Сравнительный анализ датчиков CO₂: SCD30, ACD10, ACD1200 и MH-Z19E
Сравнительный анализ датчиков CO₂: SCD30, ACD10, ACD1200 и MH-Z19E
Техническая статья на основе документации производителей и результатов практических испытаний на тестовом стенде.
Содержание
- Введение: нормативные требования к CO₂
- Резюме
- Принцип работы NDIR-датчиков CO₂
- Основные технические характеристики
- Сравнение конструктивных особенностей
- Неоднозначности в документации и практические находки
- Системы калибровки
- Сравнительный анализ энергопотребления и интеграции
- Результаты длительных испытаний на тестовом стенде
- Тест с герметичным боксом
- Практические рекомендации по выбору
- Сравнение с альтернативными решениями
- Инженерные рекомендации по интеграции
- Заключение
- Список использованных источников
- Файлы для скачивания
1. Введение: нормативные требования к CO₂
1.1. Два основных нормативных акта
Регулирование концентрации CO₂ в помещениях в России опирается на два действующих документа, у каждого из которых есть официальный текст и известные номера пунктов:
- ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» — задаёт классификацию качества воздуха по 6 категориям помещений и устанавливает оптимальные и допустимые уровни CO₂ относительно уличного фона.
- СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» — устанавливает жёсткие предельные значения для конкретных типов зданий, прежде всего образовательных и детских.
Дополнительно требования к воздухообмену задают:
- СП 60.13330 — для общественных зданий (офисы, учреждения);
- СП 54.13330 — для жилых зданий;
- СП 2.4.3648-20 — для школ и детских садов.
Почему это важно
Традиционно контроль CO₂ в офисных и общественных помещениях носил рекомендательный характер — проектировщик мог заложить вентиляцию с постоянным расходом и формально соблюсти норматив воздухообмена. В последние годы ситуация меняется: растёт осведомлённость о качестве воздуха (IAQ), внедряются системы добровольной сертификации (в том числе российские аналоги международных RESET® и WELL), а также практика проектирования по DCV (Demand-Controlled Ventilation) делает датчик CO₂ обязательным компонентом современной системы вентиляции. Без датчика невозможно ни подтвердить соответствие ГОСТ/СанПиН, ни реализовать вентиляцию по потребности.
1.2. Классификация по ГОСТ 30494-2011
ГОСТ 30494-2011 делит помещения на 6 категорий по качеству воздуха. Для каждой категории установлено допустимое содержание CO₂ — и это значение отсчитывается от концентрации CO₂ в наружном воздухе. В Москве уличный фон в 2026 году составляет около 420–430 ppm.
Таблица 1.1. Классификация помещений по ГОСТ 30494-2011
| Категория | Тип помещений | Оптимальный CO₂, ppm (над уличным фоном) | Допустимый CO₂, ppm (суммарно в помещении) |
|---|---|---|---|
| 1-я | Жилые комнаты, спальни, номера гостиниц (покой и отдых) | ≤ 400 | ≤ 800 |
| 2-я | Учебные классы, офисы с умственным трудом | ≤ 600 | ≤ 1000 |
| 3-я | Офисы с массовым пребыванием, общественные заведения | ≤ 800 | ≤ 1400 |
| 4-я | Спортивные залы, фитнес-клубы | — | ≤ 1400 |
| 5–6-я | Производственные, вспомогательные | — | Нормируется отдельно |
Как читать таблицу. Оба столбца описывают одно и то же помещение, но с разных сторон:
- «Оптимальный над уличным фоном» — сколько ppm можно добавить к уличному фону, не выходя за комфортное качество воздуха;
- «Допустимый суммарно» — до какого общего уровня можно поднять концентрацию в помещении, прежде чем качество воздуха выйдет за норматив.
Проверочный пример для 2-й категории при уличном фоне 420 ppm:
- оптимальная концентрация в помещении = 420 + 400 = 820 ppm;
- допустимая концентрация в помещении = 420 + 600 = 1020 ppm.
На практике для города: оптимально до 800 ppm, допустимо до 1000–1400 ppm.
1.3. Требования СанПиН 1.2.3685-21 для конкретных типов помещений
Если ГОСТ 30494-2011 задаёт классификацию, то СанПиН 1.2.3685-21 устанавливает жёсткие предельные значения для конкретных типов зданий. Наиболее строгие требования — к образовательным и детским учреждениям.
Школы и учебные заведения
Согласно СанПиН 1.2.3685-21 и СП 2.4.3648-20:
Таблица 1.2. Нормативы для школ и учебных заведений
| Параметр | Норма |
|---|---|
| CO₂ | Не более 1000 ppm (0,1%) |
| Подача свежего воздуха | 20 м³/ч на человека |
| Кратность воздухообмена | Не менее 2 смен/ч |
| Температура | 18–24 °C |
| Влажность | 40–60% |
ГОСТ рекомендует школам придерживаться уровня 600–800 ppm, но СанПиН устанавливает жёсткий предел 1000 ppm.
Детские сады
Таблица 1.3. Нормативы для детских садов
| Параметр | Норма |
|---|---|
| CO₂ | ≤ 1000 ppm (по СанПиН), рекомендуется ≤ 900 ppm |
| Подача воздуха | 20 м³/ч на ребёнка |
| Температура | 21–24 °C |
| Влажность | 40–60% |
Офисы
Офисы относятся ко 2-й и 3-й категориям по ГОСТ 30494-2011:
Таблица 1.4. Нормативы для офисных помещений
| Параметр | Оптимально | Допустимо |
|---|---|---|
| CO₂ | 800–1000 ppm | До 1400 ppm |
| Подача воздуха | — | 30–40 м³/ч на человека (СП 60.13330) |
Жилые помещения
Таблица 1.5. Нормативы для жилых помещений
| Параметр | Оптимально | Допустимо |
|---|---|---|
| CO₂ | ≤ 800 ppm (для города) | 1000–1400 ppm |
| Подача воздуха | — | 30 м³/ч на человека (СП 54.13330) |
Спортивные залы
Таблица 1.6. Нормативы для спортивных залов
| Параметр | Норма |
|---|---|
| CO₂ | ≤ 1400 ppm (4-я категория) |
| Подача воздуха | 80 м³/ч на человека (для учебных спортзалов) |
| Кратность | ≥ 4 смен/ч |
1.4. Как CO₂ влияет на людей
Таблица 1.7. Влияние концентрации CO₂ на самочувствие и работоспособность
| CO₂, ppm | Ощущение | Влияние на работоспособность |
|---|---|---|
| 400–600 | Свежий воздух | Базовый уровень |
| 600–800 | Комфортно | Снижение на ~5% |
| 1000 | Предел по СанПиН | Снижение на ~15% |
| 1500–2000 | Душно, сонливость | Снижение на 30–50% |
| 2000–5000 | Головная боль | Снижение на 50–70% |
1.5. Практическая картина в реальных помещениях
Реальная ситуация в большинстве школ и офисов далека от норм:
- в классах на 25–30 человек без механической вентиляции CO₂ за один урок поднимается до 2000–3000 ppm;
- в офисах с закрытыми окнами и работающим кондиционером — до 1500–2000 ppm.
