Larry Bank与碳足迹监测-CO2项目基于盛思瑞SCD40传感器和SPI墨水屏/TFT屏ST7302
Larry Bank原文出处：
https://bitbanksoftware.blogspot.com/2022/10/the-co2-project.html
基于互利互惠的平等互信合作原则以及我是war chest的大前提下，我可以光荣地转载翻译大佬的东西，出口转内销嘛。以下是原文（靠，机器翻译算了。大伙都是看得懂的。）
环境传感和空气质量一直是研究的热点。COVID 大流行也进一步促使我对室内空气质量、二氧化碳水平和人群密集场所大伙们共享空气的好奇心（和担忧）。 我试图节省钱并使用廉价传感器，但结果不令人满意。eCO2 是由某些 VOC（挥发性有机化合物）传感器生成的“等效 CO2”值。 这个想法是人类的呼吸中含有大量的挥发性有机化合物，如果你检测到它们，你也会检测到二氧化碳。 这种想法的缺陷在于，很多其他东西都会产生 VOC，而与 CO2 无关。 误报的一个很好的例子是食物准备。 做饭时将 VOC 传感器带入厨房，它会告诉您空气中的“eCO2”有毒水平。
我最终决定尝试使用真正的 CO2 传感器，因为 Sensiron 最近推出了一款看起来值得购买的小型低功耗传感器 - SCD41。 该传感器是一个边长约 8 毫米的立方体，可使用红外光散射法报告准确的二氧化碳测量值。
初步测试
使用无焊面包板在我的卧室里运行传感器，输出显示在我无处不在的 SSD1306 OLED 之一上。
初始读数看起来很高，但我认为传感器需要时间来“稳定”或自我校准。 我让它运行了一夜，当我醒来时，报告的二氧化碳水平高得令人不安 (>3000ppm)。 我已经阅读了一些有关 CO2 浓度值以及它们如何影响您的健康的信息，但我仍然认为我的设置一定有问题。 一时兴起，我将传感器举出一扇打开的窗户，瞧瞧，该值稳定在接近地球当前平均值 430 ppm 左右。 这真是令人大开眼界。 我一生中的大部分时间都关着窗户生活，因为我的各个家庭中的 HVAC 系统一直在使用以保持温度和湿度水平。 在夏季的南佛罗里达州尤其如此。 许多家庭的进气口位于室内走廊，因此新鲜（外部）空气不会通过 HVAC 系统添加到家中。 外面的空气又热又湿，如果你不开空调，不关窗户，你的房子就会长满霉菌。 我假设有足够的空气从门窗下面渗入以保持二氧化碳水平合理，但我显然错了。
解读数字
根据 OSHA，这些是二氧化碳水平如何影响您的健康：
350-1,000 ppm：空气交换良好的占用空间中的典型水平
1,000-2,000 ppm：与困倦和空气质量差的投诉相关的水平
2,000-5,000 ppm：与头痛、困倦和空气停滞、陈旧、闷热相关的水平； 注意力不集中、注意力不集中、心率加快和轻微恶心也可能出现。
>5,000 ppm：这表示异常的空气条件，其中也可能存在高浓度的其他气体。 可能会发生毒性或缺氧。 这是日常工作场所接触的允许接触限值。
>40,000 ppm：该水平会因缺氧而立即有害。
二氧化碳水平也是一个有用的指标，可以表明您吸入了多少其他人的空气。 新冠病毒席卷全球后不久，许多餐厅和室内空间都增加了二氧化碳监测。 接近室外空气水平的 CO2 水平表示良好的空气处理和较低的感染风险。
更进一步
我组装了一个电池供电的索具，将 CO2 传感器带到路上。 我想看看在购物中心和餐馆等室内空间中可以找到什么样的二氧化碳水平。 我在我选择的 ST7302 250x122 低功耗 LCD 上有足够的屏幕空间，所以我添加了一个时钟以使其在我的桌子上等待下一次户外探险时更有用。
带着我笨重的“袖珍”传感器，我参观了不同的地方——一家面包店、一家餐馆、一家大型购物中心、一间改建成教室的公寓。
这是我发现的（您的发现可能有所不同）：
大型购物中心、现代办公室和公共场所在设计时都考虑到了改进的空气处理能力。 即使在地下层，我也看到了 600 的二氧化碳值（良好）。
小餐馆/企业鱼龙混杂。 微风可以帮助任何零售空间，但如果所有的门都关闭了，请小心！
公寓和改建的住宅空间通常空气流通很差。 一个房间里的几个人（即使一侧的窗户打开）也会导致 CO2 水平迅速上升到危险区域。 想办法制造交叉微风。
可操作的数据
