CO2 / 空气质量传感器

环保科普展厅里有一类很有说服力的展项：大屏实时显示展厅内的CO₂浓度，参观者聚集时数值肉眼可见地在上升，直观感受到"人的呼吸就是在产生CO₂"。这类展项成本不高，数据真实且实时，比静态图表有冲击力得多。

另一类场景是功能性需求：展厅或机房的空气质量监控，CO₂超过一定阈值联动新风换气——这是常规楼宇自控的延伸，但在展厅里通过中控实现，工程上和其他展项联动同一套逻辑框架，比独立的楼控系统更灵活。

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原理：NDIR vs 电化学 vs MOX

CO₂传感器主要有三类测量原理，展厅场景用得最多的是NDIR。

NDIR（非色散红外，Non-Dispersive Infrared）

CO₂分子对特定波长的红外光（约4.26μm）有强吸收。NDIR传感器内部有一个红外发射源、一根气室、一个特定波长的红外探测器。CO₂浓度越高，4.26μm红外光被吸收得越多，探测器收到的光越少——换算出CO₂浓度。

优点：

• 选择性好：只对CO₂敏感的波长响应，其他气体干扰小
• 长期稳定：没有消耗性化学材料，使用寿命长（典型值5~15年，以datasheet为准）
• 精度较高（典型±50ppm或读数的5%，以datasheet为准）

缺点：

• 成本比电化学和MOX高
• 气室需要保持清洁（灰尘大的环境要防护）

电化学法 CO₂（较少用于室内空气质量）

通过化学反应电流来测CO₂，精度依赖电解液消耗，寿命通常仅1~2年，更多用于工业级高浓度CO₂检测，展厅室内空气监测场景不推荐。

MOX（金属氧化物半导体，如CCS811/SGP30）

测的是等效CO₂（eCO₂），本质是检测VOC（挥发性有机物）浓度然后换算成"相当于多少ppm CO₂"的估算值——不是真实的CO₂浓度。适合做室内空气质量的相对变化感知，不适合展示"精确CO₂数值"的科普展项（会被质疑数据不准）。

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CO₂ vs 综合空气质量：测的不是一回事

参数	CO₂（ppm）	PM2.5（μg/m³）	TVOC（ppb/μg/m³）
测什么	二氧化碳浓度	细颗粒物质量浓度	总挥发性有机物
主要来源	人的呼吸、燃烧	灰尘、烟雾、燃烧	装修材料、化学品、人体气息
展厅展项价值	直观展示人员密度与通风关系	空气污染/净化效果展示	感知室内甲醛/新装修气味
传感器原理	NDIR	激光散射	MOX / 光电离
输出接口	RS485 Modbus / UART	RS485 Modbus / UART	I2C / UART

展厅"空气质量大屏"如果要展示多个维度，可以选多参数组合传感器（一台设备内置CO₂+PM2.5+温湿度，通过Modbus报多个寄存器）——接一台设备搞定多路数据，布线少，但要看清楚CO₂是NDIR型还是MOX型eCO₂。

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工程级接线：RS485/Modbus接入中控

以工业型CO₂/空气质量变送器（RS485 Modbus RTU输出）为例：

CO₂传感器（RS485 Modbus RTU）
     ├── VCC ────────── 12V~24V DC（以datasheet为准）
     ├── GND ────────── 电源地
     ├── RS485 A（+） ── 总线A+
     └── RS485 B（-） ── 总线B-

总线 ── 有人串口服务器（USR-TCP232）/ 科星RS485采集模块
     ── 网口 / Modbus TCP ── 中控（SoftControl）

多台传感器组网（如展厅多个测点）：

CO₂传感器 地址01 ─┐
CO₂传感器 地址02 ─┤── RS485总线 A+/B- ── 串口服务器 ── 网口 ── 中控
温湿度传感器 地址03─┘
（总线末端加120Ω终端电阻，线缆推荐屏蔽双绞线）

Modbus寄存器读数（以下地址为格式示意，以你的传感器datasheet为准）

读CO₂浓度（示意，功能码03读保持寄存器）：

发送（示意，地址/寄存器以datasheet替换）：
01 03 00 00 00 01 84 0A
└── 设备地址01，读地址0x0000起1个寄存器

应答（示意）：
01 03 02 03 E8 XX XX
         └── 原始值 0x03E8 = 1000 → CO₂浓度 1000 ppm（示意换算，以datasheet为准）