Кондиционер проблему не решает. Он только охлаждает воздух, не добавляя свежий. Для снижения CO₂ необходима приточная вентиляция — либо с постоянным расходом, либо управляемая по датчикам (DCV).
1.6. Demand-Controlled Ventilation — без датчика CO₂ невозможно
Ключевое изменение подхода к вентиляции: если раньше система рассчитывалась на проектную мощность и работала с постоянным расходом, то сейчас всё чаще требуется вентиляция по потребности (Demand-Controlled Ventilation, DCV). Это означает, что производительность приточной установки должна регулироваться по фактическим показаниям датчиков CO₂ в реальном времени.
Без датчика CO₂ система DCV физически невозможна. И даже если норматив формально допускает постоянный расход, реальное соблюдение ГОСТ 30494-2011 и СанПиН 1.2.3685-21 невозможно подтвердить без измерений.
1.7. Технические требования к CO₂-модулю для задач DCV
Для инженеров-электронщиков, проектирующих датчики и контроллеры для HVAC-систем, нормативные требования ГОСТ 30494-2011 и СанПиН 1.2.3685-21 превращаются в конкретный технический портрет модуля.
Таблица 1.8. Технические требования к CO₂-модулю (выведены авторами на основе ГОСТ 30494-2011 и СанПиН 1.2.3685-21)
| Требование | Значение | Обоснование |
|---|---|---|
| Диапазон измерения | 400–5000 ppm | Нижняя граница — фоновый уровень CO₂ на улице (≈ 420 ppm в Москве); верхняя — с запасом покрывает все нормативные пороги (максимум 1400 ppm для 3-й/4-й категории по ГОСТ) |
| Погрешность | Не хуже ±(50 ppm + 5%) | При пороге 1000 ppm обеспечивает уверенное срабатывание автоматики без ложных alarm-сигналов |
| Цифровой интерфейс | I²C или UART | Для интеграции с BMS, ПЛК и контроллерами вентиляции (Modbus, BACnet — через шлюзы) |
| Долгий срок службы без обслуживания | >10 лет | Датчик устанавливается в вентрешётку или настенный модуль и должен работать годами без калибровки |
| Быстрое обновление данных | ≤ 2–5 секунд | Для DCV-логики требуется период опроса не более нескольких секунд |
Важно: это инженерные требования, выведенные авторами, а не нормы ГОСТ или СанПиН. Нормативные документы задают пороги CO₂ в воздухе помещений, а требования к самому датчику — это задача проектировщика системы. Мы формулируем их явно, чтобы отделить нормативную часть от технической.
1.8. Доступность компонентной базы в России
Не менее важен вопрос доступности компонентной базы. Датчик, который закладывается в серийное изделие, должен стабильно поставляться в нужных объёмах по предсказуемой цене.

Фотографии датчиков, участвовавших в тестах. Слева направо — Sensirion SCD30, ASAIR ACD1200, ASAIR ACD10, Winsen MH-Z19E.
Таблица 1.9. Доступность CO₂-датчиков в РФ
| Датчик | Производитель | Доступность в РФ | Примечание |
|---|---|---|---|
| SCD30 | Sensirion (Швейцария) | Ограниченная, Симметрон — под заказ | Нет официальной поддержки производителя |
| ACD1200 | ASAIR (Китай) | Со склада — Симметрон, через маркетплейсы | Официальная поддержка производителя |
| ACD10 | ASAIR (Китай) | Симметрон — под заказ | Предшественник ACD1200, не рекомендуется для новых проектов |
| MH-Z19E | Winsen (Китай) | Через маркетплейсы и локальных дистрибьюторов | — |
1.9. Задача статьи
Нормативная база (ГОСТ 30494-2011 и СанПиН 1.2.3685-21) создаёт объективный спрос на CO₂-датчики в России. Но рынок предлагает четыре разных решения — SCD30, ACD1200, ACD10, MH-Z19E — с разной ценой, точностью, стабильностью и доступностью. Какой из них выбрать для серийного HVAC-изделия?
В этой статье мы проводим детальный сравнительный анализ четырёх популярных NDIR-датчиков CO₂ на основе официальной документации производителей и многосуточных испытаний на специализированном тестовом стенде с 9 датчиками, ESP32-S3 и мультиплексором I²C.
2. Резюме
В статье представлен детальный сравнительный анализ четырёх датчиков углекислого газа: SCD30 (Sensirion), ACD10 и ACD1200 (ASAIR / Guangzhou Aosong Electronics), а также MH-Z19E (Winsen). Материал основан на официальной технической документации производителей и результатах многосуточных испытаний на специализированном тестовом стенде с 9 датчиками, ESP32-S3, мультиплексором I²C TCA9548A и внешней EEPROM для логирования.
Особое внимание уделено:
- неоднозначностям в документации, выявляемым только при реальной эксплуатации;
- различиям в поведении датчиков ASAIR (ACD1200 vs ACD10) при одинаковом наборе команд;
- проблемам калибровки MH-Z19E в лабораторных условиях;
- динамическому диапазону датчиков (тест с боксом: пик 26 322 ppm).
Сформулированы рекомендации по выбору датчика для задач вентиляции по потребности (DCV) и приведены результаты сравнения с требованиями ГОСТ 30494-2011 и СанПиН 1.2.3685-21.
3. Принцип работы NDIR-датчиков CO₂
Все рассматриваемые датчики используют недисперсионный инфракрасный (NDIR) метод измерения, основанный на фундаментальном свойстве молекул CO₂ поглощать инфракрасное излучение на длине волны 4,26 мкм [1].
Конструкция NDIR-датчика включает три ключевых элемента:
- Источник ИК-излучения — генерирует широкополосный инфракрасный сигнал.
- Газовая камера — обеспечивает прохождение воздуха и взаимодействие с излучением.
- ИК-детектор с оптическим фильтром — измеряет интенсивность прошедшего света на целевой длине волны.
Принцип измерения: воздух поступает в газовую камеру. Молекулы CO₂ поглощают часть инфракрасного света, и чем выше концентрация газа, тем интенсивнее поглощение. Детектор регистрирует ослабление сигнала, и встроенный микроконтроллер рассчитывает концентрацию CO₂ по закону Бугера — Ламберта — Бера [2].
Преимущества NDIR:
- высокая селективность по сравнению с электрохимическими сенсорами;
- отсутствие зависимости от концентрации кислорода;
- длительный срок службы (>5–15 лет);
- отклик от 20 с (SCD30) до 120 с (ACD1200/ACD10/MH-Z19E);
- отсутствие расходных материалов.
Важно: высокая селективность NDIR не означает полного отсутствия кросс-чувствительности. На измерение влияют атмосферное давление (закон Бугера — Ламберта — Бера работает с числовой плотностью молекул), температура и частично водяной пар. Именно поэтому производители предусматривают компенсацию давления.
