基于NDIR的自动通风系统

方案介绍

在世界都处于疫情防控阶段的情况下，同时也是自动通风系统的用武之地。它的作用是监测二氧化碳水平在众创不同点，自动开启/关闭功能强大的换气风扇取决于测量的二氧化碳水平，并保持空气的空间干净，因此降低 COVID-19 风险。

二氧化碳监测仪

在以下 4 个位置使用 CO2 监视器测量 CO2 水平：主要区域、视频工作室、走廊和洗手间。每个 CO2 监测器由M5Stack Core2 for AWS IoT EduKit参考硬件、一个 NDIR CO2 传感器、2 个橙色迷你迷你面包板和一个 3D 打印外壳组成。

CO2 监测器每 10 秒将测量的 CO2 水平（以 ppm 为单位）发送到 AWS IoT Core。一旦 CO2 水平超过阈值600ppm ，显示颜色就会从绿色变为红色。

换气扇

由于厨房抽油烟机内的风扇足够强大，可以从空间的每个小开口吸入干净的空气，因此仅靠它就可以使整个空间通风。

如果任何测量位置的 CO2 水平高于 600ppm 超过 1 分钟，AWS IoT Events 将触发一个操作，AWS IoT Core 会发布一条 MQTT 消息以打开风扇。一旦升高的 CO2 水平恢复正常，IoT Events 将再次触发关闭风扇的操作。这样整个通风过程就完全自动化了。

风扇控制器

那么如何控制厨房油烟机内的风扇呢？有什么诀窍？

答案是另一个用于 AWS IoT EduKit 的 M5Stack Core2 位于厨房油烟机内并连接到风扇！它看起来与 CO2 监测器几乎相同，但有一个 SSR 装置而不是 CO2 传感器。

SSR 通过连接器连接到风扇的主板，EduKit 由 AC 100-240V 至 DC 5V 电源模块供电，该模块从厨房油烟机内的交流电源线汲取电流。

仪表盘

可以使用 AWS IoT SiteWise 控制面板实时查看测量的 CO2 水平。为了以后分析，CO2 水平也存储在 DynamoDB 中。

由于系统的动作阈值设置为 600ppm，因此 4 个测量点中任何一个的 CO2 水平很少超过 800ppm，这是 CDC 的推荐标准 。

如何构建和设计注意事项
4 个二氧化碳监测器

避免使用超便宜的 VOC 气体传感器，因为它们不是针对 CO2 的。我使用了一种相对便宜的、特定于 CO2 的 NDIR（非色散红外）CO2 传感器 MH-Z19C。该传感器需要 5V 电源并通过 UART（兼容 3.3V）输出传感器值。使用前不要忘记进行零点校准。

适用于 AWS IoT EduKit 的 M5Stack Core2 带有一个 UART 端口（端口 C：GND、5V、Tx、Rx），这使得该传感器成为一个完美的选择。我认为您可以轻松地为传感器设计自定义 HAT，因为该端口位于 EduKit 的顶部。我使用 Fusion 360 创建了一个自定义 HAT 3d 模型和 .stl 文件，该文件包含在此项目中供您使用。

要连接 EduKit 和传感器，您可以使用 Grove 通用 4 针电缆。只需将一个切成两半，然后连接公压接针和黑色外壳。

就编程而言，我修改了AWS IoT EduKit 示例 - 基本 Arduino ，使其每 10 秒向 AWS IoT Core 发送如下所示的 MQTT 消息。

确保在 main.cpp (CO2 Monitors) 中更改主题名称和 ID。