户外新鲜空气CO₂基准约400ppm；密闭室内通常600~1000ppm；1000ppm以上会感到有些闷；长时间高于2000ppm影响认知。以上数值来自公开文献，实际告警阈值以展厅运营需求和相关标准设定。

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ABC自校准：用对了是福，用错了是坑

**ABC（Automatic Baseline Correction，自动基线校正）**是NDIR CO₂传感器的一种长期漂移补偿机制。

原理：传感器假设在过去7~14天内（典型值，以datasheet为准），至少有一次读数代表室外新鲜空气水平（约400ppm），以这个最低值作为基准，持续修正零点漂移。

什么时候ABC有用

• 安装在偶尔通风换气的普通室内环境（每隔几天开窗），传感器能"见到"400ppm新鲜空气
• 用于展厅白天参观完、晚上无人+开窗换气的场景

什么时候ABC会造成读数错误

• 传感器装在持续高CO₂环境（密闭展厅不换气、酿酒厂旁、人员极密集处）：ABC会把高浓度误判为"基准"，导致读数系统性偏低
• 传感器安装后从未接触400ppm新鲜空气：ABC没有有效基准，持续修正会使读数越来越不准

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典型展厅应用

环保科普展项：CO₂实时上屏

展厅中央区域安装1~2个NDIR CO₂传感器，通过RS485接串口服务器进中控。中控驱动大屏展项，实时显示CO₂浓度数值和趋势曲线。展项文案配合：参观者聚集时CO₂数值上升，可以用"你现在呼出的CO₂已经让这个数值增加了Xppm"的互动解说增强参与感。

中控配置要点：每5秒读取一次传感器数值，历史数据缓存最近1小时的趋势，驱动折线图展示。高于1200ppm时展项颜色变化（比如从绿变黄变红），配合告警图标提示"通风不足"。

室内空气监测联动新风

展厅CO₂传感器超过1000ppm持续3分钟时（中控去抖逻辑），通过网络继电器联动新风系统/换气扇开启，CO₂降回800ppm以下持续5分钟后关闭。这是将传感器数据做成"闭环控制"而非只做"告警展示"的升级用法。

多参数空气质量仪表盘

大型综合性展厅（自然博物馆、科技馆主厅）的"展厅实时状态仪表盘"，除了CO₂，还并联PM2.5传感器（激光散射型，RS485输出）、温湿度传感器（见本图鉴温湿度篇），全部挂在同一条RS485总线，中控统一轮询，一块大屏展示多维度数据。相关内容见 系统教程目录。

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选型对比表

对比维度	NDIR CO₂（工业RS485型）	MOX eCO₂（模块I2C型）	PM2.5激光散射（RS485型）
测量对象	真实CO₂浓度（ppm）	等效CO₂（估算）	细颗粒物（μg/m³）
精度	±50ppm或读数5%（以datasheet为准）	相对变化，绝对值不准	±10μg/m³（参考，以datasheet为准）
寿命	5~15年（以datasheet为准）	1~3年	3~5年（以datasheet为准）
接中控	直接，标准Modbus	需自制网关	直接，标准Modbus
ABC校准	有（可关闭）	有	不适用
展厅上屏展示真实数值	推荐	不推荐	推荐
价格	中高	低	中

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故障排查表

现象	最可能原因	排查方法
Modbus无响应	地址/波特率不对 / A+B-接反 / 供电不足	用Modbus调试工具直连；核查datasheet地址和波特率
CO₂读数一直显示400ppm无变化	ABC把漂移修正到基线；或传感器损坏	关闭ABC后在密闭空间观察读数变化；换一台验证
CO₂读数明显偏低（人多了但数值没上升）	ABC在高CO₂环境持续修正把基线拉高	关闭ABC；把传感器拿到室外校准零点
PM2.5读数在安静无尘环境偏高	传感器内腔积尘 / 激光发射器老化	轻吹气室（切勿用手触碰内腔）；对照标准仪器比对
多台设备总线上部分不响应	地址冲突 / 总线无终端电阻	逐台单独上电核查地址；总线末端加120Ω电阻
读数在10~30秒内频繁抖动	传感器气室进出气通道被堵 / 安装在通风口旁	检查传感器进气孔；远离空调出风口安装
上电后5分钟内读数不稳定	NDIR传感器需预热稳定（通常30~60秒，以datasheet为准）	上电后等预热时间再读数；中控启动时过滤前N秒读数

