Module Capteur Qualité de l'Air SGP30 Sensirion – TVOC et eCO2 Multi-Pixel MOX sur Bus I2C

Description technique

Le module SGP30 intègre le capteur de qualité de l'air de Sensirion AG, basé sur la technologie CMOSens® Multi-Pixel MOX (Metal Oxide Sensor). Il est le premier capteur MOX à intégrer plusieurs éléments sensibles indépendants ("pixels") sur une même puce, ce qui lui permet de fournir deux signaux de qualité d'air complémentaires et prétraités : un signal TVOC (Total Volatile Organic Compounds) en ppb et un signal eCO2 (CO2 équivalent) en ppm, directement disponibles en sortie I2C sans calcul supplémentaire côté firmware.

⚠️ Point fondamental – eCO2 vs CO2 réel : Le SGP30 mesure un CO2 équivalent estimé (eCO2), et non le CO2 réel par absorption infrarouge. L'eCO2 est calculé à partir des niveaux de COV et d'H2 détectés, en supposant que leur présence est corrélée à la respiration humaine. Cette estimation peut être affectée par d'autres sources de COV (peintures, nettoyants, cuisine). Pour une mesure de CO2 certifiable et conforme aux normes WELL/ASHRAE, seul un capteur NDIR comme le SCD41 est adapté. Le SGP30 reste cependant un excellent indicateur de tendance pour la qualité de l'air intérieur dans les projets maker et domotiques.

Le SGP30 détecte une large gamme de Composés Organiques Volatils (COV) : éthanol, hydrogène (H2), formaldéhyde, isobutène, acétone, toluène et bien d'autres molécules présentes dans l'air intérieur (émanations de meubles, peintures, produits d'entretien, désinfectants, activité humaine). Sa robustesse aux siloxanes (présents dans les cosmétiques et produits ménagers courants) lui confère une excellente stabilité à long terme, là où de nombreux capteurs MOX se dégradent prématurément.

L'algorithme de compensation dynamique de baseline intégré ajuste en continu la référence de mesure pour compenser le vieillissement du capteur et les variations d'environnement à long terme. Ce mécanisme fonctionne correctement à condition que le capteur soit interrogé via la commande measure_iaq toutes les secondes (exigence du SGP30 pour le bon fonctionnement de l'algorithme). La baseline peut être sauvegardée en mémoire non volatile (EEPROM externe) et restaurée après un cycle d'alimentation pour préserver l'état de calibration.

Contrairement au CCS811 (un capteur concurrent), le SGP30 ne nécessite pas de clock stretching I2C, ce qui le rend compatible avec tous les microcontrôleurs I2C sans configuration particulière du bus. Il supporte le mode Fast Mode I2C à 400 kHz. La précision typique est de ±15% sur les valeurs de qualité d'air IAQ, ce qui est représentatif pour un capteur MOX de cette gamme de prix.

Caractéristiques techniques

• Circuit : SGP30 (Sensirion AG, Suisse)
• Technologie : Multi-Pixel MOX (Metal Oxide) CMOSens®
• Grandeurs mesurées : TVOC (ppb) + eCO2 (ppm)
• Plage eCO2 : 400 – 60 000 ppm
• Plage TVOC : 0 – 60 000 ppb
• Précision IAQ : ±15% (typique, 90% des capteurs dans cette tolérance)
• COV détectés : éthanol, H2, formaldéhyde, isobutène, acétone, toluène, COV généraux
• Interface : I2C Fast Mode (400 kHz)
• Adresse I2C : 0x58 (fixe)
• Clock stretching requis : Non (avantage vs CCS811)
• Tension d'alimentation module : 3,3V ou 5V (LDO embarqué)
• Tension CI SGP30 (VDD/VDDH) : 1,62V – 1,98V
• Courant : ~49 mA (pic mesure) / ~34 mA (opération)
• Période d'initialisation : 15 s (retourne 400 ppm eCO2, 0 ppb TVOC)
• Intervalle de mesure requis : 1 mesure / 1 seconde obligatoire
• Baseline save/restore : oui (EEPROM externe recommandée)
• Compensation humidité : oui (via registre, améliore la précision)
• Robustesse siloxanes : excellente (stabilité long terme)
• Plage de température : –40°C à +85°C
• Connecteur module : header mâle 4 broches 2,54 mm (VCC, GND, SDA, SCL)
• Conformité : RoHS, REACH

Spécifications électriques

Comparatif SGP30 vs CCS811 vs ENS160 vs SCD41