有了二氧化碳数据，我的家人改变了我们的行为以改善我们的室内空气质量。 白天，我们都偶尔会感到睡眠障碍和注意力不集中。 我想知道这是否与高二氧化碳浓度有关。 我们尝试了以下方法：早上和晚上我们打开窗户以改变所有空气，现在我们在晚上让所有卧室的门都打开。 白天，我们偶尔会打开公寓两侧的窗户，吹吹微风。 晚上，我们会在睡觉前检查读数，使读数低于 600 ppm，而当我们醒来时，读数往往会达到 1200 ppm 左右。 我们最近似乎都感觉好多了，所以这种变化似乎带来了幸福感的有益改善。
一个非常实用的冰箱贴
Pimoroni 最近发布的 Badger2040 板是一个漂亮的套件，在我看来它是收集和显示二氧化碳信息的绝佳方式。 顾名思义，该板被设计成挂绳上的某种徽章，带有动态但低功耗的电子墨水显示屏。
它的背面包括一个 RPI Pico MCU，以及一个电池连接器（无充电电路）和 Qwiic I2C 连接器。 3.3v 稳压器电路包括一个节省电池电量的巧妙想法。 RPI Pico 具有深度睡眠模式，但在此模式下仍会消耗接近 1mA 的电流（与其他 MCU 上的几微安相比）。 为了让电池使用更长时间，Pimoroni 的团队决定将前面的按钮和一个内部 GPIO 引脚连接到稳压器的 EN（启用）引脚。 这意味着当关闭时（EN = 低），它通过电池电路仅泄漏大约 3uA。 要唤醒它，用户必须按下前面的按钮之一（它唤醒速度足够快，可以在用户释放按钮之前读取按下的是哪个按钮）。 一旦唤醒，代码需要将 EN 设置为高电平以保持供电（通过将 GPIO 引脚设置为高电平）。 当您的代码准备好使其重新进入休眠状态时，只需设置 EN = low。 不利的一面是没有保留 RAM，因此要为下一个加电周期保留任何变量，需要将它们写入 FLASH。
零件
Pimoroni Badger2040
Pimoroni SCD41 二氧化碳传感器
Qwiic电缆
锂聚合物电池（我用了不同的，但你可以用这个或类似的）
3D 打印外壳（不是必需的，但有帮助）
4x2mm 钕磁铁（不是必需的，但有帮助）
4 x 1.6x7mm 自攻螺钉（我很久以前在零件套件中得到了这些）
我认为 Badger2040 是适合挂在冰箱上的“常亮”显示器的绝佳起点。 我们需要将两个东西连接到背面并用某种外壳保护它们，但仍允许接触周围空气。 我决定创建一个具有以下特征的 3D 打印后盖：
易于在任何 3D 打印机上快速打印
防止电池和 SCD41 悬垂在电线上
允许空气流过传感器
有磁铁孔
利用电路板上的 4 个螺丝孔的简单设计
我喜欢使用 Adobe Fusion 360 的免费/业余爱好者版本进行 3D 设计。 f3d 和 stl 文件可从我的 Github 存储库中获取。
我用 PLA 打印它，它很结实，但很轻。 在底部，我为我喜欢使用的 4x2mm 钕磁铁打了 4 个孔。
我更喜欢使用“压接”技术将磁铁连接到塑料上。 这种类型的磁铁很容易被热损坏（即使是胶枪），所以我为 4mm 直径的磁铁创建了 4.05mm 的孔。 这个额外的 1/20 毫米公差解释了 PLA 从热端出来时的“挤压”。 有了这个尺寸的孔，我可以用一点力将它们推入坚硬的表面。 我测试了其他孔尺寸，对于这种材料和直径，4.05 毫米效果最好。 它们保持良好状态，不会弹出并与塑料齐平，以便与您附着的金属表面良好接触。 如果您想重新使用它们，也可以无损地回收它们。 现在案例已经完成，我们可以专注于软件。
代码
我喜欢使用本地代码工作，也有重新发明轮子的倾向。 对于这个项目，我需要一种与 SCD41 传感器和 128x296 电子纸显示器通信的方法。 Arduino 有现有的库可以与这两种设备通信，但我早期使用 SCD41 的部分工作需要一个更灵活的驱动程序，该驱动程序可以在 Linux 以及 bit-banged GPIO 引脚上运行，所以我编写了自己的驱动程序。 幸运的是，与 SCD41 的通信非常简单。 Badger2040 的电子纸显示有点复杂，但对我来说，为我的 OneBitDisplay 库添加支持似乎是一个很好的挑战。 它使用 UC8151 显示控制器，并且只需要根据其分辨率进行一些自定义设置。 编写完这两个组件后，我就可以创建用于该项目的草图。
最后的想法
在我的各种技术项目中，这段经历是最实用的经历之一。 它为我触及了所有正确的按钮：电源优化、显示、健康、对家庭有用，最后是 3D 打印。 “CO2 Badger”已经安装在我的冰箱上几个星期了，事实证明它对测试厨房空气质量非常有用。 400mAh 的 LiPo 电池看起来每天按几次就可以使用很长一段时间。 如果您有任何改进的想法，请告诉我。
