Сравнительный анализ датчиков CO₂: SCD30, ACD10, ACD1200 и MH-Z19E

Техническая статья на основе документации производителей и результатов практических испытаний на тестовом стенде

📖 Оффлайн-версия
Все графики интерактивные — работают без интернета. Наведите мышь на график, чтобы увидеть значения. Кликните на кнопки-переключатели над графиком, чтобы скрыть/показать нужный датчик.

📑 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

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 фоном)	Допустимый CO₂, ppm (суммарно)
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

Важный нюанс: цифры в столбце «оптимальный» — это превышение над уличным фоном. Для 2-й категории при уличном уровне 420 ppm:

допустимая концентрация в помещении = 420 + 600 = 1020 ppm;
оптимальная = 420 + 400 = 820 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	400–5 000 ppm	400–5 000 ppm	400–2 000 ppm (базовая)
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
Доп. 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
                        ↓ сдвиг влево на 1 бит
8-битный адрес: 0x54 = 0b1010100 + бит R/W

Рекомендация: всегда используйте 0x2A для I²C-адресации ACD1200/ACD10. Аналогично для SCD30: 7-битный — 0x61, 8-битный — 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:

FE  A6  04  01  D1  D2  D3  D4  CS
│   │   │   │   │   │   │   │   └─ Checksum (CS)
│   │   │   │   │   │   │   └───── D4 (резерв, FF)
│   │   │   │   │   │   └───────── D3 (резерв, FF)
│   │   │   │   │   └───────────── D2 (младший байт CO₂)
│   │   │   │   └───────────────── D1 (старший байт CO₂)
│   │   │   └───────────────────── Command (01 = чтение)
│   │   └───────────────────────── Length (04 = 4 байта)
│   └───────────────────────────── Fixed code
└───────────────────────────────── Frame header

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 = (A6 + 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: A6 + 04 + 01 + 03 + B5 + FF + FF = 0x261 → 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 400–10000 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.

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% (≈ +15 ppm при 600 ppm) — это уже на границе погрешности SCD30, и её нужно учитывать.

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

SCD30 — средний ток 19 мА, пиковый — 75 мА. ACD10 и ACD1200 — <45 мА в среднем. MH-Z19E — <40 мА в среднем с пиками до 150 мА.

Вывод: для многоканальных систем ACD1200 предпочтительнее, так как потребляет вдвое меньше MH-Z19E в пике.

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 + 3%) против ±(50 + 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+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

Показания датчиков CO₂ на тестовом стенде

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)

Наблюдения: ACD1200 выходят на нижнюю границу диапазона 400–5000 ppm в ночные часы — на графике это видно как горизонтальная полка. SCD30 показывает более низкие значения в ночные часы. Данные отфильтрованы: строки с SCD30 < 300 ppm и > 40 000 ppm, а также с ошибочным timestamp исключены.

📊 Рис. 2 — Отклонение датчиков от опорного SCD30 (за 4 суток)

Ключевые цифры: ACD1200 систематически завышают показания относительно SCD30 на +28…+67 ppm; ACD10 показывает смещение вниз (−17…−19 ppm); MH-Z19E нестабилен (−48…−56 ppm). Горизонтальная линия — уровень SCD30 (нулевое отклонение).

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 5 000 ppm
ACD1200 ×4	6 000 ppm	Насыщение на потолке диапазона (5 000 ppm по даташиту)
ACD10	6 000 ppm	Насыщение
MH-Z19E	2 000 ppm	Насыщение на потолке базового диапазона

Восстановление после пика — экспоненциальное: за 2 часа SCD30 падает с 26 322 до 500 ppm (примерно 1,5 порядка).

📊 Рис. 3 — Тест с боксом: пик и восстановление

Восстановление: экспоненциальное — за 2 часа SCD30 падает с 26 322 до 500 ppm (примерно 1,5 порядка).
Вывод: SCD30 — единственный датчик из четырёх, способный измерять выше 5 000 ppm.

