L'interès pels sensors de qualitat de l'aire i detecció de compostos orgànics volàtils (VOCs) ha crescut notablement els darrers anys, gràcies a la preocupació per la salut i el benestar en entorns interiors. Particularment, els models SGP30 i CCS811 s'han posicionat com a referents en projectes de domòtica, estacions meteorològiques casolanes, control ambiental i electrònica educativa.
No obstant això, hi ha una considerable manca d'informació accessible, clara i realment útil que expliqui, compari i ajudi a triar entre tots dos sensors amb criteri.
En aquest article us portem la informació més completa, fiable i actualitzada sobre els sensors de VOCs SGP30 i CCS811. Descobriràs com funcionen, quines són les característiques diferencials, quines aplicacions pràctiques tenen, consells d'ús, aspectes tècnics i detalls que normalment no es troben a les descripcions bàsiques de les botigues. Si busques una guia detallada per treure el màxim profit al mesurament de la qualitat de l'aire, aquest és el teu lloc…
Per què mesurar VOCs i eCO2 a interiors?
La presència de VOCs (compostos orgànics volàtils) en ambients tancats sol estar associada a moquetes, mobles, productes de neteja, cuines, fum i altres elements domèstics. Aquestes substàncies, encara que aparentment innòcues, poden afectar a llarg termini la salut de les persones, provocant molèsties respiratòries, al·lèrgies o mals de cap.
Mesurar els nivells d'eCO2 (diòxid de carboni equivalent) i TVOC és essencial per prendre decisions sobre ventilació, renovació d'aire i millora del confort ambiental.
Presentació dels sensors SGP30 i CCS811
El SGP30 i el CCS811 són sensors digitals capaços de mesurar la concentració de VOC i proporcionar una estimació d'eCO2, facilitant així el control de la qualitat de l'aire interior en projectes d'electrònica i IoT. Tots dos models són fabricats per empreses reconegudes (Sensirion en el cas del SGP30 i AMS per al CCS811) i gaudeixen de compatibilitat amb pràcticament qualsevol microcontrolador modern gràcies a les seves interfícies digitals.
- SGP30: Sensor multipíxel totalment integrat, amb tecnologia MOX (òxid metàl·lic) i microcontrolador propi. Molt utilitzat per la precisió i la facilitat d'integració.
- CCS811: Sensor digital amb tecnologia MOX i estimació d'eCO2, àmpliament adoptat en sistemes de baix consum i amb una relació qualitat/preu excel·lent.
Funcionament i tecnologia subjacent
Ambdós sensors fan servir la tecnologia MOX, que consisteix en un xip xicotet recobert amb un material d'òxid metàl·lic (habitualment diòxid d'estany). Quan els VOC de l'aire entren en contacte amb la superfície activa, n'alteren la resistència elèctrica, permetent inferir la concentració de compostos presents.
El SGP30 destaca per integrar múltiples elements sensors en un sol encapsulat. Això us atorga més capacitat per identificar tendències i comparar la qualitat de l'aire de manera més estable. Per la seva banda, el CCS811 utilitza un principi de mesura similar i és capaç de tornar lectures de TVOC i eCO2 de forma precisa, encara que amb certes limitacions davant del SGP30.
Característiques tècniques clau del SGP30
- Totalment digital, connexió I2C, compatible amb 3.3V i 5V.
- Precisió típica de mesura del 15% en els valors mostrats.
- Capaç de detectar concentracions d'eCO2 des de 0 fins a 60.000 ppm.
- Mesurament de TVOC des de 0 fins a 60.000 ppb (parts per bilió).
- No requereix “stretching” del rellotge I2C, facilitant la comunicació amb microcontroladors bàsics.
- Inclou un microcontrolador intern que gestiona l'alimentació, el càlcul i la compensació de mesuraments.
- Permet el calibratge basat en fonts conegudes, el que permet obtenir valors més fiables al llarg termini.
- Ofereix compensació d'humitat per afinar les lectures, requerint un sensor extern d'humitat relativa.
Un detall important és que el mesurament d'eCO2, tant en aquest sensor com al CCS811, és una estimació basada principalment en la concentració d'hidrogen (H2) detectada. És a dir, no és un mesurament directe de CO2, sinó un valor calculat que serveix per monitoritzar tendències ambientals i comparatives, però no és apte per a usos de laboratori o investigacions precises.
Avantatges i aplicacions del SGP30
- Fiabilitat i estabilitat de mesura gràcies a la seva arquitectura de múltiples sensors.
- Ideal per monitoritzar la qualitat de l'aire a casa, oficines, cubicles escolars, laboratoris, etc.
- Molt utilitzat en sistemes domòtics i estacions meteorològiques DIY.
- Facilitat d'integració amb plataformes com Arduino, ESP32, Raspberry Pi i similars.
- Biblioteques de programari disponibles per a la majoria de llenguatges.
- Inclou esquema, exemples de connexió i suport a plataformes tècniques.
Diferències clau entre SGP30 i CCS811
Tot i que ambdós sensors comparteixen el mateix principi bàsic, hi ha algunes diferències importants a tenir en compte en triar quina implementar al teu projecte:
- El SGP30 no necessita senyals de “clock stretching”, característica que simplifica molt les connexions amb microcontroladors que no suporten aquest tipus de comunicació.
- El CCS811 pot requerir certes consideracions addicionals de maquinari per garantir una comunicació estable a I2C si utilitzes plaques bàsiques o sistemes minimalistes.
- Pel que fa a precisió, tots dos sensors ofereixen valors orientatius però fiables per a monitorització ambiental, amb el SGP30 avantatjant lleugerament en estabilitat i facilitat de calibratge gràcies al seu microcontrolador intern.
