2、传感器选型与原理：温湿度传感器（DHT22/SHT30）、PM2.5传感器（PMS5003）、CO2传感器（MH-Z19B）、光照传感器（BH1750），选型要点与接口协议
好，咱们进入第二章。传感器选型，说白了就是给项目挑「眼睛」和「鼻子」。
我见过太多人，上来就买最便宜的传感器，结果数据飘得像心电图。也有朋友追求极致精度，花大价钱买了工业级传感器，结果项目预算直接爆炸。
选型这件事，没有绝对的对错。关键看你的应用场景、成本预算、还有开发周期。今天我就把四种最常用的环境传感器掰开揉碎讲清楚。
2.1 温湿度传感器：DHT22 vs SHT30
温湿度是环境监测的基础。我个人的习惯是：室内项目用SHT30，室外或低成本项目用DHT22。
DHT22（AM2302）
这玩意儿是经典款。单总线协议，一根数据线搞定通信。精度嘛，±0.5°C、±2%RH，够用。
接口协议：单总线（One-Wire）
时序要求比较严格。我刚开始用的时候，经常遇到数据读不出来。后来发现是拉低时间没控制好。
关键参数：
- 温度范围：-40°C ~ 80°C
- 湿度范围：0% ~ 100%RH
- 采样周期：2秒（注意！不能频繁读取）
- 通信距离：最长20米（加长线需加电容）
我曾经踩过的坑：
DHT22的读取间隔必须大于2秒。有一次我为了数据刷新快，设了1秒读一次，结果传感器直接罢工，输出全是0。后来查手册才发现，它内部采样需要时间，读太快会触发保护机制。
SHT30
这是瑞士Sensirion家的产品。I2C接口，精度更高（±0.3°C、±2%RH），而且体积小。
接口协议：I2C（地址0x44或0x45）
我个人更偏爱SHT30。为什么？因为它有加热功能。在潮湿环境下，可以定期加热除露，防止结露导致数据失真。
| 对比项 | DHT22 | SHT30 |
|---|---|---|
| 接口 | 单总线 | I2C |
| 精度 | ±0.5°C / ±2%RH | ±0.3°C / ±2%RH |
| 采样周期 | 2秒 | 可配置（最快0.5ms） |
| 价格 | 约5-8元 | 约10-15元 |
| 适用场景 | 室外、低成本 | 室内、高精度 |
选型建议：
如果项目需要快速响应（比如温室大棚），选SHT30。如果只是记录环境变化，DHT22完全够用。我有个项目用了200个DHT22，运行两年没出过问题。
2.2 PM2.5传感器：PMS5003
这是攀藤科技的产品。激光散射原理，能测PM1.0、PM2.5、PM10。
接口协议：UART（串口）
默认波特率9600，数据格式固定。每次读取返回32字节数据包。
我记得第一次用PMS5003时，被它的风扇噪音吓了一跳。后来才知道，风扇是内置的，用来带动气流通过激光腔。噪音大概30dB，晚上安静时能听到。
关键参数：
- 测量范围：0~500 μg/m³
- 精度：±10% @ 100~500 μg/m³
- 响应时间：≤10秒
- 工作寿命：连续运行≥8000小时
避坑指南：
我曾经把PMS5003直接放在室外，结果下雨天进水，烧了。后来加了防水透气膜才解决。另外，激光头会老化，建议每半年校准一次。
数据解析其实很简单。32字节数据包中，第4、5字节是PM2.5浓度（单位μg/m³）。
// PMS5003数据解析示例
uint8_t buffer[32];
// 假设已经通过串口读取到buffer
uint16_t pm25 = (buffer[4] << 8) | buffer[5];
Serial.print("PM2.5: ");
Serial.print(pm25);
Serial.println(" μg/m³");
2.3 CO2传感器：MH-Z19B
二氧化碳浓度监测，在教室、办公室、温室里特别重要。MH-Z19B是非色散红外（NDIR）原理，寿命长，精度高。
接口协议：UART 或 PWM
我个人习惯用UART模式。波特率9600，发送指令读取数据。
关键参数：
- 测量范围：400~5000 ppm（可扩展至10000 ppm）
- 精度：±50 ppm + 读数的5%
- 响应时间：≤120秒
- 工作寿命：≥5年
嗯，这里要注意：MH-Z19B有个自动校准功能。它假设每天会接触到400ppm的新鲜空气，然后自动归零。但如果传感器一直放在高浓度环境里，校准就会出问题。
我曾经犯过的错：
在一个密闭的蘑菇种植房里，MH-Z19B自动校准后，读数越来越不准。后来我关闭了自动校准，改为手动校准，每两周通一次新鲜空气做基准。问题解决了。
关闭自动校准的指令：
// 关闭自动校准
uint8_t cmd[9] = {0xFF, 0x01, 0x79, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x86};
// 发送到传感器
Serial.write(cmd, 9);
2.4 光照传感器：BH1750
光照强度测量，BH1750是首选。数字输出，I2C接口，精度高，而且有光谱修正。
接口协议：I2C（地址0x23或0x5C）
为什么选它？因为它能直接输出lux值，不用自己算。而且内置了接近人眼的光谱响应曲线。
| 参数 | BH1750 |
|---|---|
| 测量范围 | 1 ~ 65535 lux |
| 分辨率 | 1 lux（高分辨率模式） |
| 接口 | I2C |
| 工作电压 | 2.4V ~ 3.6V |
我个人觉得BH1750最方便的地方是：不需要校准。出厂前已经校准好了，拿来就用。
不过要注意，它有个测量模式的选择。连续测量还是单次测量？高分辨率还是低分辨率？
经验分享：
在电池供电的项目里，我一般用单次测量模式。测完就休眠，省电。如果是市电供电，用连续高分辨率模式，数据更平滑。
读取示例：
// BH1750读取示例（I2C）
Wire.beginTransmission(0x23);
Wire.write(0x10); // 连续高分辨率模式
Wire.endTransmission();
delay(180); // 等待测量完成
Wire.requestFrom(0x23, 2);
uint16_t raw = (Wire.read() << 8) | Wire.read();
float lux = raw / 1.2; // 高分辨率模式除以1.2
Serial.print("光照强度: ");
Serial.print(lux);
Serial.println(" lux");
2.5 选型要点总结
说了这么多，我总结几条选型原则：
- 接口统一：尽量选同一种接口的传感器。比如全用I2C，可以减少接线和代码复杂度。
- 精度够用就行：别盲目追求高精度。±0.5°C和±0.3°C，在大多数场景下没区别。
- 考虑环境适应性：室外项目要防水、防尘、防结露。
- 功耗要算：电池供电的项目，传感器功耗是决定性因素。
- 供货稳定：我吃过亏，选了个小众传感器，结果第二批货和第一批参数不一样。尽量选大厂、通用型号。
好了，这一章就到这里。下一章我们讲硬件电路设计，包括电源、信号调理、还有抗干扰设计。到时候见。