Tutoriel - Fabriquer son capteur de CO2
EduKit CO2
Ce kit vous permet de construire votre propre capteur de CO2 pour mesurer le taux de confinement d'une pièce. Il est basé sur un Raspberry Pi Pico 2 W et un capteur de CO2 SenseAir S88 (technologie NDIR). Un écran affiche la concentration en CO2 en temps réel et indique s'il faut aérer.
Il est livré avec toutes ses cartes vissées sur une plaque de montage : il ne reste qu'à les relier avec des câbles Dupont, sans soudure. Le kit fonctionne sur batterie et envoie ses mesures en WiFi vers l'application Cyan Sensor.
Les illustrations sont des vues 3D du kit : les cartes que vous avez entre les mains peuvent avoir une couleur ou des détails légèrement différents.
Contenu du kit
Le kit arrive déjà monté : toutes les cartes sont vissées sur la plaque. La batterie est déjà dans son support, coupée par l'interrupteur rouge. Il ne reste qu'à relier les cartes avec les câbles. Dans la boîte :
- la plaque équipée de ses cartes et de sa batterie lithium 18650 (détail ci-dessous) ;
- 10 câbles Dupont mâle-mâle (écran, capteur S88, alimentation) ;
- avec l'option BME280 : 4 câbles mâle-femelle (le côté femelle sur le BME280).
Posez la plaque devant vous, le logo AirCarto lisible. Vous y trouvez :
la carte batterie et sa batterie 18650 (chargeur USB, interrupteur, sortie 5V)
la carte support, avec ses rails 3V et 5V…
le capteur de CO2 SenseAir S88
l'écran OLED 0,96"
Avant de commencer
- Interrupteur rouge sur O (arrêt) pendant tout le câblage : la batterie est déjà en place, l'interrupteur la coupe du montage. On ne l'allume qu'à l'étape 4.
- Les câbles se branchent tous sur la carte support du Pico (en haut à droite) : le nom de chaque broche est écrit à côté. Sur chaque côté, la rangée extérieure reçoit les câbles ; la rangée intérieure tient le Pico.
- Un câble Dupont s'enfonce à fond, bien droit, sans forcer. Il n'y a qu'un câble par broche.
- Les rails 3V et 5V en bas de la carte support servent de multiprise : leurs 4 broches sont reliées entre elles.
Couleurs conseillées, pour se relire facilement :
| rouge | 5V | |
| orange | 3,3V | |
| noir | GND (masse, le « moins ») | |
| autres | données |
1. Brancher les câbles
Pour chaque étape : la vue d'ensemble, puis deux gros plans vus de dessus, sur l'élément à brancher et sur la carte support du Pico. Les câbles déjà posés sont grisés. Cliquez sur une image pour l'agrandir.
1Câbler l'écran (4 câbles)
L'écran dialogue avec le Pico par le bus I2C : un fil d'horloge (SCK) et un fil de données (SDA). Il est alimenté en 3,3V.
| Câble | Support d'écran | Carte support du Pico |
|---|---|---|
| noir | GND | GND colonne de droite, entre GP18 et GP17 (broche 23) |
| orange | 3V3 | rail 3V |
| jaune | SCK | GP5 (broche 7) |
| bleu | SDA | GP4 (broche 6) |
2Câbler le capteur de CO2 (4 câbles)
Le S88 envoie ses mesures par une liaison série (UART). Les fils se croisent : ce que le capteur émet (TX) arrive sur l'entrée du Pico (GP1), et ce que le Pico émet (GP0) arrive sur l'entrée du capteur (RX). Le S88 est alimenté en 5V.
Sa carte est posée tête en bas sur la plaque : son
connecteur est en bas, et ses broches se lisent de gauche à droite RX,
TX, 5V, GND.
| Câble | Capteur S88 | Carte support du Pico |
|---|---|---|
| noir | GND | GND colonne de gauche, sous GP1 (broche 3) |
| rouge | 5V | rail 5V |
| blanc | TX | GP1 (broche 2) |
| marron | RX | GP0 (broche 1) |
3Câbler l'alimentation (2 câbles)
La carte batterie fournit du 5V sur son connecteur H1. Ce 5V arrive sur le rail 5V, qui alimente à la fois le Pico et le capteur S88.
| Câble | Carte batterie (H1) | Carte support du Pico |
|---|---|---|
| rouge | 5V | rail 5V |
| noir | GND | GND colonne de gauche, sous GP13 (broche 18) |
2. Mettre en route
4Allumer
Basculez l'interrupteur sur I. L'écran s'allume et affiche le CO2 en ppm, avec « BIEN » sous 800 ppm et « AERER SVP » au-dessus. Le capteur a besoin d'environ une minute pour donner des mesures stables.
L'écran affiche « Branchements incorrects » ? Le Pico ne reçoit rien du capteur : revoyez l'étape 2.
5Connexion WiFi avec Cyan Sensor
Cyan SensorL'application gratuite des capteurs AirCarto
Au premier démarrage, le kit ne connaît aucun réseau WiFi : il continue d'afficher le
CO2 (icône réseau barrée) et se signale en Bluetooth sous le nom
EduKit-….
- Installez l'application Cyan Sensor sur un téléphone : App Store (iPhone) ou Google Play (Android). Activez le Bluetooth.