4. Основные технические характеристики
Таблица 4.1. Сводная таблица ключевых параметров датчиков
| Характеристика | SCD30 (Sensirion) | ACD1200 (ASAIR) | ACD10 (ASAIR) | MH-Z19E (Winsen) |
|---|---|---|---|---|
| Технология | NDIR, CMOSens®, двухканальный | NDIR, улучшенный одноканальный | NDIR, базовый одноканальный | NDIR, одноканальный |
| Диапазон измерений | 0–10 000 ppm | 400–5000 ppm | 400–5000 ppm | 400–2000 ppm (базовая версия) |
| Точность | ±(30 ppm + 3%) | ±(50 ppm + 5%) | ±(50 ppm + 5%) | ±(50 ppm + 5%) |
| Время отклика (t63%) | 20 с | 120 с | 120 с | ~120 с |
| Средний ток | 19 мА | <45 мА | <45 мА | <40 мА |
| Интерфейсы | I²C, Modbus, PWM | I²C, UART | I²C, UART | UART, PWM |
| Дополнительные измерения | T + RH | Нет | Нет | Нет |
| Срок службы | >15 лет | >10 лет | 5–7 лет | >10 лет |
| Автокалибровка | ASC (7 дней) | ABC (улучшенный) | ABC (упрощённый) | ABC + Zero Cal |
| Ценовой уровень | Существенно выше остальных | Базовый (самый доступный) | Средний | Средний |
О ценовых категориях. Конкретные цены на датчики сильно зависят от объёма закупки, курса валют, канала поставки и региона. В таблице указаны относительные ценовые уровни:
- SCD30 — верхний сегмент, существенно дороже всех остальных;
- ACD1200 — базовый сегмент, самый доступный;
- ACD10 и MH-Z19E — средний сегмент.
При выборе для серийного изделия рекомендуется запрашивать актуальные коммерческие предложения у дистрибьюторов.
5. Сравнение конструктивных особенностей
SCD30 использует запатентованную двухканальную оптическую архитектуру CMOSens® [3]. Основной канал измеряет CO₂, вспомогательный эталонный канал компенсирует влияние температуры, влажности и долговременного дрейфа. Это обеспечивает выдающуюся долговременную стабильность и минимальный температурный дрейф — 2,5 ppm/°C.
ACD10 и ACD1200 используют одноканальную оптическую систему [4, 5]. Однако ACD1200 — улучшенная версия: оптимизированная конструкция газовой камеры, усовершенствованная система фильтрации, модернизированный ИК-детектор.
MH-Z19E — одноканальная архитектура, базовая версия имеет диапазон 400–2000 ppm.
Примечание из практики: датчик влажности SHT31, используемый в SCD30, из-за теплового влияния основного сенсора CO₂ может давать систематическую погрешность по температуре. Мы использовали внешний SHT35 как опорный термометр и корректировали показания SCD30 через temperature offset. Важно: temperature offset корректирует только выходные T и RH, но не влияет на измерение CO₂. На измерение CO₂ влияет компенсация давления (setAmbientPressure() или setAltitudeCompensation()).
6. Неоднозначности в документации и практические находки
6.1. Адрес I²C датчика ACD1200: 0x54 или 0x2A?
В даташите ACD1200 указано: «0x54 is 0x2A shifted left one bit». На практике при попытке обратиться к датчику по адресу 0x54 через библиотеку Wire датчик не отвечал. I²C-сканер показывал наличие устройства по адресу 0x2A.
7-битный адрес: 0x2A = 0b0101010
Адресный байт: (0x2A << 1) | R/W
Для записи (R/W = 0): 0x54 = 0b01010100
Для чтения (R/W = 1): 0x55 = 0b01010101
Рекомендация: всегда используйте 0x2A для I²C-адресации ACD1200/ACD10. Аналогично для SCD30: 7-битный адрес — 0x61, адресный байт для записи — 0xC2.
6.2. Формат ответа UART: сколько байт ожидать?
В даташите указано: «Answer: FE A6 04 01 D1 ~D4 CS». Запись D1 ~D4 неоднозначна. На практике нужно читать 9 байт:
6.3. Алгоритм расчёта checksum (CS) для UART
В даташите ACD1200 (Table 21) указано: «Checksum (CS): Data accumulation = fixed code + length + command number + data». Важно: FE (первый байт fixed code) не участвует в сумме.
Правильная формула:
CS = (0xA6 + Length + Command + D1 + D2 + D3 + D4) & 0xFF
Проверка на реальном примере из нашего лога — кадр FE A6 04 01 03 B5 FF FF 61:
- Сумма без FE:
0xA6 + 0x04 + 0x01 + 0x03 + 0xB5 + 0xFF + 0xFF = 0x361 → 0x61— совпадает с последним байтом. - Значение CO₂:
D1D2 = 0x03B5 = 949 ppm.
Терминология: это арифметическая контрольная сумма (checksum, в даташите «CS»), а не CRC. Называть её CRC неверно — CRC использует полиномиальное деление, а здесь простое сложение байт по модулю 256.
6.4. Режим UART: как переключить датчик?
В даташите ACD1200 указано: «The sensor defaults to I2C communication (Pin 5 is suspended, with a built-in 4.7 KΩ pull-up resistor); when Pin 5 is connected to a low level, it is UART serial port communication».
Что произошло на практике: датчик не отвечал по UART, пока Pin 5 не был надёжно подключён к GND. При проверке мультиметром на Pin 5 было 0 В, но из-за плохого контакта датчик оставался в I²C-режиме.
- Pin 5 → GND для UART-режима;
- Pin 5 «висит» для I²C-режима;
- недостаточно просто «не подключать» Pin 5 — нужен надёжный контакт с GND для UART.
6.5. Итоговая таблица неоднозначностей
| Проблема | В даташите | На практике | Решение |
|---|---|---|---|
| I²C-адрес | 0x54 | 0x54 — 8-битный, нужен 0x2A | Использовать 0x2A |
| Длина ответа UART | D1~D4 (неявно) | Нужно 9 байт, не 7 | Читать 9 байт |
| Checksum-формула | «fixed code + length + cmd + data» | FE не участвует | Сумма с A6 |
| Pin 5 для UART | «low level» | Нужен надёжный контакт с GND | Проверить мультиметром |
7. Системы калибровки
7.1. Автоматическая калибровка (ABC/ASC)
ACD10 и ACD1200:
- Первая автокалибровка — через 24 часа после включения.
- Последующие — каждые 168 часов (7 дней).
- Ключевое условие: датчик должен находиться в среде с концентрацией CO₂ около 400 ppm не менее 1 часа.
SCD30:
- Алгоритм ASC требует 7 дней непрерывной работы с ежедневным доступом к свежему воздуху (не менее 1 часа в день).
- При каждом отключении питания отсчёт сбрасывается.
- Температурная стабильность — 2,5 ppm/°C.
MH-Z19E:
- ABC — более агрессивный: раз в 24 часа принудительно принимает минимальное зафиксированное значение за базовую линию.
- В лаборатории с постоянным присутствием человека CO₂ редко опускается ниже 400 ppm — ABC воспринимает завышенное значение как «свежий воздух», и все последующие показания систематически занижаются.
7.2. Ручная калибровка SCD30 (FRC)
Ключевое свойство FRC: одной точки 400 ppm достаточно, чтобы восстановить точность SCD30 во всём диапазоне 400–10 000 ppm.
Sensirion провёл испытания на 8 датчиках SCD30, подвергнутых механическому стрессу. До FRC отклонения достигали −1000 ppm. После одной FRC-калибровки по эталону 400 ppm все 8 датчиков вернулись в спецификацию по всему диапазону.
