Tutorial: ein analoger CO2-Sensor

Der kürzeste vollständige programmierbare Sensor: ein Regler von 400 bis 5000 ppm, eine Spannung an einem Pin und ein Arduino, das sie zurückliest. Zehn Minuten von Anfang bis Ende, und die Form, die Sie für jeden analogen Sensor danach kopieren werden.

Offene die fertige Schaltung

Alles unten, bereits verdrahtet und bereit zum Ausführen: CO2-Sensor (Live-Regler). Derselbe Chip ist auch eine Vorlage im Dialog für neue Chips, falls Sie ihn lieber in ein eigenes Projekt einfügen möchten.

Was Sie bauen

   [ CO2-Sensor-Chip ]                 [ Arduino Uno ]
        VCC  o------------------------o 5V
        GND  o------------------------o GND
        OUT  o------------------------o A0

   Regler 400..5000 ppm   ->   OUT 0..5 V   ->   analogRead(A0)

Schritt 1: Den Chip erstellen

Fügen Sie einen benutzerdefinierten Chip über den Datei-Explorer des Editors hinzu. Ein Dialog bietet die eingebauten Vorlagen sowie Start from blank (Von leer beginnen); nehmen Sie die leere Vorlage, um mitzumachen. In beiden Fällen erhalten Sie zwei Dateien: das Manifest (chip.json) und den Quellcode (chip.c).

Schritt 2: Das Manifest

Drei Pins, ein Attribut, ein Steuerelement. Die id des Steuerelements und der name des Attributs müssen übereinstimmen; das verbindet sie.

chip.json

{
  "schema": "velxio-chip/v1",
  "name": "CO2 Sensor",
  "description": "Analog CO2 sensor with a live ppm slider. OUT maps 400-5000 ppm to 0-5 V.",
  "pins": ["VCC", "GND", "OUT"],
  "attributes": [
    { "name": "ppm", "label": "CO2 (ppm)", "type": "int",
      "default": 1000, "min": 400, "max": 5000, "step": 10 }
  ],
  "controls": [
    { "id": "ppm", "label": "CO2 (ppm)", "type": "range",
      "min": 400, "max": 5000, "step": 10, "unit": "ppm" }
  ]
}

Schritt 3: Der Quellcode

Ein sich wiederholender Timer wandelt ppm in Volt um und steuert den Pin. Beachten Sie, wo vx_attr_read sitzt: innerhalb des Callbacks, sodass jeder Tick die aktuelle Position des Reglers sieht.

chip.c

#include "velxio-chip.h"

#define PPM_MIN   400.0
#define PPM_MAX  5000.0
#define VOLTS_MAX   5.0

typedef struct {
  vx_pin   out;
  vx_attr  ppm;
  vx_timer timer;
} chip_state_t;

static chip_state_t S;

static void on_tick(void *user_data) {
  (void)user_data;
  double ppm = vx_attr_read(S.ppm);          /* live slider value */
  if (ppm < PPM_MIN) ppm = PPM_MIN;
  if (ppm > PPM_MAX) ppm = PPM_MAX;
  double volts = (ppm - PPM_MIN) / (PPM_MAX - PPM_MIN) * VOLTS_MAX;
  vx_pin_dac_write(S.out, volts);
}

void chip_setup(void) {
  S.out   = vx_pin_register("OUT", VX_ANALOG);
  S.ppm   = vx_attr_register("ppm", 1000);
  S.timer = vx_timer_create(on_tick, 0);
  vx_timer_start(S.timer, 50000000ULL, true);  /* 50 ms, in nanoseconds */
  on_tick(0);                                  /* drive the initial level */
  vx_log("co2 sensor ready");
}

Drei Details, die wichtig sind:

• VX_ANALOG am Pin. Ein digitaler Pin kann keine Zwischenspannung führen, und vx_pin_dac_write darauf wird nicht das tun, was Sie wollen.
• vx_timer_start erwartet Nanosekunden. 50000000ULL entspricht 50 ms. Das ist der häufigste Tippfehler bei einem ersten Chip.
• Der nackte on_tick(0)-Aufruf vor der Rückkehr. Ohne ihn liegt der Pin bis zum ersten Timer-Tick bei 0 V, und ein schnelles Skript liest das als fälschliche 400 ppm.

Drücken Sie Compile (Kompilieren).

Schritt 4: Verdrahten

Legen Sie den Chip neben einem Arduino Uno auf der Leinwand ab und verbinden Sie VCC mit 5V, GND mit GND und OUT mit A0.

Schritt 5: Das Skript

sketch.ino

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(A0);
  float volts = raw * (5.0f / 1023.0f);
  float ppm = 400.0f + volts / 5.0f * 4600.0f;
  Serial.print("raw="); Serial.print(raw);
  Serial.print("  ppm="); Serial.println(ppm, 0);
  delay(500);
}

Schritt 6: Ausführen und ziehen

Drücken Sie Run (Ausführen), dann klicken Sie auf den Chip. Das Regler-Panel öffnet sich:

Ziehen Sie ihn, und die serielle Ausgabe folgt innerhalb eines delay(500):

Das ist die ganze Schleife: Der Regler schreibt das Attribut, der Timer liest es 20 Mal pro Sekunde, die Pin-Spannung ändert sich, und analogRead sieht es.

Wenn es nicht funktioniert

Was Sie sehen	Fast immer
Ein Klick auf den Chip öffnet nichts	Die Simulation ist gestoppt: Das Panel öffnet sich nur, während sie läuft
Der Regler erscheint, aber der Messwert bewegt sich nie	vx_attr_read wird in chip_setup() aufgerufen und zwischengespeichert, statt innerhalb von on_tick
analogRead gibt nur 0 oder 1023 zurück	Der Pin wurde als digitaler Modus statt als VX_ANALOG registriert
Der Wert aktualisiert sich einmal und friert ein	vx_timer_start wurde mit repeat false aufgerufen, oder das Intervall wurde in Millisekunden geschrieben, sodass der nächste Tick 50000 Sekunden entfernt ist
Serial zeigt für den ersten Moment 400 ppm	Der anfängliche on_tick(0)-Aufruf fehlt

Weiter

• Dieselbe Idee hinter einem digitalen Protokoll: Temperatur und Luftfeuchtigkeit über I2C.
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