霧霾遠離我：PM2.5檢測器自制解析

各位心靈手巧的Maker小伙伴們，是時候動手做一個空氣污染監測裝置了。利用一個空氣監測傳感器搭配Arduino控制器和擴展板，馬上就可以搭建出一個簡易空氣監測裝置。即使沒有那些專業的監測設備和磚家的報告，你也能科學客觀的了解你時刻呼吸的空氣質量！

硬件列表

-Sharp GP2Y10 空氣質量傳感器

- DFRduino UNO R3

- IO 傳感器擴展板 V7

-轉接板（如果沒有轉接板 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擴展板插在UNO上

2、粉塵傳感器與轉接板通過杜邦線連接

3、轉接板上標有分別標有D和A的兩個接口

D → 數字口 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，可以對應代碼一起看。

（當然，如果覺得不需要了解的話，只需直接下載代碼即可使用。）

上圖是個粉塵傳感器的內部結構圖以及硬件說明。

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

那我們如何得到我們想要的值呢？

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; 這個公式曲線近似轉換過來的（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UNO模擬口讀出的是0~1023。calcVoltage = voMeasured * （5.0 / 1024.0）; 這個公式就是模擬值轉為電壓值。voMeasured 模擬口輸出量。

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

上圖可以看出，整個脈沖持續時間為320μs。因此，我們還需再等待40μs，才能將LED關閉。

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：沒有轉接板的情況

還有個問題，有人說如果沒有轉接板怎么辦，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150歐的電阻，并且并聯一個220uF的電容。這也就是我們使用轉接板的原因，把這個部分在轉接板上完成了，大大方便了連線，也增加了穩定性。

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

粉塵傳感器對應的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）; //開啟內部LED

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

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

delayMicroseconds（deltaTime）; // 40us等待時間

digitalWrite（ledPower，HIGH）; // 關閉LED

delayMicroseconds（sleepTime）;

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

// recover voltage

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

dustDensity = 0.17 * calcVoltage - 0.1; //將電壓值轉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）;

}