MH-Z19 红外 CO₂ 传感器

会议室里待了一上午，到后半段开始犯困、脑子发钝——很多时候不是没睡好，而是房间里 CO₂ 已经悄悄爬到了一千多 ppm。想知道这个数到底是多少，普通那种几块钱的半导体气体传感器帮不上忙：MQ-135 这类只能给你一个"空气脏不脏"的模糊趋势，测不出准确的 CO₂ 浓度。要真正把 ppm 这个数字读出来，得用红外原理的 MH-Z19。

工作原理

MH-Z19 用的是 NDIR（非分散红外，Non-Dispersive Infrared） 原理，这和半导体气体传感器是两条完全不同的路子。

核心物理事实是：CO₂ 分子会强烈吸收波长约 4.26μm 的红外光，而空气里别的主要成分（氮气、氧气）几乎不吸收这个波段。MH-Z19 内部有一根密闭的光学气室，一头是红外光源、另一头是红外探测器，中间是被测空气。光从一头打到另一头的路上，气室里 CO₂ 越多，4.26μm 这个波段的红外光就被吸收得越多，最终落到探测器上的红外能量就越少。反过来，探测器收到的红外越弱，就说明气室里 CO₂ 浓度越高——芯片据此换算出 ppm 值。

这就是它比半导体传感器准得多的根本原因：它测的是 CO₂ 这一种气体对特定波长光的吸收量，是真正在"测浓度"。而 MQ 系列半导体传感器靠的是气体让金属氧化物表面电阻变化，对各种还原性气体都有反应、互相干扰，给出的只是一个"测趋势"的相对值，把它的读数当真实 CO₂ ppm 用是会误导人的。

MH-Z19 主要通过 UART 串口（默认 9600bps）把浓度数据传出来；模块上通常还有一路 PWM 输出，用占空比表示浓度，不想接串口时可以用它。本页用 UART，数据更直接。

接线

MH-Z19 需要 5V 供电（红外光源耗电，3.3V 喂不动），但它的串口逻辑电平是 3.3V 兼容的——也就是供电 5V、TX/RX 信号是 3.3V 逻辑。这点对 ESP32 很友好：ESP32 是 3.3V 系统，模块的 TX（3.3V）可以直接接进 ESP32 的 RX 而不会顶坏引脚。多数 MH-Z19/MH-Z19B 模块都是这样，但批次有差异，接之前最好核实一下手上模块的丝印或卖家说明；拿不准时按 电平转换 里的思路处理更稳妥。

串口是交叉接的：模块 TX → ESP32 RX，模块 RX → ESP32 TX。这里用 ESP32 的第二个硬件串口 Serial2（默认 RX2=GPIO16、TX2=GPIO17）。

MH-Z19 引脚	接到 ESP32	说明
Vin（5V）	5V / VIN	必须 5V，电流要够
GND	GND	公共地
TX	GPIO16（RX2）	模块发、ESP32 收，3.3V 逻辑
RX	GPIO17（TX2）	ESP32 发、模块收

串口本身是怎么回事，可以看 UART 串口。

完整代码

用 WifWaf 的 MH-Z19 库（Arduino 库管理器搜 "MH-Z19" 即可），它把命令收发都封装好了。下面这段通过 Serial2 读浓度并打印：

#include <Arduino.h>
#include <MHZ19.h>

#define RX2 16          // 接模块 TX
#define TX2 17          // 接模块 RX
#define BAUD 9600       // MH-Z19 默认 9600

MHZ19 mhz;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial2.begin(BAUD, SERIAL_8N1, RX2, TX2);  // 启动第二个硬件串口
  mhz.begin(Serial2);

  mhz.autoCalibration(true);   // 打开 ABC 自动基线校准（见下文）

  Serial.println("MH-Z19 预热中，请等 1-3 分钟再看读数...");
}

void loop() {
  int co2 = mhz.getCO2();      // 读 CO2 浓度，单位 ppm

  if (mhz.errorCode == RESULT_OK) {
    Serial.print("CO2: ");
    Serial.print(co2);
    Serial.println(" ppm");
  } else {
    Serial.print("读取失败，错误码 ");
    Serial.println(mhz.errorCode);   // 多半是接线或还没预热好
  }

  delay(2000);
}

注意 mhz.begin(Serial2) 传进去的是已经配好引脚的 Serial2。getCO2() 每次返回当前 ppm；上电头一两分钟红外光源还没热稳定，读数会偏、甚至读不到，属于正常，等预热过了再判断。