10.2. Сравнение динамического диапазона

Линейная шкала

SCD30 «видит» пик 26 322 ppm. ACD1200/MH-Z19E — достигают верхней границы диапазона.

Логарифмическая шкала

На лог-шкале видно, что SCD30 — единственный, кто продолжает измерять после 5 000 ppm.

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 + 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. Не рекомендуется: MH-Z19E

Ограничения:

Диапазон 400–2000 ppm — не покрывает порог 1400 ppm для 3-й/4-й категории ГОСТ 30494-2011.
Нестабилен: ±19…+70 ppm за несколько часов.
С ABC ON смещается вниз на −200 ppm.
Только UART + PWM (нет I²C).

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 + 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 + 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+5%). Для DCV компенсируется уставкой; для метрологии нужна FRC-калибровка
ACD10	400–5000 ppm	✅ Формально покрывает пороги	±(50 + 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)	⚠️ Покрывает пороги 800 и 1000 ppm, но порог 1400 ppm для 3-й/4-й категории ГОСТ — уже за пределами	±(50 + 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. Но для офисов 3-й категории и спортивных залов (допустимо до 1400 ppm), а также для сценариев с кратковременными пиками выше 1400 ppm — диапазон оказывается недостаточным. Именно это является реальным ограничением MH-Z19E.

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 (опц. 10 000)	±(50 ppm + 5%)	>5 лет	<20 мА	UART, PWM	Двухканальный
MH-Z19C	400–5000 ppm (опц. 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	Анти-паровая защита
MH-Z19E	400–2000 ppm (базовая)	±(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 покрывает:

⚠️ офисы 3-й категории (ГОСТ: допустимо до 1400 ppm);
⚠️ спортивные залы (ГОСТ: до 1400 ppm);
⚠️ кратковременные пики выше 2000 ppm (например, в классах без вентиляции CO₂ может достигать 2000–3000 ppm за один урок).

Вывод по разделу 12: среди датчиков серии MH-Z19 базовая версия MH-Z19E имеет самый узкий диапазон (400–2000 ppm). Если требуется покрытие порогов ГОСТ 30494-2011 для офисов 3-й категории и спортивных залов (до 1400 ppm), следует выбирать MH-Z19B/C/D с диапазоном 400–5000 ppm. Датчики ASAIR (ACD1200/ACD10) и Sensirion (SCD30) покрывают весь нормативный диапазон и по этому параметру не уступают.

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 5 В датчиков к 3,3 В контроллеру (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 3,3 В стороны на 5 В сторону и нестабильной адресации.
Pull-up резисторы: 3,3 В сторона — 4,7 кОм, 5 В сторона — 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:

┌──────────────────────────────────────────────┐
│  Корпус изделия                              │
│                                              │
│   ┌─── большое отверстие ───┐                │
│   │                         │                │
│   │   SCD30                 │                │
│   │   (у внешней стенки,    │                │
│   │    обратной стороной    │                │
│   │    к плате)             │                │
│   │                         │                │
│   └─────────────────────────┘                │
│                                              │
│   ┌─── теплоизоляционный разрыв ───┐         │
│                                              │
│   MCU    DC-DC    LDO                        │
│   (разнесены от SCD30 на макс. расстояние)   │
│                                              │
└──────────────────────────────────────────────┘

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 + 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	⚠️ Только для школ/детсадов и офисов 2-й категории	Не рекомендуется для офисов 3-й категории, спортивных залов и задач с пиками > 2000 ppm

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 ставьте уставку 900 ppm по показаниям ACD1200);
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 + 3%) против ±(50 + 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 (запас 100–200 ppm на систематическое завышение).
Для офисов 2-й категории (ГОСТ: ≤ 1000 ppm) — ACD1200 с уставкой 800–900 ppm.
Для офисов 3-й категории и спортивных залов (ГОСТ: до 1400 ppm) — ACD1200 обязателен: MH-Z19E не покрывает диапазон.
Для метрологических задач и лабораторий — SCD30 с обязательной поверкой по газовой смеси или прибору класса Vaisala GMP252.

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.

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.