- L'EduKit apparaît dans la liste des capteurs à proximité : choisissez-le.
- Choisissez le réseau WiFi et tapez son mot de passe. L'écran affiche « App connectee », puis « Connexion WiFi », puis le résultat.
Une fois connecté, les barres de signal WiFi s'affichent en haut à droite de l'écran et la moyenne du CO2 est envoyée toutes les minutes : vous pouvez la suivre à distance dans l'application.
6Tester le capteur
Soufflez doucement sur le capteur S88 (en haut à gauche). En quelques secondes, la valeur grimpe bien au-delà de 1000 ppm et l'écran passe à « AERER SVP », puis elle redescend lentement vers celle de la pièce.
Dehors, l'air contient environ 420 ppm de CO2. Dans une classe fermée et occupée, la valeur peut dépasser 1500 ppm en moins d'une heure : c'est le moment d'ouvrir les fenêtres.
Option : capteur BME280
Il ajoute la température et l'humidité en haut de l'écran, et envoie aussi la pression.
+Câbler le BME280 (4 câbles)
Interrupteur sur O. Le BME280 se place à gauche, sous le capteur S88, broches
vers le haut (s'il n'est pas déjà sur la plaque, vissez-le sur ses deux petits plots). Il utilise un second bus I2C, séparé de
celui de l'écran. Les broches SDO et CSB restent libres.
| Câble | BME280 | Carte support du Pico |
|---|---|---|
| orange | VCC | rail 3V |
| noir | GND | GND colonne de gauche, sous GP9 (broche 13) |
| violet | SCL | GP7 (broche 10) |
| vert | SDA | GP6 (broche 9) |
Au redémarrage, la température et l'humidité s'affichent en haut de l'écran
(par exemple 22,6°C 41%). Sans BME280, l'EduKit fonctionne normalement.
Attention à ne pas confondre avec le BMP280, très ressemblant, qui ne mesure pas
l'humidité.
Schéma de câblage
En cas de doute, voici le montage complet vu de dessus (avec le BME280), et le schéma de câblage détaillé.
Niveaux de confinement CO2
Repères pour interpréter les mesures :
L'écran de l'EduKit affiche « BIEN » sous 800 ppm et « AERER SVP » à partir de 800 ppm, le seuil recommandé par le Haut Conseil de la Santé Publique.
Ressource pédagogique - L'air et Moi
L'association L'air et Moi sensibilise les enfants à la qualité de l'air via des modules destinés aux enseignants, parents et animateurs. Voici 7 diapositives extraites du module école qui traitent spécifiquement du CO2 et de son usage comme indicateur de confinement, en complément de votre EduKit.
Diapositives © L'air et Moi - reproduites avec attribution. Pour le module complet et les supports enseignants, consultez lairetmoi.org.
Questions fréquemment posées
Branchez un câble micro-USB sur la prise de la carte batterie (en bas de la carte), avec un chargeur de téléphone ou un port USB d'ordinateur. La LED rouge s'allume pendant la charge, la LED bleue quand la batterie est pleine.
Le kit peut rester allumé pendant la charge : il est alors alimenté par l'USB et la batterie se recharge en même temps.
Le capteur NDIR (Non-Dispersive InfraRed) mesure la concentration de CO2 en utilisant le principe d'absorption de la lumière infrarouge. Le CO2 absorbe la lumière infrarouge à une longueur d'onde spécifique (autour de 4,26 µm). Le capteur émet un faisceau infrarouge et mesure la quantité de lumière absorbée par le CO2 présent dans l'air, ce qui permet de calculer sa concentration en ppm (parties par million).
Plusieurs composants ont besoin de la même alimentation, mais une broche ne reçoit qu'un câble. Les rails jouent le rôle de multiprise :
- le rail 5V est relié à l'entrée d'alimentation du Pico (VSYS). La carte batterie y apporte le 5V, et le capteur S88 y prend le sien ;
- le rail 3V est relié à la sortie 3,3V du Pico. L'écran et le BME280 y prennent leur alimentation.
Le kit ne se signale en Bluetooth que lorsqu'il n'est pas connecté au WiFi (icône réseau barrée à l'écran). S'il est déjà en ligne, il est configuré : ses mesures arrivent dans l'application.
Si le réseau enregistré disparaît, le kit le cherche pendant 3 minutes, puis repasse en Bluetooth pour qu'on puisse lui en donner un autre. Activez le Bluetooth du téléphone et restez à quelques mètres.
- interrupteur rouge sur O, ou batterie vide (rechargez-la) ;
- câbles de l'étape 3 (5V et GND) mal branchés ;
- câbles de l'écran (étape 1) : SCK et SDA inversés, ou 3V3 non branché sur le rail 3V ;
- Pico mal enfoncé dans sa carte support (appuyez doucement dessus).
- Phase de chauffe : après l'allumage, le capteur NDIR a besoin d'environ une minute pour fournir des mesures fiables.
- Souffle ou présence : une personne penchée sur le kit fait monter la mesure. Posez-le à hauteur de tête, loin des fenêtres et des portes.
- Batterie faible : rechargez-la.
Dehors, la mesure doit tourner autour de 420 ppm. Si elle reste très loin de cette valeur à l'extérieur, contactez-nous.
Questions et commentaires
Vous avez une question sur le montage ou une remarque ? N'hesitez pas a laisser un commentaire.