5. Cảm biến khí CO2 ACD1100

1. Mục tiêu

Trong bài này, chúng ta sẽ học cách sử dụng cảm biến ACD1100 để đo nồng độ khí CO2 (carbon dioxide) trong không khí. Nồng độ CO2 là chỉ số quan trọng phản ánh chất lượng không khí và mức độ ô nhiễm trong đô thị.

2. Giới thiệu cảm biến ACD1100

Cảm biến ACD1100 là gì?

ACD1100 là cảm biến đo nồng độ CO2 sử dụng công nghệ NDIR (Non-Dispersive Infrared) - hồng ngoại không tán xạ. Đây là công nghệ đo CO2 chính xác và ổn định nhất hiện nay, hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ ánh sáng hồng ngoại của phân tử CO2.

Nguyên lý hoạt động NDIR

1. Nguồn hồng ngoại (IR) phát ra tia sáng đi qua buồng khí.
2. Phân tử CO2 trong buồng khí hấp thụ một phần ánh sáng hồng ngoại ở bước sóng 4.26 µm.
3. Bộ thu hồng ngoại đo lượng ánh sáng còn lại sau khi đi qua buồng khí.
4. Nồng độ CO2 càng cao → ánh sáng hồng ngoại bị hấp thụ càng nhiều → tín hiệu thu được càng yếu.

Ứng dụng trong thành phố thông minh

• Giám sát ô nhiễm giao thông: Nồng độ CO2 tăng cao tại các ngã tư, đường lớn do khí thải xe cộ.
• Kiểm soát chất lượng không khí trong nhà: Phòng học, văn phòng, trung tâm thương mại cần duy trì CO2 dưới 1000 ppm.
• Cảnh báo sức khỏe: CO2 quá cao gây mệt mỏi, đau đầu, giảm khả năng tập trung.
• Đánh giá hiệu quả cây xanh: Cây xanh hấp thụ CO2, có thể đo sự khác biệt giữa khu vực có và không có cây xanh.

Thông số kỹ thuật

3. Kết nối

3. Kết nối

Cảm biến ACD1100 kết nối với Yolo UNO thông qua giao tiếp UART (RX/TX). Module này sẽ liên tục đẩy dữ liệu CO2 theo chu kỳ mỗi giây qua cổng này, các mạch điều khiển (như Yolo UNO) chỉ việc đọc để lấy chỉ số đo được.

Kết nối cảm biến ACD1100 vào Yolo UNO / ESP32:

Lưu ý quan trọng:

• Chân TX của cảm biến phải nối với chân RX của Yolo UNO (D3) và ngược lại (nhưng thông thường chỉ cần nối TX của cảm biến để Yolo UNO đọc dữ liệu).
• Cấp nguồn ổn định 5V để cảm biến đo chính xác.

4. Giới thiệu khối lệnh

Để lập trình, bạn cần tải thư viện mở rộng Smart City từ liên kết sau:

https://github.com/AITT-VN/yolouno_extension_smartcity.git

(Xem hướng dẫn thêm thư viện mở rộng tại đây  hoặc dán đường link trên vào ô tìm kiếm thư viện mở rộng như hình dưới)

Sử dụng OhStem App, bạn chỉ cần sử dụng khối lệnh đọc CO₂ từ thư viện Smart City để nhận khối lượng dữ liệu CO₂ từ cảm biến ACD1100:

5. Viết chương trình

Chương trình cơ bản: Đo và hiển thị nồng độ CO2

Mô tả chương trình:

• Đọc giá trị CO2 (ppm) từ cảm biến ACD1100 qua UART (1 giây một lần).
• Hiển thị giá trị đó lên màn hình LCD.

Lưu ý: Nên đọc giá trị CO2 mỗi 5 giây thay vì liên tục để cho kết quả ổn định hơn.

Bảng phân loại chất lượng không khí theo CO2

Chương trình nâng cao: Cảnh báo chất lượng không khí

Thêm tính năng cảnh báo bằng LED RGB và còi buzzer:

1. CO2 < 800 ppm → LED xanh lá + LCD hiển thị “Khong khi: TOT”
2. CO2 800-1000 ppm → LED vàng + LCD hiển thị “Can thong gio”
3. CO2 1000-1500 ppm → LED cam + Buzzer kêu 1 tiếng + LCD hiển thị “CO2 CAO!”
4. CO2 > 1500 ppm → LED đỏ nhấp nháy + Buzzer kêu liên tục + LCD hiển thị “NGUY HIEM!“

6. Kiến thức mở rộng

Nguồn phát thải CO2 trong thành phố

Vai trò của cây xanh

Một cây trưởng thành có thể hấp thụ khoảng 20-25 kg CO2 mỗi năm. Trong công viên hoặc khu vực nhiều cây xanh, nồng độ CO2 thường thấp hơn 50-100 ppm so với đường phố.

Thí nghiệm thú vị

Đo CO2 tại các vị trí khác nhau và so sánh:

Thử thách: Em hãy đo nồng độ CO2 trong phòng học khi có đông bạn và khi chỉ có vài bạn. So sánh kết quả! Thử mở cửa sổ và xem CO2 giảm nhanh như thế nào.