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教程：模拟CO2传感器

最短的完整可编程传感器：一个从400到5000 ppm的滑块， 一个引脚上的电压，以及一个Arduino读取它。从头到尾十分钟， 之后每个模拟传感器你都会复制这个形状。

你将构建什么

Section titled “你将构建什么”
   [ CO2传感器芯片 ]                 [ Arduino Uno ]
        VCC  o------------------------o 5V
        GND  o------------------------o GND
        OUT  o------------------------o A0


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

第1步：创建芯片

Section titled “第1步：创建芯片”

从编辑器的文件资源管理器中添加一个自定义芯片。一个对话框提供 内置模板以及Start from blank（从空白开始）；选择空白模板来 跟随操作。无论哪种方式，你最终都会得到两个文件：清单 （chip.json）和源代码（chip.c）。

第2步：清单

Section titled “第2步：清单”

三个引脚，一个属性，一个控件。控件的id和 属性的name必须匹配；这就是将它们绑定在一起的方式。

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" }
  ]
}

第3步：源代码

Section titled “第3步：源代码”

一个重复的定时器将ppm转换为电压并驱动引脚。注意 vx_attr_read 的位置：在回调内部，这样每次滴答都能看到 滑块的当前位置。

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");
}

三个重要的细节：

  • 引脚上的VX_ANALOG。数字引脚不能承载中间 电压，对其调用vx_pin_dac_write不会达到你想要的效果。
  • vx_timer_start接受纳秒。50000000ULL是50毫秒。这是 第一个芯片中最常见的拼写错误。
  • 返回前直接调用on_tick(0)。没有它，引脚将保持在0 V 直到第一个定时器触发，而一个快速的草图会将其读取为虚假的 400 ppm。

按下Compile（编译）。

第4步：接线

Section titled “第4步：接线”

将芯片拖到画布上，放在Arduino Uno旁边，并连接VCC到 5V，GND到GND，以及OUT到A0。

CO2传感器芯片连接到Arduino Uno：VCC到5V，GND到GND，OUT到A0

第5步：草图

Section titled “第5步：草图”
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);
}

第6步：运行并拖动

Section titled “第6步：运行并拖动”

按下Run（运行），然后点击芯片。滑块面板打开：

芯片在模拟运行时的实时面板：一个以ppm为单位的CO2滑块

拖动它，串行输出在一个delay(500)内跟随：

串行监视器跟踪滑块：ppm读数从1000跳到3000

这就是整个循环：滑块写入属性，定时器每秒读取 20次，引脚电压改变，analogRead看到它。

当它不工作时

Section titled “当它不工作时”
你看到的现象 几乎总是
点击芯片没有任何反应 模拟已停止：面板仅在运行时打开
滑块出现但读数从不变化 vx_attr_read在chip_setup()中被调用并缓存，而不是在on_tick内部
analogRead只返回0或1023 引脚被注册为数字模式而不是VX_ANALOG
值更新一次然后冻结 vx_timer_start被调用时repeat为false，或者间隔以毫秒为单位写入，因此下一次滴答在50000秒之后
串行显示400 ppm持续片刻 缺少初始的on_tick(0)调用

下一步

Section titled “下一步”