О значении эталона для FRC. Sensirion и большинство производителей используют 400 ppm как условный эталонный уровень — это «среднемировой фон», принятый для калибровки.
В Москве фактический уличный фон в 2026 году ≈ 420–430 ppm. Для метрологических задач FRC лучше проводить по фактическому фону места калибровки (например, 425 ppm) — это даёт минимальное смещение.
Для серийных изделий допустимо использовать 400 ppm — это консервативно и даёт запас при работе в регионах с более низким фоном.
Разница между 400 и 430 ppm (30 ppm) — в пределах паспортной погрешности SCD30.
7.3. Разница между ASC ACD1200 и ASC ACD10
Это главный практический вывод нашего эксперимента.
ACD1200 — усовершенствованный ASC:
- После прогрева 24 часа: стабильные показания, систематическое завышение ~+8–9% относительно опорного SCD30.
- Хорошо сходится к установившемуся режиму.
- Разовой калибровки не требует — при установке уставки DCV учитывайте систематическое завышение.
ACD10 — «упрощённая» ASC, склонная к дрейфу вниз:
- Утром: ACD10 ушёл вниз до 574 ppm при SCD30 = 622 ppm, то есть −48 ppm.
- В AUTO-режиме (без ручной калибровки) показывает завышенные значения в 1,5–2 раза.
- Обязательна ручная калибровка перед использованием.
7.4. Калибровка SCD30 в нашем стенде
SCD30 в нашем эксперименте использовался с двухуровневой метрологической поддержкой:
| Уровень | Что компенсируется | Источник данных | Команда |
|---|---|---|---|
| ΔP | Атмосферное давление | BMP280 (≈ 990 гПа) | setAmbientPressure() / setAltitudeCompensation() |
| FRC | Долговременный дрейф | Улица 400 ppm (вручную) | setForcedRecalibrationFactor() |
Важно: setTemperatureOffset() корректирует только выходные T и RH, но не влияет на измерение CO₂. Компенсация давления даёт при 990 гПа против 1013 гПа поправку около +2,4%. При 600 ppm это составляет ≈ +15 ppm — втрое меньше паспортной погрешности SCD30 (±(30 ppm + 3%) = ±48 ppm при 600 ppm). Поправку стоит учитывать для чистоты измерений, но её вклад в общую погрешность невелик.
7.5. Итоговая стратегия калибровки
| Датчик | Способ калибровки | Ключевые действия | Применимость |
|---|---|---|---|
| SCD30 | FRC + ΔP | Улица 400 ppm (FRC), BMP280 (ΔP) | Метрологические задачи, ASC Off |
| ACD1200 | ABC (улучшенный) | Включить и оставить на 24 часа | DCV-задачи, ~+8–9% от опорного |
| ACD10 | Ручная калибровка обязательна | MANUAL + target ppm | Только грубый мониторинг |
| MH-Z19E | Zero Cal + ABC Off | Сначала ABC Off, потом Zero Cal на улице | Простые задачи с ручной калибровкой |
8. Сравнительный анализ энергопотребления и интеграции
В даташитах указаны следующие параметры энергопотребления:
| Датчик | Средний ток | Пиковый ток |
|---|---|---|
| SCD30 | 19 мА | 75 мА |
| ACD1200 | <45 мА | Не нормируется |
| ACD10 | <45 мА | Не нормируется |
| MH-Z19E | <40 мА | 150 мА |
Вывод: по среднему потреблению все четыре датчика близки (19–45 мА). По пиковому току корректное сравнение возможно только для SCD30 и MH-Z19E — для ACD1200/ACD10 пиковый ток в документации не нормируется. Практически MH-Z19E имеет наибольший пиковый ток (150 мА), что может требовать более мощного стабилизатора в многоканальных системах.
9. Результаты длительных испытаний на тестовом стенде
Наш тестовый стенд включал 9 датчиков: SCD30 (опорный), 4 × ACD1200, ACD10, MH-Z19E, SHT35, BMP280. Логирование велось каждые 10 минут.
9.1. Методические замечания и условия испытаний
Важно про «опорный» датчик. SCD30 в нашем стенде не является поверенным эталоном. По точности ±(30 ppm + 3%) против ±(50 ppm + 5%) у ACD — это сравнение двух рабочих датчиков, а не поверка. В статье SCD30 называется «опорным», а не «эталонным», и все отклонения ACD1200/ACD10/MH-Z19E указаны относительно SCD30, а не относительно «истинного» значения.
Ограничения выборки. Испытания проводились на 4 экземплярах ACD1200 и по одному экземпляру остальных датчиков (SCD30, ACD10, MH-Z19E). Это допустимо для пилотного сравнения, но недостаточно для статистически значимых выводов о партии в целом. В частности:
- разброс между четырьмя ACD1200 (+28…+67 ppm) сопоставим с паспортной погрешностью ±(50 ppm + 5%) = ±100 ppm при 1000 ppm;
- для оценки межэкземплярного разброса всей партии нужна выборка 10–20 штук из разных производственных лотов.
Утверждение о «систематическом завышении +8–9%» относится к исследованным экземплярам, а не ко всей продукции ASAIR.
Ограничения длительности. Общее время испытаний — 4 суток (17–21 сентября 2026). Это:
- достаточно для оценки относительной сходимости датчиков друг с другом;
- недостаточно для выводов о долговременной стабильности и дрейфе — цикл ABC у ACD1200 составляет 7 дней, цикл ASC у SCD30 — 7 дней.
Выводы о стабильности в статье — предварительные.
Условия проведения испытаний
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Помещение | Лаборатория с окном на лесопарковую зону (Москва) |
| Температура воздуха | 23,5–27 °C (естественные колебания, без термостатирования) |
| Влажность | 52–60% RH (естественные колебания) |
| Атмосферное давление | 988–998 гПа (за 4 суток) |
| Уличный фон CO₂ для FRC | ≈ 420–430 ppm (замеры SCD30 вне помещения) |
| Логирование | Каждые 10 минут, внешняя EEPROM K24C256 |
| Фильтрация данных | Исключены строки, где SCD30 < 300 ppm, SCD30 > 40 000 ppm или timestamp = 2105 год |
Что НЕ контролировалось: температура и влажность не стабилизировались принудительно; входной воздух при FRC — это уличный воздух через открытое окно, без принудительной подачи. Это соответствует реальным условиям эксплуатации, но снижает чистоту метрологического сравнения.
Исключённые данные. В ходе испытаний зафиксированы единичные аномальные записи, вызванные сбоями RTC и ошибками чтения I²C (например, показания SCD30 ниже 300 ppm, timestamp 2105 года, значения −2147483648). Эти записи исключены из анализа и из графиков как артефакты аппаратуры, а не физические измерения.
9.2. Общая картина за 4 суток

Скриншот веб-интерфейса тестового стенда. Показания всех 9 датчиков после прогрева. В верхней строке — опорный SCD30 (REF) со значениями CO₂, температуры и влажности. В сетке ниже — 4 × ACD1200 (I²C + UART), ACD10, MH-Z19E, SHT35 и BMP280.