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动手挑战

1. 拿一台NDIR CO₂传感器，用USB-RS485接到电脑，用Modbus Poll读CO₂寄存器。然后对着传感器吹口气（制造高CO₂区域），观察读数变化——直观验证传感器响应速度和NDIR的灵敏度。
2. 把传感器接到中控，配置每5秒读一次，做一条告警逻辑：CO₂>1000ppm持续30秒触发"通风提醒"事件。在展厅门窗都关着的情况下，和同事待在展厅15分钟，看CO₂曲线怎么上升——这个数据做成截图就是一张很有说服力的展项素材。

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本节学到的知识

• 上屏展示精确 CO₂ 数值(ppm)只能用 NDIR 型：NDIR 靠 CO₂ 对 4.26μm 红外光的强吸收测浓度，选择性好、抗干扰；MOX 型测的是 eCO₂(等效 CO₂)——本质是测 VOC 换算的估算值，不是真 CO₂，只能做"好/中/差"分级。
• NDIR 关键规格：寿命 5~15 年、精度约 ±50ppm 或读数的 5%（均以 datasheet 为准）；电化学法寿命仅 1~2 年，室内空气监测不推荐。
• CO₂ 和 PM2.5/TVOC 不是一回事：CO₂ 用 NDIR、PM2.5 用激光散射、TVOC 用 MOX/光电离，测的维度和展项价值都不同；要多维展示可选多参数组合传感器（一台内置 CO₂+PM2.5+温湿度，Modbus 报多个寄存器）。
• 接线走 RS485 / Modbus RTU：VCC 供 12~24V DC、GND、RS485 A(+) / B(-) 接总线；进串口服务器转 Modbus TCP 上中控。
• 多台组网每台设不同地址（01/02/03…），总线末端加 120Ω 终端电阻，线缆用屏蔽双绞线。
• 读数用功能码 03 读保持寄存器；寄存器地址和换算每家不同，务必按 datasheet 替换，别照抄示例报文。
• CO₂ 浓度基准值：户外新鲜空气约 400ppm，密闭室内 600~1000ppm，1000ppm 以上发闷，长时间 >2000ppm 影响认知（公开文献值，告警阈值以展厅需求和相关标准定）。
• ABC 自校准是双刃剑：它假设 7~14 天内至少见过一次 400ppm 新鲜空气作基准；装在持续高 CO₂ 环境（密闭不换气、人极密）会把高浓度误当基准→读数系统性偏低。展示真实数据的展项建议关闭 ABC（多数工业型可 Modbus 写寄存器关，以 datasheet 为准）+定期手动校准。
• 上电要预热：NDIR 通常预热 30~60 秒（以 datasheet 为准）读数才稳，中控启动时过滤前 N 秒读数。
• 联动新风用去抖逻辑：超阈值持续 N 秒才动作、降回后持续 N 秒才关，避免临界值反复开关。

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小结 · 你掌握了什么

• NDIR是展厅CO₂展项唯一推荐的测量原理，选择性好、寿命长、数据真实；MOX型的eCO₂是估算值，不适合精确数据上屏展示。
• RS485/Modbus型工业传感器直接接中控，多台挂总线，末端加终端电阻——这是展厅工程的标准做法。
• ABC自校准机制在持续高CO₂环境会让读数漂移偏低，展示类展项建议关闭ABC、定期手动校准。
• CO₂和PM2.5/TVOC是不同维度的空气质量指标，用途不同，选型时看清楚传感器实际测的是什么。
• 拿到了选型对比表和故障排查表，以及CO₂上屏展示、新风联动控制两个典型场景的实现思路。

把CO₂数据做成展厅里的实时动态展项，联动新风换气，了解 SoftControl 展厅中控系统——它是把传感器数据变成可见展项和自动联动行为的核心平台。