rx Tx (12 13) = SoftwareSerial
const char* Polling_mode = "K 2\r\n";
const char* Stream_mode = "K 1\r\n";
const char* Standby_mode = "K 0\r\n";  
bool tx_ready;
bool rx_ready; 
String str;
void setup() {
  Serial.begin(9600); //시리얼 통신 초기화
  mySerial.begin(9600); 
  while(!mySerial){} //시리얼 통신 포트가 연결되기 전까지 대기
  delay(14); // power on data ready
  mySerial.print(Stream_mode); //Polling 모드로 변경
  mySerial.print("Z\r\n");  //CO2값 읽기 명령
}                              
 
void loop() 
{
 if(rx_ready == 0) // overflow 처리
 {
   delay(31); // Measurement data ready
   if(mySerial.available()>0) //수신받은 데이터가 0 초과, 즉 데이터가 존재한다면
   { //버퍼에서 읽어드린 char의 데이터를 String 형태로 반환
    str = "";
    str = mySerial.readStringUntil('\n'); 
    Serial.println(str);
    rx_ready = 1;   
    tx_ready = 1;
   }
 }
 else if(tx_ready == 1)
  {
     mySerial.print("Z\r\n"); //CO2값 읽기 명령
     tx_ready = 0;
     rx_ready = 0;
  }
}

Serial Monitor

• I2C

• UART

Digital filter

• 필터(Filtered)된 값과 필터 되지 않은(Unfiltered) CO2 값의 차이는 아래 그림과 같음

• 필터된(Filtered) CO2 값은 노이즈를 제거하여 더 정확한 값을 제공함

Digital filter 설정

• 필터 설정 범위: 1~255( 1= Unfiltered)

• 필터의 설정 값이 증가하면 측정 출력 응답 시간이 늘어남

• A=필터 설정 값

• A = 32 가 A = 16(default) 보다 T90에 도달하는 시간이 늘어남

Digital filter Command

Command	Description	Example	Response
A ###	CO2 필터 값 설정	A 16	A 00016
a	CO2 필터 값 확인	a	a 00016

소스코드

• CO2 필터 값 확인

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(12, 13); //Uno Rx Tx (12 13) = SoftwareSerial
const char* Polling_mode = "K 2\r\n";
const char* Stream_mode = "K 1\r\n";
const char* Standby_mode = "K 0\r\n";  
bool tx_ready;
bool rx_ready; 
String str;
void setup() {
  Serial.begin(9600); //시리얼 통신 초기화
  mySerial.begin(9600); 
  while(!mySerial){} //시리얼 통신 포트가 연결되기 전까지 대기
  delay(14); // power on data ready
  mySerial.print(Stream_mode); //Polling 모드로 변경
}                              
 
void loop() 
{
 if(rx_ready == 0) // overflow 처리
 {
   delay(31); // Measurement data ready
   if(mySerial.available()>0) //수신받은 데이터가 0 초과, 즉 데이터가 존재한다면
   { //버퍼에서 읽어드린 char의 데이터를 String 형태로 반환
    str = "";
    str = mySerial.readStringUntil('\n'); 
    Serial.println(str);
    rx_ready = 1;   
    tx_ready = 1;
   }
 }
 else if(tx_ready == 1)
  {
     mySerial.print("a\r\n"); //현재 설정된 필터 값 읽기 명령어
     tx_ready = 0;
     rx_ready = 0;
  }
}++

• 시리얼 모니터

• CO2 필터 값 설정

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(12, 13); //Uno Rx Tx (12 13) = SoftwareSerial
const char* Polling_mode = "K 2\r\n";
const char* Stream_mode = "K 1\r\n";
const char* Standby_mode = "K 0\r\n";  
bool tx_ready;
bool rx_ready; 
String str;
void setup() {
  Serial.begin(9600); //시리얼 통신 초기화
  mySerial.begin(9600); 
  while(!mySerial){} //시리얼 통신 포트가 연결되기 전까지 대기
  delay(14); // power on data ready
  mySerial.print(Stream_mode); //Polling 모드로 변경
}                              
 
void loop() 
{
 if(rx_ready == 0) // overflow 처리
 {
   delay(31); // Measurement data ready
   if(mySerial.available()>0) //수신받은 데이터가 0 초과, 즉 데이터가 존재한다면
   { //버퍼에서 읽어드린 char의 데이터를 String 형태로 반환
    str = "";
    str = mySerial.readStringUntil('\n'); 
    Serial.println(str);
    rx_ready = 1;   
    tx_ready = 1;
   }
 }
 else if(tx_ready == 1)
  {
     mySerial.print("A 32\r\n"); //필터 값 변경 명령어 
     tx_ready = 0;
     rx_ready = 0;
  }
}

• 시리얼 모니터