Данные показывают несколько ключевых сценариев:
- Ночные провалы — все датчики опускаются к минимальным значениям; ACD1200 выходят на нижнюю границу диапазона (403 ppm при заявленном минимуме 400 ppm).
- Утренний подъём CO₂ — с 06:00 начинается рост, все датчики реагируют синхронно.
- Дневные проветривания — провалы, при которых ACD1200 выходят на нижнюю границу диапазона.
- Вечерние пики — SCD30 = 753 ppm, ACD1200 = 775–798 ppm.
Рис. 1 — Общий график CO₂ за 4 суток (17–21 сентября 2026).
Рис. 2 — Отклонение датчиков от опорного SCD30 (за 4 суток).
9.3. Сходимость датчиков в фазе восстановления после пика
Метрики ниже рассчитаны по данным боксового теста (раздел 10) в фазе восстановления после пика — период с 21.09, 11:00 и далее. Это фаза, в которой все датчики работают в пределах своего диапазона, без упоров в границы 403/400/6000/2000 ppm, что делает сравнение корректным. Прогрев 24 часа перед началом измерений был выполнен.
| Датчик | Среднее Δ | Медиана Δ | СКО Δ | RMS Δ | Мин…Макс Δ | Оценка |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ACD1200 #1 | +49 ppm | +49 ppm | ±11 ppm | 50 ppm | +27…+72 | Систематическое завышение |
| ACD1200 #2 | +64 ppm | +67 ppm | ±12 ppm | 65 ppm | +42…+88 | Систематическое завышение |
| ACD1200 #3 | +28 ppm | +27 ppm | ±11 ppm | 30 ppm | +8…+52 | Систематическое завышение (минимальное) |
| ACD1200 #4 (UART) | +32 ppm | +32 ppm | ±10 ppm | 34 ppm | +13…+54 | Систематическое завышение |
| ACD10 | −17 ppm | −19 ppm | ±19 ppm | 25 ppm | −55…+22 | Дрейф вниз, высокий разброс |
| MH-Z19E | −56 ppm | −48 ppm | ±18 ppm | 59 ppm | −92…−20 | Нестабилен, уходит вниз |
Что показывают метрики:
- СКО (стандартное отклонение) — насколько «шумно» ведёт себя датчик в стабильных условиях. У ACD1200 ×4 — 10–12 ppm, что хорошо. У ACD10 — 19 ppm (высокий разброс).
- RMS Δ — корень из среднего квадрата отклонения, учитывает и смещение, и шум. Для ACD1200 близко к среднему Δ → шум невелик. Для MH-Z19E RMS > |среднее| → присутствует существенный шум.
- Мин…Макс — показывает реальный разброс, а не только средние. У ACD1200 — диапазон 40–50 ppm; у ACD10 и MH-Z19E — диапазон почти в 2 раза шире.
Вывод: ACD1200 ×4 имеют высокую повторяемость (СКО 10–12 ppm). ACD10 и MH-Z19E — менее стабильны. Все три типа датчиков работают в пределах паспортной погрешности, но с разной степенью шума.
О методике расчёта. Метрики рассчитаны по N = 25 точкам в фазе восстановления боксового теста (21.09, 11:00–15:04) — только те моменты, когда ни один датчик не выходит на границы своего диапазона (403/400/6000/2000 ppm). Это обеспечивает корректность сравнения. Выборка ограничена, поэтому метрики следует рассматривать как предварительные, а не как финальные паспортные характеристики.
9.4. Практическая находка: ACD10 в AUTO завышает
В одном из экспериментов мы обнаружили, что ACD10 в режиме AUTO показывал 1352–1355 ppm, тогда как SCD30 — 676 ppm. Разница — в 2 раза. После переключения ACD10 в MANUAL и ручной калибровки датчик начал показывать 658, 624 ppm, то есть корректно.
Вывод: для ACD10 обязательна ручная калибровка перед использованием. В AUTO он показывает завышенные значения.
10. Тест с герметичным боксом: проверка динамического диапазона
Для проверки динамического диапазона датчиков мы поместили стенд в герметичный прозрачный бокс объёмом ≈ 30 л с естественной утечкой через неплотности. Источник CO₂ — выдыхаемый воздух оператора (несколько выдохов через отверстие в крышке бокса). Такая процедура:
- не даёт точного контроля концентрации CO₂;
- но позволяет быстро создать высокую концентрацию (десятки тысяч ppm) и оценить динамический диапазон каждого датчика и скорость восстановления.
Методика не является метрологической и предназначена только для качественного сравнения откликов датчиков.
10.1. Результаты теста
| Датчик | Пиковое значение | Оценка |
|---|---|---|
| SCD30 | 26 322 ppm | Единственный, кто измеряет выше 5000 ppm |
| ACD1200 ×4 | 6000 ppm | Насыщение на потолке диапазона (5000 ppm по даташиту) |
| ACD10 | 6000 ppm | Насыщение |
| MH-Z19E | 2000 ppm | Насыщение на потолке базового диапазона |
Восстановление после пика — экспоненциальное: за 2 часа SCD30 падает с 26 322 до 500 ppm (примерно 1,7 порядка).
Рис. 3 — Тест с боксом: пик и восстановление.
10.2. Сравнение динамического диапазона
Рис. 4 — Линейная шкала. Рис. 5 — Логарифмическая шкала.
11. Практические рекомендации по выбору
11.1. Для метрологических задач: SCD30
Применение: лабораторные измерения, поверка других датчиков, научные исследования.
Преимущества:
- Наивысшая точность измерений (±(30 ppm + 3%)).
- Двухканальная архитектура для долговременной стабильности.
- Встроенные датчики температуры и влажности.
- Поддержка Modbus и PWM.
- Диапазон до 10 000 ppm (в тесте с боксом показал до 26 322 ppm).
Ограничения:
- Существенно более высокая стоимость относительно ACD-серии — в несколько раз.
- Требуется FRC-калибровка вручную (раз в 6–12 месяцев).
- Требуется компенсация давления (ΔP от BMP280).
- Temperature offset корректирует только T/RH, но не CO₂.
11.2. Для DCV и систем среднего класса: ACD1200
Применение: приточно-вытяжные установки (HVAC), офисные помещения, школы и детские сады, системы контроля качества воздуха.
Преимущества:
- Покрывает все нормативные пороги ГОСТ 30494-2011 (800, 1000, 1400 ppm).
- Диапазон 400–5000 ppm — с запасом для пиков.
- Доступен через российских дистрибьюторов.
- Разовой калибровки не требует — работает «из коробки»; при установке уставки DCV учитывайте систематическое завышение ~+8–9%.
- Оптимальное соотношение цена/качество.
Ограничения:
- Систематическое завышение ~+8–9% относительно опорного SCD30.
- При 1000 ppm ошибка на границе паспортной ±(50 ppm + 5%) = ±100 ppm.
- Требуется прогрев 24 часа для полной сходимости.
11.3. Для грубого мониторинга: ACD10
Применение: бытовые системы, простые системы вентиляции, образовательные проекты.
Ограничения:
- В AUTO завышает в 2 раза.
- Обязательна ручная калибровка.
- Дрейфует вниз при длительной работе (−48 ppm и более).
