เราเคยเขียนบทความเกี่ยวกับ SparkFun Air Quality PM1/PM2.5/PM10 Sensor ซึ่งใช้เซ็นเซอร์ตรวจวัดคุณภาพอากาศแบบไม่มีพัดลมที่ใช้ Bosch BMV080 และมีราคาประมาณ $65 (~2,100฿), ปัจจุบัน DFRobot ได้เปิดตัวทางเลือกที่มีราคาถูกกว่าคือ Fermion: BMV080 ซึ่งให้ความสามารถในการตรวจวัดฝุ่น PM1, PM2.5 และ PM10 ระดับห้องปฏิบัติการแบบไม่มีพัดลมเหมือนกัน แต่มีราคาเพียง 29.90 (~1,000฿) เท่านั้น
เซ็นเซอร์นี้ใช้เทคโนโลยีการตรวจจับแบบ Laser-based light scattering ร่วมกับการนับอนุภาคแบบออปติคอลโดยไม่ใช้พัดลม (fanless optical counting) ทำให้สามารถตรวจจับอนุภาคที่มีขนาดเล็กได้ถึง 0.5 ไมโครเมตร (µm) วิธีนี้ช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาเสียงพัดลม การสะสมของฝุ่น และการสึกหรอของชิ้นส่วนเชิงกล ซึ่งมักพบในเซ็นเซอร์ PM ที่ใช้พัดลม อีกทั้งยังมีอายุการใช้งานยาวนานสูงสุดถึง 10 ปี, เซ็นเซอร์สามารถวัดความเข้มข้นของฝุ่นละอองในช่วง 0–1000 µg/m³ โดยมีความละเอียด 1 µg/m³ และความแม่นยำ ±10 µg/m³ นอกจากนี้ยังรองรับอินเทอร์เฟซ I²C และ SPI และใช้กระแสไฟประมาณ 70 mA ในโหมดวัดค่าแบบต่อเนื่อง พร้อมกระแสเพียง 6 µA ในโหมดสลีป ทำให้เหมาะสำหรับระบบที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่
สเปคของ DFRobot Fermion: BMV080
- Sensor IC – Bosch BMV080 เซ็นเซอร์ตรวจวัดฝุ่นละออง
- ค่าที่วัดได้ – ความเข้มข้นของฝุ่น PM1, PM2.5 และ PM10
- หลักการตรวจจับ – การกระเจิงของแสงจากเลเซอร์ (Laser-based light scattering) พร้อมการนับอนุภาคแบบออปติคอลโดยไม่ใช้พัดลม (fanless optical particle counting)
- ขนาดอนุภาคเล็กสุดที่ตรวจจับได้ – 0.5 ไมโครเมตร (µm)
- ช่วงการวัด – 0 ถึง 1000 μg/m³
- ความละเอียดของเอาต์พุต – 1 μg/m³
- ความแม่นยำในการวัด
- ±10 μg/m³ (0–100 μg/m³)
- ±10% (101–1000 μg/m³)
- โหมดการวัด – วัดต่อเนื่อง หรือ วัดเป็นช่วงเวลา
- อัตราการส่งข้อมูลสูงสุด (ODR)
- 0.97 Hzในโหมดวัดต่อเนื่อง
- สามารถตั้งค่า ODR ที่ต่ำกว่านี้ได้ในโหมดวัดเป็นช่วงเวลา
- อินเทอร์เฟซการสื่อสาร – I2C (ค่าเริ่มต้น) หรือ SPI
- เวลาเริ่มทำงาน – 1.2 วินาที
- แรงดันไฟเลี้ยง – 1.2 ถึง 3.3V DC
- ขนาด – 4.2 x 3.1 x 20 มม. (เซ็นเซอร์ พร้อมสาย Flex))
- น้ำหนัก – 0.092 กรัม
- Laser Class – Class 1 ตามมาตรฐาน IEC 60825-1
- ช่วงอุณหภูมิ – การทำงาน: -10 ถึง +40°C; การเก็บรักษา: -10 ถึง +80°C (ใน datasheet ของ BMV080 ระบุว่าเพื่อความแม่นยำสูงสุดควรอยู่ในช่วง +15 ถึง +35°C)
- การเชื่อมต่อกับโฮสต์ – คอนเนกเตอร์ FPC แบบ 13 ขา ระยะ 0.33 มม.; รองรับ I2C (ค่าเริ่มต้น) หรือ SPI โดยเลือกผ่านตัวต้านทาน
- การขยาย – 7x รูแบบ through hole with I2C, SPI, IRQ, 3.3V และ GND
- แรงดันไฟอินพุต – 3.3V ผ่านขา Through-hole (3V3 and GND)
- การใช้กระแสไฟ @ 3.3V
- โหมดวัดขณะทำงาน (ODR 0.97 Hz) – < 70mA
- โหมด Sleep – 6 µA
- ขนาด – 24 × 20 × 4.24 มม.