你应该看到什么

串口监视器（115200 波特率）预热完后，通风房间里大致是：

MH-Z19 预热中，请等 1-3 分钟再看读数...
CO2: 612 ppm
CO2: 608 ppm
CO2: 615 ppm

现在凑近传感器对着它呼一口气——人呼出的气 CO₂ 浓度极高，下一两秒读数会猛地飙到几千甚至上万 ppm，然后等气体散开又慢慢回落。这个"呼气即跳、移开即降"的反应，是验证传感器活着、且真在测 CO₂ 最直观的办法。

读数解读与校准

把 ppm 读出来还得知道它意味着什么。几个该记住的基准：

• 约 400 ppm：室外清洁空气的基线，也是地球大气背景值。
• 600~800 ppm：通风良好的室内，舒适。
• >1000 ppm：开始感觉闷、注意力下降，这是很多通风标准的提醒线。
• >2000 ppm：明显影响——困倦、头胀、效率掉得厉害，该开窗或开新风了。

校准方面，MH-Z19 默认开着 ABC 自动基线校准（Automatic Baseline Correction）：它假定每隔一段时间（通常 24 小时）房间总会有一次接近室外的最低点，就把这段时间里的最低读数当作 400 ppm 来自动归零。对于会定期开窗通风的普通房间，开着 ABC 很省心。如果想更准，也可以把传感器放到室外或长时间通风处做手动零点校准（把当前环境标定为 400ppm）。

选型与避坑

• 要准确的 CO₂ ppm 数字（监测、报警、联动新风）→ 就用 MH-Z19 这类 NDIR 传感器，它是真测浓度。
• 只想要一个空气"脏/净"的综合趋势、预算又紧 → MQ-135 更便宜，但它是半导体原理，测 CO₂ 并不准，别拿它的读数当真实 ppm。想要可燃气/烟雾报警则看 MQ-2。

故障排查

现象	可能原因	处理
一直读取失败 / 错误码	TX/RX 接反，或没交叉接	模块 TX→ESP32 RX、模块 RX→ESP32 TX
读数始终是 400 或 500	还在预热，或刚上电默认值	等 1~3 分钟预热完再看
读数乱跳、忽高忽低	5V 供电不稳 / 电流不足	换稳的 5V 电源，就近加退耦电容
浓度明显偏低且不动	ABC 把偏值校成 400 了	关 ABC，搬到通风处手动校准
完全无数据	波特率或引脚号写错	确认 9600bps、RX2/TX2 引脚号一致

进阶与变体

把 CO₂ 读数配一块 OLED 实时显示，比串口直观得多：屏上除了打印数字，再按阈值做分级提醒——<800 绿色"良好"、800~1200 黄色"该留意"、>1200 红色"快通风"，一眼就懂。OLED 的接法见 OLED 显示屏实验。

再往前一步，让 ESP32 在浓度超过 1200ppm 时自动联动新风或风扇（继电器/智能插座），低于 800ppm 再关，就成了一个最小的自动通风闭环。多组 CO₂ 时序数据采上来后，还能交给模型做趋势预测和异常识别，思路见 让 AI 帮你处理传感器数据。

典型应用

• 室内 CO₂ 浓度实时监测与超标报警
• 教室、会议室、办公室通风提醒
• 新风系统 / 排风扇按浓度自动联动
• 卧室睡眠环境空气质量记录
• 温室、菇房等需要控 CO₂ 的种植场景

小结 · 相关

MH-Z19 = NDIR 红外原理 + 真测 CO₂ 浓度 ppm + UART 串口（9600bps）。它靠 CO₂ 对 4.26μm 红外的吸收量来定浓度，是"测浓度"而非半导体的"测趋势"，准得多。用的时候记住：5V 供电、串口 3.3V 逻辑交叉接、预热 1~3 分钟、ABC 校准只适合会通风的房间。要准确 ppm 选它，只要空气脏净的粗略趋势用 MQ-135 更省钱。

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参数以 datasheet 为准；本页公开资料整理，接线与代码请结合实物验证。