- Меньший срок службы (5–7 лет).
11.4. С оговорками: MH-Z19E
Ограничения:
- Диапазон 400–2000 ppm формально покрывает порог 1400 ppm для 3-й/4-й категории ГОСТ 30494-2011, но не обеспечивает запаса для кратковременных пиков выше 2000 ppm (в классах без вентиляции CO₂ может достигать 2000–3000 ppm за один урок).
- Нестабилен: ±19…+70 ppm за несколько часов.
- С ABC ON смещается вниз на −200 ppm.
- Только UART + PWM (нет I²C).
- Для сценариев с пиками выше 2000 ppm рекомендуется выбирать MH-Z19B/C/D с диапазоном до 5000 ppm.
11.5. Сводная таблица соответствия ГОСТ 30494-2011 и СанПиН 1.2.3685-21
Сведём результаты испытаний с требованиями нормативных документов. В таблице указано, покрывает ли датчик по диапазону и погрешности реальные пороги ГОСТ и СанПиН, а также какова его систематическая ошибка относительно опорного SCD30.
Таблица 11.1. Соответствие датчиков нормативным требованиям
| Датчик | Диапазон | Покрывает пороги ГОСТ/СанПиН | Погрешность (паспорт) | Систематическая ошибка (по данным стенда) | Итоговая оценка |
|---|---|---|---|---|---|
| SCD30 | 0–10 000 ppm | ✅ Полностью (покрывает все пороги 800–1400 ppm) | ±(30 ppm + 3%) | Опорный (не поверенный); для метрологии нужна поверка | Только для метрологических задач и как опорный датчик |
| ACD1200 | 400–5000 ppm | ✅ Полностью (покрывает пороги 800, 1000, 1400 ppm с запасом) | ±(50 ppm + 5%) | Систематическое завышение ~+8–9% от показаний опорного SCD30; при 1000 ppm ≈ +100 ppm | По диапазону и интерфейсам соответствует; при 1000 ppm ошибка на границе паспортной ±(50 ppm + 5%). Для DCV компенсируется уставкой; для метрологии нужна FRC-калибровка |
| ACD10 | 400–5000 ppm | ✅ Формально покрывает пороги | ±(50 ppm + 5%) | Дрейф вниз до −48 ppm; в AUTO завышает в 2 раза без ручной калибровки | Требует обязательной ручной калибровки. Для ответственных задач не подходит |
| MH-Z19E | 400–2000 ppm (базовая версия) | ⚠️ Формально покрывает пороги 800, 1000 и 1400 ppm, но не обеспечивает измерение пиков выше 2000 ppm | ±(50 ppm + 5%) | Нестабилен: ±19…+70 ppm за несколько часов; с ABC ON смещается вниз на −200 ppm | Не рекомендуется для школ, детсадов и офисов с массовым пребыванием. Для простых задач с ручной калибровкой — с оговорками |
Пояснение по MH-Z19E. Базовая версия MH-Z19E имеет диапазон 400–2000 ppm. Для школ (СанПиН: ≤ 1000 ppm) и офисов 2-й категории (ГОСТ: ≤ 1000 ppm) этого формально достаточно. Порог 1400 ppm для офисов 3-й категории и спортивных залов также формально покрывается, но без запаса на переходные процессы. Реальное ограничение MH-Z19E — отсутствие запаса для кратковременных пиков выше 2000 ppm, характерных для классов без вентиляции. Для таких сценариев следует выбирать модели MH-Z19B/C/D с диапазоном 400–5000 ppm.
12. Сравнение с альтернативными решениями
Для полноты анализа приведём сравнение с другими моделями линейки Winsen MH-Z19. Важно: диапазон измерения — ключевой параметр, определяющий применимость датчика для конкретных категорий помещений по ГОСТ 30494-2011.
Таблица 12.1. Датчики Winsen серии MH-Z19
| Модель | Диапазон | Точность | Срок службы | Ток (средний) | Интерфейсы | Особенности |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MH-Z19B | 400–5000 ppm (опционально 10 000) | ±(50 ppm + 5%) | >5 лет | <20 мА | UART, PWM | Двухканальный |
| MH-Z19C | 400–5000 ppm (опционально 10 000) | ±(50 ppm + 5%) | >5 лет | <40 мА | UART, PWM | Одноканальный |
| MH-Z19D | 400–5000 ppm | ±(50 ppm + 5%) | >5 лет | <40 мА | UART, PWM | Антипаровая защита |
| MH-Z19E | 400–2000 ppm (базовая версия) | ±(50 ppm + 5%) | >10 лет | <40 мА | UART, PWM | Одноканальный |
12.1. Ключевое ограничение MH-Z19E — диапазон
Базовая версия MH-Z19E имеет диапазон 400–2000 ppm. Это покрывает:
- ✅ школы и детсады (СанПиН: ≤ 1000 ppm);
- ✅ офисы 2-й категории (ГОСТ: ≤ 1000 ppm);
- ✅ жилые помещения (ГОСТ: ≤ 800 ppm оптимально).
Но не обеспечивает запаса:
- ⚠️ для кратковременных пиков выше 2000 ppm — например, в классах без вентиляции CO₂ может достигать 2000–3000 ppm за один урок;
- ⚠️ для сценариев, где требуется измерять концентрацию с гарантированным запасом выше нормативных порогов (для сервисной диагностики, проверки работы вентиляции и т. п.);
- ⚠️ для покрытия порога 1400 ppm диапазона 400–2000 ppm формально достаточно, но без запаса на переходные процессы.
Вывод по разделу 12: среди датчиков серии MH-Z19 базовая версия MH-Z19E имеет самый узкий диапазон (400–2000 ppm). Для школ, детсадов и офисов 2-й категории (СанПиН и ГОСТ: ≤ 1000 ppm) этого формально достаточно. Но для сценариев с кратковременными пиками выше 2000 ppm (классы без вентиляции, проверка работы вентиляции, сервисная диагностика) следует выбирать MH-Z19B/C/D с диапазоном 400–5000 ppm. Датчики ASAIR (ACD1200/ACD10) и Sensirion (SCD30) имеют запас и по этому параметру предпочтительнее.
13. Инженерные рекомендации по интеграции
В этом разделе собраны рекомендации по встраиванию NDIR-датчиков CO₂ в серийные изделия. Материал основан на официальном документе Sensirion «SCD30 Design-In Guidelines» [11], а также на практическом опыте создания тестового стенда. Большинство рекомендаций применимы и к остальным датчикам.
13.1. Требования к монтажу и пайке
- Категорически запрещена волновая пайка. Температура паяльника — ниже 350 °C, время пайки — менее 3 секунд.
- Рекомендуется установка датчика через разъём — для удобства обслуживания и замены при рекламации.
- Отверстия входа/выхода воздуха в корпусе изделия должны быть не меньше отверстий самого датчика.
- PCB датчика рекомендуется обрабатывать влагозащитным покрытием (силиконовый герметик или акриловый лак, толщина ≥ 0,15 мм).
