传感器技术基础：温度、湿度、光照、CO₂ 选型与原理

传感器这东西，说白了就是温室的「五官」。你想想看，一个系统再聪明，如果传感器数据不准，那后面的控制全是瞎忙活。我这些年踩过的坑，十有八九都出在传感器选型上。今天咱们就把温度、湿度、光照、CO₂ 这四类传感器掰开揉碎了讲。

温度传感器：PT100 与 DS18B20

温度是温室里最基础的参数。常用的就两种：PT100 和 DS18B20。它们俩的脾气完全不同。

PT100 铂电阻

PT100 的原理很简单——铂的电阻值随温度变化。0℃ 时正好 100Ω，所以叫 PT100。它的线性度非常好，精度能做到 ±0.1℃。我在东北一个大型连栋温室项目里用过它，冬天零下 30℃，PT100 依然稳得很。

DS18B20 数字温度传感器

DS18B20 是 Dallas 公司的经典产品。它直接把温度转成数字信号，用一根数据线就能通信。你想想看，一个 GPIO 口可以挂几十个 DS18B20，布线多省事。

// DS18B20 读取示例（Arduino）
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

#define ONE_WIRE_BUS 2
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  sensors.begin();
}

void loop() {
  sensors.requestTemperatures();
  float temp = sensors.getTempCByIndex(0);
  Serial.print("温度：");
  Serial.println(temp);
  delay(1000);
}

湿度传感器：电容式与电阻式

湿度测量比温度麻烦多了。温室里湿度动不动就 90% 以上，传感器很容易结露失效。

电容式湿度传感器

主流方案是电容式。感湿材料吸收水汽后介电常数变化，电容值跟着变。典型型号是 SHT30、SHT40 系列。精度能做到 ±2% RH，响应也快。

光照传感器：光合有效辐射 PAR

温室里测光照，不能只看 lux。植物光合作用需要的是 400~700nm 波段的光，也就是光合有效辐射（PAR）。单位是 μmol/m²/s。

我推荐用量子传感器，比如 Apogee SQ-500 或国产的 PHOTON 系列。它们用硅光电二极管加滤光片，只响应 PAR 波段。

为什么强调余弦修正？你想想看，太阳在头顶和在地平线时，光线入射角不同。没有余弦修正的传感器，早晚测的值会偏小很多。我在云南一个花卉温室里吃过这个亏，补光灯控制策略全错了。

CO₂ 传感器：NDIR 原理

CO₂ 浓度直接影响光合作用效率。温室里 CO₂ 传感器几乎全是 NDIR（非色散红外）原理的。它利用 CO₂ 分子对 4.26μm 红外光的吸收特性来测浓度。

主流型号有 MH-Z19B、SenseAir S8。精度能做到 ±30ppm + 读数的 3%。

// MH-Z19B 读取示例（Arduino）
#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial co2Serial(10, 11); // RX, TX

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  co2Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  co2Serial.write(0xFF);
  co2Serial.write(0x01);
  co2Serial.write(0x86);
  co2Serial.write(0x00);
  co2Serial.write(0x00);
  co2Serial.write(0x00);
  co2Serial.write(0x00);
  co2Serial.write(0x79);

  if (co2Serial.available() >= 9) {
    byte response[9];
    for (int i = 0; i < 9; i++) {
      response[i] = co2Serial.read();
    }
    int co2 = response[2] * 256 + response[3];
    Serial.print("CO₂: ");
    Serial.print(co2);
    Serial.println(" ppm");
  }
  delay(2000);
}

传感器选型对比总表

传感器布局与安装要点

传感器选好了，装在哪也很关键。我见过有人把温度传感器贴在温室铁柱上，夏天测出来比实际高 5℃。嗯，这里要注意几个原则：

• 高度： 作物冠层上方 20~30cm，那是植物实际感受的环境
• 遮蔽： 光照传感器不能被遮阴，CO₂ 传感器要远离通风口
• 冗余： 每个区域至少 2 个传感器，取均值或做故障判断
• 防结露： 湿度传感器要加防辐射罩，避免冷凝水直接滴在探头上

传感器这块，说白了就是「选对、装对、用对」。选对看原理和参数，装对看位置和防护，用对看采样和校准。这三步走扎实了，你的温室控制系统就成功了一半。