霧霾遠(yuǎn)離我：PM2.5檢測器自制解析

各位心靈手巧的Maker小伙伴們，是時(shí)候動手做一個(gè)空氣污染監(jiān)測裝置了。利用一個(gè)空氣監(jiān)測傳感器搭配Arduino控制器和擴(kuò)展板，馬上就可以搭建出一個(gè)簡易空氣監(jiān)測裝置。即使沒有那些專業(yè)的監(jiān)測設(shè)備和磚家的報(bào)告，你也能科學(xué)客觀的了解你時(shí)刻呼吸的空氣質(zhì)量！

硬件列表

-Sharp GP2Y10 空氣質(zhì)量傳感器

- DFRduino UNO R3

- IO 傳感器擴(kuò)展板 V7

-轉(zhuǎn)接板（如果沒有轉(zhuǎn)接板 可選150歐、220uF電容、面包板）

-杜邦線

步驟一：硬件連接

圖 1 完整連接圖

1、I/O擴(kuò)展板插在UNO上

2、粉塵傳感器與轉(zhuǎn)接板通過杜邦線連接

3、轉(zhuǎn)接板上標(biāo)有分別標(biāo)有D和A的兩個(gè)接口

D → 數(shù)字口 2

A → 模擬口 0

只要輕松的插上幾根線就完成連接，是不是很方便呀？

步驟二：燒入代碼

按照教程代碼燒入DFRduino UNO R3

完成之后，得到一串的數(shù)字是不是還是很模糊呀？我們先簡單了解下粉塵傳感器，可以對應(yīng)代碼一起看。

（當(dāng)然，如果覺得不需要了解的話，只需直接下載代碼即可使用。）

上圖是個(gè)粉塵傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖以及硬件說明。

可以從圖中看出，在發(fā)射端，我們需要驅(qū)動一個(gè)紅外發(fā)射管，也就是引腳3。對應(yīng)程序中定義的ledPower。同樣，我們也可以看出輸出是引腳5，輸出的是模擬量，對應(yīng)到程序中的measurePin。

那我們?nèi)绾蔚玫轿覀兿胍闹的兀?/p>

下圖截自 datasheet，你可以看出粉塵傳感器的輸出電壓是幾乎呈線性的。dustDensity = 0.17 * calcVoltage - 0.1; 這個(gè)公式曲線近似轉(zhuǎn)換過來的（來自Chris Nafis）。這里dustDensity是粉塵密度值，單位mg/m3。calcVoltage是輸出電壓值。

我們都知道輸出0~5V電壓對應(yīng)UNO模擬口讀出的是0~1023。calcVoltage = voMeasured * （5.0 / 1024.0）; 這個(gè)公式就是模擬值轉(zhuǎn)為電壓值。voMeasured 模擬口輸出量。

根據(jù)datasheet，也就是上圖可看出，我們需要開啟內(nèi)部的LED并等待280μs（微秒），之后再讀取輸出值。

上圖可以看出，整個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間為320μs。因此，我們還需再等待40μs，才能將LED關(guān)閉。

以上就是對程序以及，粉塵傳感器工作原理的簡單說明。

步驟三：沒有轉(zhuǎn)接板的情況

還有個(gè)問題，有人說如果沒有轉(zhuǎn)接板怎么辦，那就接著看上面這張圖。

看出來了嗎？我們需要在引腳1外接一個(gè)150歐的電阻，并且并聯(lián)一個(gè)220uF的電容。這也就是我們使用轉(zhuǎn)接板的原因，把這個(gè)部分在轉(zhuǎn)接板上完成了，大大方便了連線，也增加了穩(wěn)定性。

下面來看下實(shí)物圖上的引腳位置，如果是需要自己外接電阻、電容的朋友們請繼續(xù)往下看?！?/p>

粉塵傳感器對應(yīng)的Arduino引腳：

照著連就可以了，連接完成之后，同樣下載教程的樣例代碼。

PM2.5檢測器 代碼如下：

int measurePin = 0; // 連接模擬口0

int ledPower = 2; // 連接數(shù)字口2

int samplingTime = 280;

int deltaTime = 40;

int sleepTime = 9680;

float voMeasured = 0;

float calcVoltage = 0;

float dustDensity = 0;

void setup（）{

Serial.begin（9600）;

pinMode（ledPower，OUTPUT）;

}

void loop（）{

digitalWrite（ledPower，LOW）; //開啟內(nèi)部LED

delayMicroseconds（samplingTime）; // 開啟LED后的280us的等待時(shí)間

voMeasured = analogRead（measurePin）; // 讀取模擬值

delayMicroseconds（deltaTime）; // 40us等待時(shí)間

digitalWrite（ledPower，HIGH）; // 關(guān)閉LED

delayMicroseconds（sleepTime）;

// 0 - 5V mapped to 0 - 1023 integer values

// recover voltage

calcVoltage = voMeasured * （5.0 / 1024.0）; //將模擬值轉(zhuǎn)換為電壓值

dustDensity = 0.17 * calcVoltage - 0.1; //將電壓值轉(zhuǎn)換為粉塵密度輸出單位

Serial.print（“Raw Signal Value （0-1023）： ”）;

Serial.print（voMeasured）;

Serial.print（“ - Voltage： ”）;

Serial.print（calcVoltage）;

Serial.print（“ - Dust Density： ”）;

Serial.println（dustDensity）; // 輸出單位： 毫克/立方米

delay（1000）;

}