13.2. Размещение датчика в корпусе изделия
SCD30 взаимодействует с окружающей средой через два отверстия: одно для измерения CO₂ (газовая камера), второе — для измерения RH/T (сенсор SHT31 на обратной стороне платы). Молекулы CO₂ могут диффундировать как сверху, так и снизу платы, поэтому важно обеспечить доступ воздуха к датчику со всех сторон.
Ключевое правило: датчик должен располагаться как можно ближе к внешней оболочке изделия, а отверстие для доступа воздуха — как можно больше. Чем больше отверстие, тем лучше воздухообмен между датчиком и средой, и тем быстрее отклик. Внутренний свободный объём корпуса вокруг датчика желательно делать минимальным — это уменьшает «буферный» объём и ускоряет реакцию на изменение концентрации CO₂.
Рекомендуемое расположение:
- Датчик — у внешней стенки корпуса, напротив большого отверстия.
- Обратной стороной к плате изделия (bottom side facing host PCB) — это оптимальная ориентация.
- Монтаж «вверх ногами» тоже допустим, но требует проверки, что конвекционные потоки внутри корпуса не создают градиентов температуры.
- Не размещать датчик в глубине корпуса — воздух до него будет доходить с задержкой, отклик ухудшится.
13.3. Развязка от источников тепла
SCD30 имеет встроенную температурную компенсацию, но она рассчитана на то, что датчик находится в тепловом равновесии с окружающей средой. Внешние источники тепла (микроконтроллер, стабилизаторы, силовые ключи) нарушают это равновесие и вносят погрешность как в измерение температуры, так и в расчёт CO₂ (через температурную компенсацию).
Рекомендации по развязке:
- Расстояние между SCD30 и источниками тепла (MCU, DC-DC, LDO) должно быть максимально большим.
- Датчик желательно располагать ниже источников тепла — чтобы конвекционные потоки горячего воздуха не поднимались к нему.
- Если разнести не удаётся — использовать тепловой экран (например, разрезы в PCB, медные полигоны-радиаторы под источниками тепла).
- Остаточный нагрев SCD30 компенсируется через
setTemperatureOffset()— но эта команда корректирует только выходные T и RH, не CO₂. Поэтому лучше устранить причину нагрева конструктивно, а не программно.
13.4. Изоляция от воздушных потоков
Изменение атмосферного давления меняет число молекул CO₂ в оптической камере датчика. Закон Бугера — Ламберта — Бера работает с числовой плотностью молекул, поэтому при изменении давления показания SCD30 «плывут». Воздушные потоки в вентиляционных каналах и коробах создают динамические перепады давления — датчик начинает шуметь и теряет точность.
Рекомендации по изоляции от потоков:
- Размещать датчик в застойной зоне — например, в «кармане» корпуса или за препятствием, которое не пропускает поток напрямую к датчику.
- Использовать отдельный объём, соединённый с основным потоком через небольшое отверстие — это сглаживает динамические перепады давления.
- Не размещать SCD30 непосредственно в потоке воздуха в коробе или воздуховоде.
- Если датчик всё же стоит в потоке — предусмотреть компенсацию давления через
setAmbientPressure()с использованием внешнего барометра (BMP280/BME280) — это позволяет учесть статическую составляющую, но не сглаживает динамические колебания.
13.5. Защита от прямого солнечного света
Прямое солнечное освещение создаёт температурные градиенты в корпусе и внутри самого SCD30, а также старит оптические элементы датчика (деградация ИК-фильтров и детекторов). При длительной эксплуатации это приводит к систематическому дрейфу показаний.
Рекомендации по защите от солнца:
- Не размещать изделие с датчиком на прямом солнце (например, у окна на южной стороне).
- Использовать светозащитный козырёк или непрозрачную решётку перед отверстием датчика.
- Учитывать ориентацию корпуса изделия — отверстия не должны «смотреть» в сторону окна.
- При установке в уличных условиях — использовать UV-стойкие материалы корпуса.
13.6. Уровни сигналов и level shifter
SCD30 работает при напряжении 3,3–5,5 В, ACD1200 и ACD10 — при 4,75–5,25 В, MH-Z19E — при 4,9–5,1 В. При подключении датчиков с питанием 5 В к контроллеру с питанием 3,3 В (ESP32-S3, ESP8266) необходим level shifter.
Требования к level shifter для I²C:
- Использовать PCA9306 или аналогичный двунаправленный I²C-транслятор.
- Не использовать TXS0108E — он не предназначен для I²C (слабые pull-up, однонаправленные выходы), что приводит к «просвечиванию» устройств стороны 3,3 В на сторону 5 В и нестабильной адресации.
- Pull-up-резисторы: сторона 3,3 В — 4,7 кОм, сторона 5 В — 4,7 кОм. Слабые (10 кОм) дают таймауты; слишком сильные (1 кОм) перегружают шину.
13.7. Итоговая схема типового изделия
Схематично правильно спроектированное изделие с SCD30 выглядит так:
- Датчик — у внешней стенки, отверстие большое.
- MCU, DC-DC, LDO — в противоположной части корпуса.
- Тепловые экраны / разрезы PCB между источниками тепла и датчиком.
- Защита от прямого солнца — светозащитный козырёк перед отверстием.
- Изоляция от потока — если изделие стоит в воздуховоде, датчик вынести в «карман».
13.8. Рекомендации по компенсации
Даже при правильном конструктивном исполнении SCD30 требует программной компенсации давления, если изделие эксплуатируется в условиях, отличных от стандартных (1013 гПа).
| Что компенсируется | Источник данных | Команда |
|---|---|---|
| Атмосферное давление | Внешний барометр (BMP280/BME280) | setAmbientPressure() |
| Высота над уровнем моря | Известна из географии установки | setAltitudeCompensation() |
| Долговременный дрейф | Улица (400 ppm) вручную | setForcedRecalibrationFactor() |
Порядок настройки для серийного изделия:
- При первом включении — задать
setAltitudeCompensation(altitude)по региону эксплуатации. - Если в изделии есть барометр — при каждом старте передавать
setAmbientPressure(pressure_hPa). - Раз в 6–12 месяцев — проводить FRC-калибровку по эталону 400 ppm (или через сервисное меню устройства).
14. Заключение
ГОСТ 30494-2011 и СанПиН 1.2.3685-21 задают конкретные, измеримые требования к концентрации CO₂ в помещениях. Для школ и детских садов СанПиН устанавливает жёсткий предел 1000 ppm. ГОСТ 30494-2011 классифицирует помещения по 6 категориям: от 800 ppm (оптимально для жилых и спален) до 1400 ppm (допустимо для офисов с массовым пребыванием и спортивных залов).
Выбор датчика для серийного HVAC-изделия определяется:
- Покрытием диапазона — датчик должен уверенно измерять до 1400 ppm (максимальный порог ГОСТ) и выше — для учёта пиков.
- Погрешностью — при пороге 1000 ppm ошибка не должна превышать паспортную ±(50 ppm + 5%) = ±100 ppm.
- Стабильностью — без дрейфа вниз и уходов.
- Доступностью компонентной базы в РФ.
- Интерфейсами — I²C, UART, Modbus для интеграции с BMS.
- Сроком службы — не менее 10 лет.
