Учебник: аналоговый датчик CO2

Самый короткий полный программируемый датчик: ползунок от 400 до 5000 ppm, напряжение на выводе и Arduino, считывающее его. Десять минут от начала до конца, и эта форма, которую вы будете копировать для каждого аналогового датчика после этого.

Что вы создаёте

   [ Чип датчика CO2 ]                 [ Arduino Uno ]
        VCC  o------------------------o 5V
        GND  o------------------------o GND
        OUT  o------------------------o A0

   ползунок 400..5000 ppm   ->   OUT 0..5 В   ->   analogRead(A0)

Шаг 1: создайте чип

Добавьте пользовательский чип из файлового проводника редактора. Диалог предлагает встроенные шаблоны плюс Start from blank (Начать с пустого); выберите пустой, чтобы следовать инструкциям. В любом случае вы получите два файла: манифест (chip.json) и исходный код (chip.c).

Шаг 2: манифест

Три вывода, один атрибут, один элемент управления. id элемента управления и name атрибута должны совпадать; именно это связывает их.

{
  "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" }
  ]
}

Шаг 3: исходный код

Повторяющийся таймер преобразует ppm в вольты и управляет выводом. Обратите внимание, где находится vx_attr_read: внутри обратного вызова, поэтому каждый тик видит текущее положение ползунка.

#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");
}

Три важных детали:

VX_ANALOG на выводе. Цифровой вывод не может передавать промежуточное напряжение, и vx_pin_dac_write на нём не сделает то, что вы хотите.
vx_timer_start принимает наносекунды. 50000000ULL — это 50 мс. Это самая распространённая опечатка в первом чипе.
Голый вызов on_tick(0) перед возвратом. Без него вывод остаётся на 0 В до первого срабатывания таймера, и быстрый скетч прочитает это как ложные 400 ppm.

Нажмите Compile (Компилировать).

Шаг 4: подключение

Поместите чип на холст рядом с Arduino Uno и подключите VCC к 5V, GND к GND и OUT к A0.

Чип датчика CO2, подключённый к Arduino Uno: VCC к 5V, GND к GND, OUT к A0

Шаг 5: скетч

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);
}

Шаг 6: запустите и перетаскивайте

Нажмите Run (Запустить), затем щелкните по чипу. Откроется панель ползунка:

Живая панель чипа во время симуляции: ползунок CO2 в ppm

Перетащите его, и последовательный вывод обновится в течение одного delay(500):

Монитор последовательного порта отслеживает ползунок: показания ppm прыгают с 1000 до 3000

Это весь цикл: ползунок записывает атрибут, таймер читает его 20 раз в секунду, напряжение на выводе меняется, и analogRead видит это.

Когда это не работает

Что вы видите	Почти всегда
Щелчок по чипу ничего не открывает	Симуляция остановлена: панель открывается только во время её работы
Ползунок появляется, но показания не меняются	`vx_attr_read` вызывается в `chip_setup()` и кэшируется, вместо вызова внутри `on_tick`
`analogRead` возвращает только 0 или 1023	Вывод зарегистрирован в цифровом режиме, а не как `VX_ANALOG`
Значение обновляется один раз и замирает	`vx_timer_start` вызван с `repeat` false, или интервал записан в миллисекундах, поэтому следующий тик наступит через 50000 секунд
Последовательный порт показывает 400 ppm в первый момент	Отсутствует начальный вызов `on_tick(0)`

Та же идея для цифрового протокола: температура и влажность по I2C.
Каждое поле, которое можно указать в controls: справочник.
Сохраните его для других проектов: Мои чипы.

—– END PAGE —–