เซ็นเซอร์ตัวนี้จะมีคุณสมบัติที่ดี แต่บริษัทก็ระบุข้อจำกัดสำคัญอย่างหนึ่งคือ เซ็นเซอร์ต้องมีพื้นที่โล่งด้านหน้าอย่างน้อย 35 ซม. เนื่องจากเซ็นเซอร์ตรวจวัดอนุภาคในอากาศแบบอิสระโดยไม่มีพัดลมช่วยดูดอากาศ ดังนั้น Bosch จึงแนะนำให้เว้นพื้นที่ว่างด้านหน้าเซ็นเซอร์อย่างน้อย 35 เซนติเมตร หากมีพื้นผิว เช่น ผนังหรือโครงอุปกรณ์อยู่ใกล้กว่านั้นแสงเลเซอร์ที่สะท้อนกลับ อาจทำให้ค่าการวัดเกิดสัญญาณพุ่งสูงผิดปกติ (spikes) ซึ่งเป็นปัญหาที่รุนแรงกว่าที่พบในเซ็นเซอร์อย่าง PMS7003 หรือ SDS011 ข้อจำกัดนี้ยังหมายความว่า เซ็นเซอร์ชนิดนี้ไม่เหมาะสำหรับการติดตั้งในอุปกรณ์ขนาดเล็กหรือพื้นที่จำกัด เช่น สมาร์ตวอทช์ สมาร์ตโฟน หรือเทอร์โมสแตตที่ติดตั้งบนผนัง
แม้ว่าการเปิดเผยข้อมูลฮาร์ดแวร์จะไม่ได้เปิดมากเท่ากับโมดูลโอเพ่นซอร์สของ SparkFun แต่ DFRobot ก็ยังมีเอกสารให้ใช้งานอยู่พอสมควรสำหรับโมดูล Fermion: BMV080 ได้แก่ ไฟล์ PDF schematic, ผังไดอะแกรมตำแหน่งอุปกรณ์บนบอร์ด และไฟล์โมเดล 3D STEP นอกจากนี้ยังมี Wiki ของโมดูล ในขณะที่เขียนบทความนี้หน้าดังกล่าวยังไม่มีข้อมูลอยู่ แต่เราพบ GitHub repo สำหรับโมดูลนี้ที่มีตัวอย่างโค้ดสำหรับ Arduino ให้ใช้งาน ซึ่งถือเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีสำหรับนักพัฒนา, เนื่องจากโมดูลรองรับอินเทอร์เฟซ I²C และ SPI ตามทฤษฎีแล้วจึงควรสามารถใช้งานร่วมกับบอร์ดอย่าง Arduino, Raspberry Pi และ ESP32 ได้ไม่มีปัญหา แต่ในตารางที่อยู่ท้ายไฟล์ README ระบุว่า มีเพียงบอร์ด ESP32 เท่านั้นที่อยู่ในคอลัมน์ “work well” ขณะที่บอร์ดอื่น ๆ เช่น Raspberry Pi Pico, Arduino Uno และ BBC Micro:Bit กลับถูกจัดอยู่ในคอลัมน์ “work wrong”
มีโมดูลและอุปกรณ์ตรวจวัดคุณภาพอากาศให้เลือกใช้อยู่มากมาย เช่น M5Stack Air Quality Kit v1.1, เซ็นเซอร์ SparkFun Indoor Air Quality Combo Sensor ของ SparkFun รวมถึงอุปกรณ์ตรวจวัดคุณภาพอากาศภายในอาคารแบบหลายเซ็นเซอร์ Renesas RRH62000 จาก Renesas Electronics และอุปกรณ์อื่น ๆ อีกมากมาย แต่ถ้าพิจารณาในแง่ของราคาประหยัด ขนาดกะทัดรัด หรือการใช้งานกับอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่ โซลูชันที่ใช้เซ็นเซอร์ Bosch BMV080 ถือว่ายากที่จะหาอะไรมาแข่งขันได้ แต่ต้องการโซลูชันแบบครบชุดที่รวมไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP32-S3 พร้อมเซ็นเซอร์ BMV080 ในบอร์ดเดียวกันก็สามารถพิจารณาบอร์ด Polverine board ที่รองรับมาตรฐาน mikroBUS ได้เช่นกัน
เซ็นเซอร์ตรวจวัดคุณภาพอากาศ Fermion: BMV080 วางจำหน่ายบนร้านค้าออนไลน์ของ DF Robot store ในราคา $29.90 (~1,000฿)
แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : DFRobot launches low-power, low-cost Fermion: BMV080 air quality sensor module
บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT