【DIY】自制Arduino PM2.5检测器(附源代码)

发布时间:2014-10-14 阅读量:16515 来源: 我爱方案网 作者:

【导读】前两天北京空气重度污染的新闻传遍了各大网络媒体,将PM2.5再一次推上舆论的巅峰。为了检测出自己身边控制污染程度,各大电子爱好者纷纷出动,研究出各式各样的PM2.5检测器......

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硬件列表

-Sharp GP2Y10 空气质量传感器

- DFRduino UNO R3

- IO 传感器扩展板 V7

-转接板(如果没有转接板 可选150欧、220uF电容、面包板)

-杜邦线

步骤一:硬件连接

图 1 完整连接图
图 1 完整连接图

1、I/O扩展板插在UNO上

2、粉尘传感器与转接板通过杜邦线连接

3、转接板上标有分别标有D和A的两个接口

D → 数字口 2

A → 模拟口 0

只要轻松的插上几根线就完成连接,是不是很方便呀?

步骤二:烧入代码

按照教程代码烧入DFRduino UNO R3

完成之后,得到一串的数字是不是还是很模糊呀?我们先简单了解下粉尘传感器,可以对应代码一起看。

(当然,如果觉得不需要了解的话,只需直接下载代码即可使用。)

粉尘传感器的内部结构图以及硬件说明
上图是个粉尘传感器的内部结构图以及硬件说明。

可以从图中看出,在发射端,我们需要驱动一个红外发射管,也就是引脚3。对应程序中定义的ledPower。同样,我们也可以看出输出是引脚5,输出的是模拟量,对应到程序中的measurePin。

那我们如何得到我们想要的值呢?

下图截自 datasheet,你可以看出粉尘传感器的输出电压是几乎呈线性的。dustDensity = 0.17 * calcVoltage - 0.1; 这个公式曲线近似转换过来的(来自Chris Nafis)。这里dustDensity是粉尘密度值,单位mg/m3。calcVoltage是输出电压值。

dustDensity

我们都知道输出0~5V电压对应UNO模拟口读出的是0~1023。calcVoltage = voMeasured * (5.0 / 1024.0); 这个公式就是模拟值转为电压值。voMeasured 模拟口输出量。

dustDensity

根据datasheet,也就是上图可看出,我们需要开启内部的LED并等待280μs(微秒),之后再读取输出值。

dustDensity

上图可以看出,整个脉冲持续时间为320μs。因此,我们还需再等待40μs,才能将LED关闭。

以上就是对程序以及,粉尘传感器工作原理的简单说明。

步骤三:没有转接板的情况

没有转接板的情况

还有个问题,有人说如果没有转接板怎么办,那就接着看上面这张图。

看出来了吗?我们需要在引脚1外接一个150欧的电阻,并且并联一个220uF的电容。这也就是我们使用转接板的原因,把这个部分在转接板上完成了,大大方便了连线,也增加了稳定性。
 

下面来看下实物图上的引脚位置,如果是需要自己外接电阻、电容的朋友们请继续往下看。“

实物图

粉尘传感器对应的Arduino引脚:

粉尘传感器对应的Arduino引脚

粉尘传感器对应的Arduino引脚

照着连就可以了,连接完成之后,同样下载教程的样例代码。
 

PM2.5检测器 代码如下:

int measurePin = 0; // 连接模拟口0

int ledPower = 2; // 连接数字口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); //开启内部LED

delayMicroseconds(samplingTime); // 开启LED后的280us的等待时间

voMeasured = analogRead(measurePin); // 读取模拟值

delayMicroseconds(deltaTime); // 40us等待时间

digitalWrite(ledPower,HIGH); // 关闭LED

delayMicroseconds(sleepTime);

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

// recover voltage

calcVoltage = voMeasured * (5.0 / 1024.0); //将模拟值转换为电压值

dustDensity = 0.17 * calcVoltage - 0.1; //将电压值转换为粉尘密度输出单位

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

Serial.print(voMeasured);

Serial.print(“ - Voltage: ”);

Serial.print(calcVoltage);

Serial.print(“ - Dust Density: ”);

Serial.println(dustDensity); // 输出单位: 毫克/立方米

delay(1000);

}

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