1. Giới thiệu

Module SCD40 / SCD41 là cảm biến CO₂ tích hợp của Sensirion, được gắn sẵn trên một board nhỏ với header 4 chân, dễ dàng dùng với Arduino, ESP32, STM32…

Điểm mạnh của dòng SCD4x:

• Đo nồng độ CO₂ thực (không phải TVOC suy đoán).
• Tích hợp cảm biến nhiệt độ & độ ẩm để bù trừ, cho kết quả ổn định.
• Giao tiếp I²C, chỉ cần 2 dây dữ liệu.
• Công suất thấp, phù hợp thiết bị chạy pin, IoT, logger môi trường.

Board trong hình có hai màu (xanh dương – tím), nhưng sơ đồ chân và chức năng giống nhau.

2. Thông số kỹ thuật chính

Nguồn cấp

• Điện áp hoạt động: 2,4 – 5,5 VDC
• Điện áp phổ biến khi dùng với Arduino/ESP32: 3,3V hoặc 5V

Dải đo CO₂ & độ chính xác

• SCD40
  
  • Phạm vi đo: 400 – 2000 ppm
  • Độ chính xác CO₂: ± (40 ppm + 5% giá trị đo)
• SCD41
  
  • Phạm vi đo: 400 – 5000 ppm
  • Độ chính xác CO₂: ± (40 ppm + 5% giá trị đo)

Độ ẩm & nhiệt độ

• Phạm vi độ ẩm tương đối: 0 – 95 %RH
• Độ chính xác điển hình độ ẩm: ± 6 %RH
• Đo nhiệt độ môi trường (với sai số ở mức độ cảm biến tích hợp, đủ dùng cho mục đích giám sát môi trường).

Tiêu thụ điện

• Công suất thấp, dòng trung bình khoảng < 0,4 mA (chế độ đo định kỳ), phù hợp hệ thống chạy pin.

Kích thước module

• Khoảng 13,4 × 21,6 mm (theo mô tả của shop).
• Khoảng cách chân: 2,54 mm – cắm vừa breadboard.

3. Cấu trúc & sơ đồ chân module

Mặt đáy PCB (màu xanh / tím) in rõ 4 chân theo thứ tự:

1. GND – Mass nguồn
2. VCC – Nguồn dương 2,4–5,5V
3. SCL – Chân clock I²C
4. SDA – Chân dữ liệu I²C

Cách đấu điển hình với ESP32 / Arduino:

• GND → GND
• VCC → 3V3 hoặc 5V (tùy board, khuyến nghị 3V3 với ESP32)
• SCL → chân SCL của MCU (thường là GPIO22 trên ESP32 DevKit, A5 trên Arduino UNO)
• SDA → chân SDA của MCU (thường là GPIO21 trên ESP32 DevKit, A4 trên Arduino UNO)

Board đã có tụ lọc và điện trở pull-up I²C cơ bản, tuy nhiên trong các hệ thống bus dài hoặc nhiều thiết bị, bạn có thể cần thêm pull-up ngoài để tối ưu.

4. Nguyên lý hoạt động & giao tiếp I²C

• Cảm biến SCD4x sử dụng công nghệ quang học NDIR thu nhỏ, đo nồng độ CO₂ dựa trên hấp thụ hồng ngoại ở dải bước sóng đặc trưng.
• Dữ liệu được MCU bên trong xử lý, bù trừ nhiệt độ – độ ẩm rồi trả về giá trị CO₂ (ppm) qua I²C.
• Đồng thời, có thể đọc được:
  
  • Nhiệt độ (°C)
  • Độ ẩm tương đối (%RH)

Quy trình đọc điển hình (với thư viện Sensirion / Arduino):

1. Khởi tạo I²C, địa chỉ mặc định của SCD4x (thường 0x62).
2. Gửi lệnh start periodic measurement.
3. Chu kỳ khoảng 5 giây đọc một lần:
   
   • Kiểm tra dữ liệu sẵn sàng.
   • Đọc ra 3 giá trị: CO₂, nhiệt độ, độ ẩm.
4. Có thể dùng thêm các lệnh: thiết lập bù độ cao, bù độ ẩm, lưu/khôi phục cấu hình…

5. So sánh nhanh SCD40 vs SCD41

Đặc tính	SCD40	SCD41
Dải đo CO₂	400–2000 ppm	400–5000 ppm
Độ chính xác danh định	±(40 ppm + 5% MV)	±(40 ppm + 5% MV)
Mục tiêu ứng dụng chính	Không khí trong nhà, HVAC, phòng học	Ứng dụng cần dải rộng hơn: nhà kính, kho, môi trường có CO₂ cao
Giao tiếp, nguồn, chân	Giống nhau	Giống nhau

Trong đa số ứng dụng đo chất lượng không khí trong nhà (IAQ), SCD40 là đủ. Nếu bạn muốn nghiên cứu các môi trường có CO₂ cao (nhà kính, kho, phòng thí nghiệm), hãy chọn SCD41.

6. Ứng dụng gợi ý

Module SCD40 / SCD41 rất phù hợp cho các dự án:

• Giám sát chất lượng không khí trong nhà: lớp học, văn phòng, phòng ngủ, phòng họp.
• Điều khiển thông gió thông minh: kết hợp quạt hút/điều hòa, tự tăng thông gió khi CO₂ vượt ngưỡng.
• Hệ thống IoT môi trường: ESP32 + WiFi/MQTT gửi dữ liệu lên server hoặc IoTLabs Cloud.
• Thiết bị cầm tay đo CO₂: dùng MCU + màn OLED/TFT, thông báo màu sắc theo ngưỡng.
• Dự án giáo dục STEM: giúp học sinh hiểu về chất lượng không khí, ảnh hưởng của CO₂ tới sức khỏe, khả năng tập trung.

7. Lưu ý khi sử dụng thực tế

1. Vị trí đặt cảm biến
   
   • Tránh đặt sát cửa gió điều hòa, quạt mạnh hoặc nơi nắng chiếu trực tiếp.
   • Hạn chế lắp quá gần nguồn nhiệt (MCU, nguồn xung) để không làm sai số nhiệt độ.
2. Thời gian ổn định & hiệu chuẩn
   
   • Cảm biến cần một khoảng thời gian vận hành (vài phút) để ổn định.
   • Nên cho cảm biến chạy ở môi trường “ngoài trời sạch” định kỳ để thuật toán tự hiệu chuẩn (ASC) hoạt động tốt.
3. Bảo vệ cơ – môi trường
   
   • Không để nước, hơi nước đọng trực tiếp lên cảm biến.
   • Nếu đặt trong hộp, cần lỗ thoáng khí, tránh bụi bẩn lớn.
4. Nguồn cấp & nối mass
   
   • Nên dùng nguồn ổn định, nhiễu thấp.
   • GND phải được nối chung tốt giữa cảm biến và MCU để I²C hoạt động ổn định.

8. Kết luận

Module SCD40 / SCD41 CO₂ của Sensirion là lựa chọn cao cấp, chính xác cho các dự án giám sát chất lượng không khí.

Với 4 chân đơn giản (GND, VCC, SCL, SDA), dải điện áp rộng 2,4–5,5V và giao tiếp I²C, bạn có thể dễ dàng tích hợp vào bất kỳ dự án IoTLabs nào: từ hệ thống thông gió tự động cho nhà vệ sinh, phòng ngủ, đến logger môi trường gửi dữ liệu lên cloud bằng ESP32.

Đây là một module nên có trong “Thư viện Datasheet IoTLabs” cho các dự án đo chất lượng không khí, phân tích môi trường và các bài học STEM về CO₂.