- En tots dos casos, la referència d'eCO2 és calculada i no correspon a un mesurament real de CO2 basada en sensors òptics o químics específics per a aquest gas.
Rangs de mesura i calibratge
Els dos sensors proporcionen valors detallats de TVOC (en parts per bilió) i eCO2 (en parts per milió). El rang típic de tots dos oscil·la entre 0 i 60.000, encara que en ambients habituals de llars i oficines se solen registrar valors de TVOC molt per sota de 1.000 ppb i d'eCO2 entre 400 i 2.000 ppm.
Per aconseguir la màxima precisió, especialment si lús és orientat a estudis ambientals, és fonamental calibrar el sensor utilitzant fonts conegudes. Aquest calibratge permet compensar petites desviacions associades al procés de fabricació i envelliment del sensor.
Integració en projectes i compatibilitat
Tant SGP30 com CCS811 han estat incorporats a plaques de desenvolupament de marques populars, com Adafruit, SparkFun i altres, facilitant encara més la seva integració en projectes DIY. Normalment, vénen muntats sobre petites PCB que inclouen regulador de voltatge i convertidor de nivells lògics, cosa que possibilita la seva connexió directa a microcontroladors de 3.3V o 5V.
El protocol I2C és l'elegit en tots dos sensors, cosa que assegura compatibilitat amb gairebé qualsevol plataforma actual. A més, les grans comunitats que els envolten garanteixen biblioteques i exemples de codi llestos per al seu ús, així com esquemes electrònics i recursos didàctics a plataformes com GitHub o Fritzing.
Avantatges de la compensació d'humitat
Un aspecte sovint ignorat, però molt rellevant, és la influència de la humitat ambiental en els mesuraments dels compostos orgànics volàtils. Per aconseguir la màxima precisió possible, el SGP30 permet establir la compensació d'humitat enviant els valors de %HR (humitat relativa) a través del bus I2C.
D'aquesta manera, si compteu amb un sensor d'humitat addicional, podeu ajustar els mesuraments i minimitzar els errors produïts per variacions a l'atmosfera.
Limitacions i bones pràctiques dús
És important recordar que els sensors MOX, encara que són excel·lents per a tendències i comparatives, presenten certa variabilitat en els mesuraments. Per això, per a usos crítics, cal fer calibratges periòdics i, si es pretén monitoritzar la qualitat d'aire a nivell científic o regulatori, recórrer a sensors òptics dedicats específicament al mesurament de CO2.
Per a la gran majoria d'aplicacions domèstiques, educatives i de control ambiental, tanmateix, tant el SGP30 com el CCS811 ofereixen una solució pràctica, econòmica i de fàcil accés. El consum energètic és mínim i poden funcionar 24/7 amb mínimes necessitats de manteniment.
Documentació i recursos disponibles
Un dels grans punts forts d‟aquests sensors és l‟extensa documentació disponible. Des de guies de connexió, manuals pas a pas, exemples en diversos llenguatges de programació, fins a recursos com Fritzing o EagleCAD per realitzar el vostre propi PCB. Marques com Adafruit i SparkFun han treballat molt l'ecosistema per facilitar-ne l'ús, comptant amb tutorials, fòrums d'ajuda i vídeos demostratius.
Les biblioteques disponibles per a Arduino, ESP8266, ESP32, MicroPython, etc., permeten treure partit al sensor pràcticament des del primer minut, amb exemples de mesura en temps real, registre de dades i visualització gràfica. Tot això fa que, tant principiants com experts, puguin avançar ràpidament en els seus projectes sense invertir gaire temps en configuracions tècniques.
Per a qui estan recomanats aquests sensors?
Aquests sensors són perfectes per a aficionats a l'electrònica, makers, estudiants, docents i fins i tot professionals de l'enginyeria ambiental que busquen una solució senzilla per monitoritzar tendències i variacions en la qualitat de l'aire interior. A més, resulten ideals si vols integrar un sistema d'alertes (per exemple, controlar una ventilació automàtica), registrar dades ambientals, fer estudis a les aules o controlar l'atmosfera d'una oficina.
Gràcies a la seva mida petita i facilitat d'ús, es poden instal·lar discretament a qualsevol lloc, des d'una caixa d'electrònica fins a una carcassa impresa en 3D. I donat el seu baix cost, és viable instal·lar diversos sensors a diferents punts d'un habitatge, oficina o local per obtenir un mapa ambiental complet.
Elecció del sensor ideal pel teu projecte
Tot i que tots dos sensors compleixen amb escreix en la majoria de projectes, triar el més adequat depèn de diversos factors:
- Facilitat i robustesa dintegració: El SGP30 sol ser el preferit en projectes on es requereix màxima fiabilitat i no es vol complicacions amb l'I2C.
- Disponibilitat i cost: El CCS811 és molt popular per la seva bona relació prestacions/preu i la gran quantitat de plaques compatibles disponibles al mercat.
- Necessitats de precisió i calibratge: Si busques màxima exactitud i capacitat de compensar efectes ambientals, el SGP30 destaca per sobre del CCS811.
Ambdós sensors poden conviure perfectament en un mateix sistema, aprofitant les fortaleses de cadascun per fer estudis comparatius o validacions creuades.
En definitiva, tant el SGP30 com el CCS811 han democratitzat l'accés al monitoratge de qualitat de l'aire, facilitant projectes que no només milloren el confort, sinó que poden repercutir positivament a la salut a llarg termini. Entendre bé les seves característiques, limitacions i possibilitats és clau per treure'n el màxim profit, i ara comptes amb tota la informació necessària per triar i integrar el model que millor s'adapti a tu.
