【应用】基于MiCS-5524半导体传感器和SM-UART-01L双通道粉尘传感器的空气质量模组设计开发方案

时间： 2019-08-20 来源：Amphenol Sensors

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安费诺旗下SGX Sensortech生产的MiCS-5524是一款基于MEMS架构，金属氧化物原理的半导体传感器，适用于家用煤气泄露检测（一氧化碳检测），家用天然气泄漏检测（甲烷等可燃性气体检测），室内空气质量检测（有机物挥发物，VOC，恶臭等检测），呼吸空气质量检测等应用。

安费诺的SM-UART-01L 双通道粉尘传感器是一款利用光学探测法检测空气中粉尘浓度的数字式激光粉尘传感器。该传感器依据光学原理放置一个激光发射管作为光源和一个光感测器。光感测器能够感测空气中尘粒所反射的红光, 通过遮挡光的体积估算出灰尘的质量。

笔者参与设计的模组包含了TVOC、CO2、PM2.5和温湿度的多环境因素的检测，主要是给空气盒子的应用提供完整的空气参数的检测部件。

产品系统架构如下图：系统主控使用的是意法半导体的STM32F030K8C6，TVOC传感器使用的是安费诺的MiCS-5524，模拟信号输出；PM2.5传感器使用的是安费诺的SM-UART-01L，采用UART接口；温湿度传感器使用的是Silicon labs的Si7020，采用I2C接口。

安费诺 MiCS-5524气体检测性能参数如下：

安费诺 SM-UART-01LPM2.5粉尘检测性能参数如下：

原理图：

实物图片：

模组产品测量范围和精度：

TVOC：范围0-1000ppb，精度1ppb

PM2.5： 1-999ug/立方米

温度：-10 to 85摄氏度，精度0.4摄氏度

湿度：0-80%RH，精度4%

开发过程中遇到的问题：

MiCS-5524的一致性。由于MiCS-5524本身结构原理问题，造成本身一致性比较差。我们先使用单一线性关系来进行模拟信号的转换，出现一致性大概有20%的偏差。随机选取20只样品，进行了分段线性测试和测量结果分析。最后采用分段线性，对MiCS-5524的转换结果进行了处理。
MiCS-5524的标定。按照理论上来讲，出厂前应该使用零气环境下进行标定。这样为大规模生产环境提出了较为严苛的要求。我们最后采用了室内通风，室温在25度左右的环境，来作为标定环境，测试出来效果也不错。这个可以作为使用MEMS气体传感器标定的一个参考环境。

产品程序流程图：

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