Module Capteur CO2 SCD41 Sensirion – CO2 NDIR + Température + Humidité 3-en-1 sur Bus I2C

Description technique

Le module SCD41 intègre le capteur de CO2 de deuxième génération de Sensirion, leader mondial des microsystèmes de mesure environnementale. Il repose sur la technologie NDIR photoacoustique PASens® combinée à la technologie CMOSens® de Sensirion : contrairement aux capteurs MOX (Metal Oxide) comme le CCS811 ou l'ENS160 qui estiment le CO2 par équivalence chimique (eCO2), le SCD41 mesure le CO2 réel par absorption infrarouge, offrant une précision et une stabilité longue durée incomparablement supérieures.

En plus du CO2, le SCD41 intègre un capteur de température (±0,8°C) et un capteur d'humidité relative (±6% RH) utilisés pour la compensation thermique et hygrométrique interne des mesures CO2, et disponibles simultanément en sortie I2C sans capteur supplémentaire. Les trois grandeurs sont transmises en une seule requête I2C, ce qui simplifie considérablement le firmware.

Le SCD41 est la version améliorée du SCD40 avec deux fonctionnalités exclusives : une plage étendue à 5 000 ppm (vs 2 000 ppm pour le SCD40) et un mode single-shot permettant de déclencher une mesure unique à la demande puis de mettre le capteur en veille profonde — idéal pour les applications sur batterie qui ne nécessitent pas de mesures continues. En mode périodique standard, une mesure est délivrée toutes les 5 secondes.

Le capteur intègre une calibration automatique de terrain (ASC — Automatic Self-Calibration) : en supposant que le capteur est exposé à l'air ambiant extérieur (≈ 400–420 ppm CO2) au moins une fois par semaine, l'algorithme ASC maintient la précision de mesure sans aucune intervention manuelle. Une calibration forcée (FRC) avec une concentration de référence connue est également disponible pour les applications exigeant une traçabilité métrologique.

Le SCD41 est conforme aux normes de qualité de l'air intérieur les plus exigeantes : WELL Building Standard™, RESET®, California Title 24 et ASHRAE 62.1, ce qui le qualifie pour les installations professionnelles de monitoring de qualité d'air, les bâtiments à certification environnementale et les systèmes de ventilation intelligents.

⚠️ CO2 réel vs CO2 estimé (eCO2) : quelle différence ?

Il existe deux grandes familles de capteurs CO2 sur le marché maker : les capteurs NDIR (Non-Dispersive Infrared) comme le SCD41, qui mesurent le CO2 par absorption infrarouge directe, et les capteurs MOX (Metal Oxide Sensor) comme le CCS811, le SGP30 ou l'ENS160, qui estiment un "CO2 équivalent" (eCO2) par déduction chimique à partir d'autres gaz. Les capteurs NDIR sont nettement plus précis, plus stables dans le temps et non affectés par la présence d'autres COV. En revanche, ils sont plus coûteux et consomment davantage d'énergie. Pour toute application professionnelle ou réglementaire, seul un capteur NDIR comme le SCD41 est acceptable.

Caractéristiques techniques

• Circuit : SCD41 (Sensirion AG, Suisse)
• Technologie : NDIR photoacoustique PASens® + CMOSens®
• Grandeurs mesurées : CO2 + Température + Humidité relative (3-en-1)
• Plage CO2 : 400 – 5 000 ppm
• Précision CO2 : ±(40 ppm + 5% de la lecture)
• Résolution CO2 : 1 ppm
• Dérive CO2 à long terme : ±(5 ppm + 2% de la lecture) / 5 ans
• Plage température : –10°C à +60°C (mesure CO2) / –40°C à +70°C (RH/T)
• Précision température : ±0,8°C (typique)
• Plage humidité : 0% – 100% RH
• Précision humidité : ±6% RH (typique)
• Interface : I2C (100 kHz)
• Adresse I2C : 0x62 (fixe)
• Tension d'alimentation : 2,4V à 5,5V
• Courant mode périodique : 3,2 mA (typique @ 5V)
• Courant mode veille (entre single shots) : 0,15 mA
• Énergie par single shot : 243 mJ (typique)
• Modes de mesure : périodique (5s), périodique basse puissance (30s), single shot
• Calibration automatique : ASC (Automatic Self-Calibration)
• Calibration forcée : FRC (Forced Recalibration)
• Compensation pression/altitude : oui (via registre logiciel)
• Conformité normes IAQ : WELL, RESET, Title 24, ASHRAE 62.1
• Connecteur module : header mâle 4 broches 2,54 mm (VCC, GND, SDA, SCL)
• Conformité : RoHS, REACH

Spécifications électriques et métrologique

Comparatif SCD41 vs capteurs CO2/qualité air courants

Applications typiques

• Surveillance de la qualité de l'air intérieur (IAQ) : bureau, école, salle de réunion, domicile
• Systèmes de ventilation intelligente : déclenchement de VMC selon seuil CO2 (souvent 800–1000 ppm)
• Domotique et bâtiment intelligent : intégration Home Assistant, MQTT, OpenHAB via ESP32 ou Raspberry Pi
• Station de monitoring environnemental : affichage local + envoi cloud des données CO2/T°/HR
• Conformité réglementaire : mesure certifiable pour bâtiments WELL, RESET, HQE, BREEAM
• Agriculture en serre : pilotage du CO2 pour optimiser la photosynthèse
• Projets IoT basse consommation sur batterie (mode single-shot toutes les 5 minutes)
• Détecteur d'occupation de pièce (le CO2 est un excellent indicateur de présence humaine)

Compatibilité et intégration

Grâce à sa plage d'alimentation 2,4V à 5,5V, le module est directement compatible sans convertisseur de niveau avec les plateformes 3,3V (ESP32, ESP32-S3, ESP32-C6, STM32, Raspberry Pi Pico / Pico 2, RP2040, RP2350) comme 5V (Arduino Uno, Nano, Mega). La connexion se limite à 4 fils : VCC, GND, SDA et SCL sur n'importe quel bus I2C disponible.

Des bibliothèques officielles et communautaires sont disponibles pour tous les environnements : Sensirion SCD4x Arduino Library (bibliothèque officielle Sensirion pour Arduino IDE), sensirion-i2c-scd4x pour C/C++ et Pico SDK, et des pilotes MicroPython/CircuitPython pour RP2040/RP2350 et ESP32. La bibliothèque Arduino gère automatiquement les séquences de démarrage, de lecture et la calibration ASC.

⚠️ Points importants : L'adresse I2C 0x62 est fixe et non modifiable — un seul SCD41 peut