Sensori a confronto: DHT22 vs BME280, SDS011 vs Plantower PMS5003
Delle centraline Luftdaten si è già parlato in questo Blog nei post riguardanti l’esperienza didattica della scuola secondaria di I° ordine L.Stock di Trieste. In questo articolo si è pensato di condividere la sperimentazione di sensori diversi con l’intento di contribuire ad alimentare l’interesse per questa pratica di Citizen Science avente come oggetto di interesse il monitoraggio della qualità dell’aria.
I sensori collegabili al microprocessore NodeMcu Esp8266 sono numerosi: sia per la temperatura che per le polveri sottili è possibile utilizzare soluzioni diverse. La lista completa è visualizzabile accedendo alla pagiqna di Configurazione/Sensori. la descrizione passo passo di tutte fasi montsggio, configurazione e registrazione di una centralina sono riportate nella guida.
I sensori polveri utilizzabili sono indicati in rosso, in verde i sensori di temperatura e umidità relativa.
Vengono messi a confronto sia i sensori di temperatuta aria/umidità telativa che quelli rigurdanti l’analisi delle polveri sottili. Nel caso dei primi vengono considerati DHT22 (è stato a lungo indicato da Luftdaten come il sensore di riferimento) e BME280 (rappresenta la versione aggiornata nella guida di configurazione, rileva la Pressione dell’aria oltre anlla temperatura e umidità. Per quanto riguarda i secondi il sensore SDS011 è stabilemnte indicato come sensore di riferimento, fra le opzioni per la messa a confronto si è voluto utilizzare PMS5005 della Plantower anche per il fatto che fornisce la misura di PM1 oltre che di PM2.5 e PM10. Per i confronti, nell’articolo vengono mostrate le finestre dati dell’andamento giornaliero, mentre l’analisi dei dati vera e poropria è rinviata ad una fase successiva all’acquisizione di una robusta serie di dati.
Sensori di temperatura aria/umidità relativa
Si tratta di dispositivi a basso costo dotati di sensore di umidità capacitivo e un termistore per misurare l’aria circostante. Sono particolarmente adatti per prodotti di consumo, stazioni meteo, ecc. Al loro interno è presente un chip in grado di convertire il segnale analogico in digitale. Entrambi i sensori forniscono misure di temperatura e umidità relativa, BME280 misura anche la pressione atmosferica.
DHT22 è un sensore digitale affidabile di temperatura e umidità a basso costo. Questo modulo è adatto sia per microcontrollori da 5 V che da 3,3 V.
Technical specifications
| Supply voltage | 3.3-6V DC |
| Output signal | Digital signal via single bus |
| Sensor element | Polymer capacitor |
| Work area moisture | 0-100%RH |
| Work area temperature | -40 – 80 Celsius |
| Detection duration | 2 seconds |
| Interchangeability | Full interchangeability |
| Accuracy | Moisture +-2-5% RH; temperature |
BME280 è uno dei più recenti sensori di umidità, pressione e temperatura con un’interfaccia I2C digitale. Sul breakout è presente un regolatore di tensione e un convertitore di livello per l’interfaccia I2C oltre al chip originale.
Technical specifications
| Operating voltage area | From 3.3V to 5V DC |
| Power consumption | <1MA |
| Temperature range | from -40 ° C to 85 ° C |
| Temperature accuracy | ± 1.0 ° C |
| Pressure area | from 300 to 1100 hpa |
| Accuracy | ± 1hPa |
| Humidity area | From 0 to 100% RH |
| Accuracy of the moisture | ±3% |
| Dimensions | 9 x 11 x 2mm |
Anadamenti orari: frequenza di campionamento 2,5 minuti
Sensori polveri sottili
Entrambi i dispositivi utilizzati per l’analisi delle polveri sottili si basano sulla tecnologia dello scattering luminoso sulle particelle provocato da un diodo laser. L’aria viene aspirata da ventola e convogliata nella camera del dispositivo di laser. Le particelle entrando nella camera vengono investite dal raggio luminoso ed emettono una quantità di luce proporzionale alla loro sezione. Il fotodio converte poi la luce diffusa in un segnale digitale di tensione. Il microprocessore analizza questo segnale di uscita e calcola il numero di particelle e le loro dimensioni.
Quest o tipo di dispositivo generalmente determinano le frazioni PM2.5 e PM10 micron, ma in qualche caso, come appunto avviene con l’utilizzo del sensore PMS5003, anche quelle di dimensioni paria a 1 micron..
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SDS011
PMS5003
Il sensore SDSO11 è largamente utilizzato in quasi tutti gli schemi di montaggio che circolano in rete. Tutti riportano quanto indicato da Luftdaten nelle pagine dedicate alla illustrazione dei componenti e dei metodi di montaggio, configurazione e registrazione delle centraline.
Il sensore SDS011 determina la concentrazione di particelle di polvere nell’aria utilizzando il metodo della luce diffusa. L’adattatore USB-UART consente di leggere il sensore direttamente tramite la porta USB di un computer
Technical scpecification:
- Measured values: PM2.5, PM10
- Range: 0 – 999.9 μg /m³
- Supply voltage: 5V (4.7 – 5.3V)
- Power consumption (work): 70mA±10mA
- Power consumption (sleep mode laser & fan): < 4mA
- Storage temperature: -20 to +60C
- Work temperature: -10 to +50C
- Humidity (storage): Max. 90%
- Humidity (work): Max. 70% (condensation of water vapor falsify readings)
- Particle counting accuracy:
- 70% for 0.3μm
- 98% for 0.5μm
- Relative error:
- ±15% ±10 µg (for 25°C and 50% RH)
- Size: 71x70x23 mm
- Certification: CE, FCC, RoHS
Il sensore PMS5003 della Plantower rileva il particolato di varie dimensioni (PM1, PM2.5, PM10). E’ un sensore di polvere laser che utilizza il principio di diffusione della luce per misurare il valore delle particelle di polvere sospese nell’aria.
Come SDS011 ha una piccola ventola che aspira aria attraverso il sensore; il diodo laser è in grado di rilevare sia il numero che la dimensione delle particelle nell’aria circostante.
Technical specifications
- Range of measurement: 0.3~1.0；1.0~2.5；2.5~10 μ m
- Effective Range: 0~500 μ g/m³
- Maximum Range: * ≥1000 μ g/m³
- Resolution: 1 μ g/m³
- Standard Volume: 0.1L
- DC Power Supply: Typ:5.0 / Min:4.5 / Max: 5.5V
- Active Current: ≤100 mA
- Standby Current: ≤200 μ A
- Working Temperature Range: -10~+60 ℃
- Working Humidity Range: 0~99%
- Storage Temperature Range: -40~+80 ℃
- Sensor Module Dimensions: 50 × 38 × 21mm
- Weight (incl. cable and adapter): 42.2g