Датчик CO2 MH-Z19B: как измерить углекислый газ в квартире у МКАДа

Если вы живёте в городской квартире — особенно в новостройке у МКАДа с плотно закрывающимися окнами и слабой вентиляцией — уровень углекислого газа (CO₂) может быстро расти. Головная боль, сонливость, снижение концентрации — частые спутники «затхлого» воздуха. Датчик MH-Z19B позволяет точно измерить концентрацию CO₂ и автоматизировать проветривание или включение бризера.

Что такое MH-Z19B?

MH-Z19B — это компактный NDIR-датчик (Non-Dispersive Infrared) для измерения концентрации углекислого газа в диапазоне 0–5000 ppm. В отличие от «оценочных» датчиков вроде SGP30 (который даёт eCO₂), MH-Z19B измеряет CO₂ напрямую и точно.

Это один из самых популярных и доступных датчиков для DIY-проектов мониторинга воздуха.

Что измеряет и зачем это нужно?

• CO₂ — в ppm (частях на миллион):
  • 400–600 ppm — свежий уличный воздух
  • 800–1000 ppm — норма для жилых помещений
  • 1000–2000 ppm — дискомфорт, сонливость, снижение продуктивности
  • Более 2000 ppm — требуется срочное проветривание

В условиях Москвы у МКАДа:

• Плотные окна → воздух не обновляется
• Много людей в квартире → быстрый рост CO₂
• Работающие кондиционеры → не приток свежего воздуха, а рециркуляция

MH-Z19B поможет понять: «Пора открывать окно?» — объективно, по цифрам.

Технические характеристики

• Диапазон: 0–5000 ppm
• Точность: ±(50 ppm + 3% от измеренного значения)
• Время отклика: ≤ 120 секунд
• Интерфейсы: UART (TTL) и PWM (можно использовать оба)
• Скорость UART: 9600 бод (по умолчанию)
• Питание: 4.5–5.5 В (обязательно 5 В!)
• Потребление: до 150 мА при измерении

Важно: MH-Z19B — это НЕ датчик угарного газа!

Он измеряет только углекислый газ (CO₂), а не угарный (CO). Для контроля CO нужны другие сенсоры (электрохимические). MH-Z19B не спасёт от отравления газом — только от «затхлости».

Подключение к ESP32

Используем UART-интерфейс (самый надёжный способ).

• VIN / VCC → 5 В (обязательно!)
• GND → GND ESP32
• TxD → через делитель напряжения → GPIO16 (RX2)
• RxD → GPIO17 (TX2) — нужно для калибровки и сброса

Почему нужен делитель напряжения?

MH-Z19B работает от 5 В и выдаёт на TxD сигнал 5 В TTL. ESP32 — 3.3-вольтовый и не выдерживает 5 В на входе. Без защиты можно повредить чип.

Как сделать делитель:

• От TxD датчика → резистор 10 кОм → GPIO16
• От GPIO16 → резистор 20 кОм → GND

Результат: 5 В → ~3.3 В (безопасно).

Альтернатива: используйте модуль уровня, например HW-221 (TXS0108E) — он отлично подойдёт.

Формат данных (UART)

Пакет: 9 байт

[0] 0xFF
[1] 0x86
[2] высокий байт CO₂
[3] низкий байт CO₂
[4] ... (зарезервировано)
[8] контрольная сумма
  

Пример кода для ESP32 (Arduino IDE)

Используем HardwareSerial для надёжного приёма.

#include <HardwareSerial.h>

HardwareSerial CO2_Serial(2); // RX=16, TX=17

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  CO2_Serial.begin(9600, SERIAL_8N1, 16, 17);
  Serial.println("MH-Z19B запущен");
}

void loop() {
  // Запрос измерения
  byte cmd[9] = {0xFF, 0x01, 0x86, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x79};
  CO2_Serial.write(cmd, 9);
  delay(100);

  if (CO2_Serial.available() >= 9) {
    byte response[9];
    CO2_Serial.readBytes(response, 9);

    if (response[0] == 0xFF && response[1] == 0x86) {
      // Проверка контрольной суммы
      byte sum = 0;
      for (int i = 1; i < 8; i++) sum += response[i];
      sum = 255 - sum + 1;

      if (sum == response[8]) {
        int co2_ppm = (response[2] << 8) | response[3];
        Serial.print("CO2: ");
        Serial.print(co2_ppm);
        Serial.println(" ppm");
      }
    }
  }
  delay(5000); // Опрос раз в 5 сек
}
  

Калибровка

MH-Z19B поддерживает два типа калибровки:

• Автоматическая (ABC) — по умолчанию включена. Предполагает, что раз в 24 часа в помещении будет 400 ppm (уличный воздух). В условиях постоянного пребывания в квартире у МКАДа — может исказить показания.
• Ручная калибровка — выключите ABC и калибруйте в заведомо чистом воздухе (например, на балконе в мороз).

Чтобы отключить ABC, отправьте команду:

0xFF, 0x01, 0x79, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x86

Советы по эксплуатации

• Прогрев: первые 3 минуты после включения — нестабильные показания. Полная стабилизация — за 20 минут.
• Не ставьте рядом с дыханием — даже ваше дыхание при настройке исказит данные.
• Питание: используйте отдельный 5 В блок (не от USB-порта ПК), так как пиковый ток — до 150 мА.
• Для умного дома: при CO₂ > 1000 ppm — включайте вытяжку, бризер или открывайте окно (если есть сервопривод).

// --- РУЧНАЯ КАЛИБРОВКА MH-Z19B НА 400 PPM ---
// Выполняйте ТОЛЬКО на свежем воздухе!
void calibrateMHZ19B() {
  byte calibrateCmd[9] = {0xFF, 0x01, 0x87, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x78};
  CO2_Serial.write(calibrateCmd, 9);
  Serial.println("Команда калибровки отправлена. Уровень CO₂ зафиксирован как 400 ppm.");
}

// В setup() раскомментируйте на время калибровки:
// calibrateMHZ19B();
  

Вывод

MH-Z19B — один из лучших вариантов для точного измерения CO₂ в бытовых условиях. Он особенно полезен в городских квартирах с плохой вентиляцией, где «воздух становится тяжёлым» уже через час после закрытия окон. Подключается к ESP32 за 10 минут, работает стабильно годами и даёт объективные данные для автоматизации микроклимата.

Главное — не забудьте про делитель напряжения или level converter, и ваш ESP32 останется цел!