Итоговые рекомендации
| Датчик | Диапазон | Систематическая ошибка (стенд) | Покрытие ГОСТ/СанПиН | Рекомендация |
|---|---|---|---|---|
| SCD30 | 0–10 000 ppm | Опорный; для метрологии нужна поверка | ✅ Полное | Только для метрологических задач. Для серийных изделий — избыточен по цене |
| ACD1200 | 400–5000 ppm | +8–9% относительно опорного SCD30; при 1000 ppm ≈ +100 ppm | ✅ Полное (покрывает все пороги, включая 1400 ppm) | Оптимальный выбор для серийных HVAC-изделий: покрывает все нормативные пороги, доступен в РФ. Разовой калибровки не требует, но при установке порога срабатывания DCV учитывайте систематическое завышение +8–9% — уставку 1000 ppm ставьте на 900 ppm по показаниям ACD1200 |
| ACD10 | 400–5000 ppm | Дрейф вниз от −48 ppm; в AUTO завышает в 2 раза | ✅ Формально | Только для грубого мониторинга с обязательной ручной калибровкой |
| MH-Z19E | 400–2000 ppm | ±19…+70 ppm; с ABC ON — уход на −200 ppm | ⚠️ Формально покрывает все пороги ГОСТ/СанПиН, но без запаса на пики выше 2000 ppm | Формально подходит для школ, детсадов и офисов. Для сценариев с пиками выше 2000 ppm — выбирать MH-Z19B/C/D |
Об уставке DCV для ACD1200. Систематическое завышение +8–9% означает, что при реальной концентрации 1000 ppm датчик покажет ≈ 1080–1090 ppm. Это не «компенсируется» уставкой — уставка просто смещает порог срабатывания вниз, чтобы вентиляция включилась вовремя по реальной концентрации:
| Реальная CO₂ | Показания ACD1200 (+8–9%) | Что делает вентиляция при уставке 900 ppm |
|---|---|---|
| 800 ppm | 870 ppm | Ещё выключена |
| 830 ppm | 900 ppm | Включается |
| 1000 ppm | 1085 ppm | Уже работает |
Таким образом, уставка 900 ppm по показаниям ACD1200 соответствует ≈ 830 ppm реальной концентрации — с запасом ~170 ppm до нормативного порога 1000 ppm по реальному CO₂.
Ключевой вывод
ACD1200 — оптимальный выбор для серийных HVAC-изделий в России:
- покрывает все нормативные пороги ГОСТ 30494-2011 и СанПиН 1.2.3685-21 (800, 1000, 1400 ppm);
- диапазон 400–5000 ppm обеспечивает запас для пиков;
- доступен через российских дистрибьюторов (Симметрон);
- разовой калибровки не требует — работает «из коробки»; при установке уставки DCV учитывайте систематическое завышение ~+8–9% (при пороге 1000 ppm по реальному CO₂ уставка по показаниям ACD1200 должна быть ≈ 900 ppm — см. пояснение выше);
- для метрологических задач требуется калибровка по газовой смеси или поверенному прибору.
Что важно понимать про опорный SCD30.
SCD30 в нашем стенде не является поверенным эталоном. По точности ±(30 ppm + 3%) против ±(50 ppm + 5%) у ACD — это сравнение двух рабочих датчиков. Для метрологических задач необходима поверка по газовым смесям или соответствующим приборам. Для практических задач DCV относительное сравнение датчиков между собой достаточно — оно показывает систематическое завышение ~+8–9% у ACD1200 и нестабильность MH-Z19E, что и требовалось доказать.
Что делать проектировщику HVAC-системы
- Для школ и детских садов (СанПиН: ≤ 1000 ppm) — ACD1200 с уставкой DCV на 800–900 ppm по показаниям датчика (что соответствует ~740–830 ppm реального CO₂ с учётом завышения +8–9%).
- Для офисов 2-й категории (ГОСТ: ≤ 1000 ppm) — ACD1200 с уставкой 800–900 ppm по показаниям датчика.
- Для офисов 3-й категории и спортивных залов (ГОСТ: до 1400 ppm) — ACD1200 рекомендуется: MH-Z19E формально покрывает 1400 ppm, но без запаса на пики; ACD1200 имеет запас до 5000 ppm.
- Для метрологических задач и лабораторий — SCD30 с обязательной поверкой по газовой смеси или прибору класса Vaisala GMP25.
Практический опыт создания тестового стенда показал: даже при наличии официального даташита могут возникать неоднозначности, требующие уточнения у производителя (раздел 6). Мы рекомендуем:
- Всегда проверять I²C-адреса на реальном устройстве (0x2A vs 0x54 — раздел 6.1).
- Уточнять формат ответа для UART-команд (9 байт, а не 7 — раздел 6.2).
- Проверять алгоритм checksum (CS) на конкретных примерах (раздел 6.3).
- Обеспечивать правильную последовательность питания и надёжный контакт GND для UART-режима (раздел 6.4).
- Использовать внешнюю EEPROM (K24C256) для длительного логирования.
15. Список использованных источников
- ACD1200 Infrared Carbon Dioxide Sensor — Product Datasheet. ASAIR, 2024.
- ACD10 Infrared Carbon Dioxide Sensor — Product Documentation. ASAIR.
- SCD30 Sensor Module — Datasheet. Sensirion AG.
- MH-Z19E NDIR CO₂ Module — Product Specification. Winsen Sensors.
- ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».
- СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».
- СП 60.13330 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».
- СП 54.13330 «Здания жилые многоквартирные».
- СП 2.4.3648-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодёжи».
- Sensirion AG. Field Calibration for SCD30 — Application Note, 2020–2021.
- Sensirion AG. SCD30 Design-In Guidelines, 2019.
- Marwanga R. et al. Performance evaluation of low-cost NDIR CO₂ sensors for indoor air quality monitoring. Building and Environment, 2021.
- Pang X. et al. A low-cost NDIR CO₂ sensor for indoor air quality monitoring: calibration and field evaluation. Sensors and Actuators B, 2020.
- Ferdinand O. et al. Inter-comparison of low-cost CO₂ sensors for indoor air quality applications. Atmospheric Measurement Techniques, 2021.
- Zimmermann L. et al. Long-term performance of low-cost CO₂ sensors in real indoor environments. Indoor Air, 2022.
- Bastviken D. et al. Technical note: Facilitating the use of low-cost CO₂ sensors. Biogeosciences, 2020.
16. Файлы для скачивания
Техническая поддержка: sensors@symmetron.ru
Скачать оффлайн-версию статьи (ZIP)
В оффлайн-версии все графики интерактивные — работают без интернета. Наведите мышь на график, чтобы увидеть значения. Кликните на кнопки-переключатели над графиком, чтобы скрыть или показать нужный датчик.
Данные для графиков (CSV-файлы)
- Файл 1: data_all.csv — объединённый лог за 4 суток.
- Файл 2: data_box.csv — боксовый тест.
Программное обеспечение стенда
- Скетч стенда под Arduino IDE v.2.3.7: CO2_stand_v3_3.ino (архив CO2_stand_v3_3.zip).
- Монитор питания: Arduino_Nano_Timer_v3_diagnostic_OK.ino (архив Arduino_Nano_Timer_v3_diagnostic_OK.zip).
и получайте новости, спецпредложения, анонсы событий и выставок по почте