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灰尘传感器作为输入到Arduino兼容板的输入开源
凌章致
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描述
在开始项目之前...
如果您想制作空气质量监测器，或者想尝试空气质量传感器，或者只是对可用于与 Arduino 接口的各种传感器感到好奇，那么这个项目应该非常适合您。它主要涉及一个灰尘传感器作为输入到 Arduino 兼容板的输入。这种特殊的传感器在外壳内的多个组件上运行，例如：红外 LED、一组镜头、光电二极管检测器和电磁屏蔽。所有这些部分协同工作，通过测量灰尘浓度来读取空气质量。大气中的颗粒物水平（PM 水平）是通过计算给定时间单位中的低脉冲占用时间（LPO 时间）来测量的，其中 LPO 时间与 PM 浓度成正比。所以，该传感器可以为空气净化器系统提供可靠的数据，在该系统中，它可以响应直径小于 1μm 的 PM 水平。对于这个项目，您需要的部件包括：
- 1 Grove - 灰尘传感器 (PPD42NS)
- 1 Arduino（本例使用Seeeduino v4.2）
- 3 根跳线（公对公）
- 1 个 USB 数据线（取决于 Arduino）
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安装电路
这个项目的电路非常简单，你甚至根本不需要面包板。输入灰尘传感器通过三根跳线直接连接到 Arduino 微控制器。作为开始前的预防措施，请通过 Arduino 移除任何电源。然后，通过 JST 连接器将灰尘传感器上的黄线（信号）连接到 Arduino 板上的 D8（数字引脚 8）。之后，将传感器 JST 连接器的红线 (VCC/+) 连接到 Arduino 电源引脚行上的 5v（+5 伏）。最后，将 Grove Dust Sensor 的黑线 (GND/-) 再次通过 JST 连接到 Arduino 的 GND (-) 引脚之一。这就是关于这个项目的硬件设置！
关于代码
该代码由多个函数组成，这在 Arduino 中非常有用，尤其是在处理复杂的传感器和接口时。此代码首先声明此传感器的引脚，即 D8（数字引脚 8）为整数。对于接下来的两行，我们声明扩展大小变量仅用于数字存储。稍后可以使用它为该变量分配值或读数。我们可以将数据写入和存储在无符号长变量中，例如来自传感器的数据、数学计算、随时间变化的读数等。这两行中的变量是： 持续时间和 开始时间。继续前进，还有另外两个无符号长变量，当前分配了一个读数（sampletime_ms和 lowpulseoccupancy)，它将在代码中进一步使用。这些变量的好处是它们可以携带更多数据，因为它们具有广泛的规模，被证明在收集数据方面很有用。以下 浮点 变量（比率 和浓度）用于十进制数，因此在声明了预设值的情况下，它可用于稍后在此草图中读取十进制数。现在，我们进入void 设置 部分，从设置串行通信开始，以 9600 波特的速率从传感器输出数据。接下来是下一行，我们将 D8（数字引脚 8）设置为输入引脚，以便将来自传感器的数据发送到 Arduino 微控制器。之后，我们命令变量 starttime， 以毫秒为单位读取当前时间，以便变量可以参与计时，更进一步。这就是设置部分，现在是时候进入void循环部分了。void 循环的第一行 是高级 I/O 函数之一，它读取脉冲，无论是 HIGH 还是 LOW（1 或 0）。在此代码中，pulseIn函数设置为 LOW，因此该函数将开始计时 LOW 脉冲，直到它变为 HIGH。在该函数之后，收集的时间将分配给持续时间的无符号长变量，以微秒为单位读取时间。现在，我们声明变量lowpulseoccupancy 读取它自己的读数，加上变量duration的读数。现在我们已经来到了代码的主要部分，我们在这里计算原始数据并将其转换为我们可以读取的单位。if 语句说，如果变量starttime减去当前的计数时间，大于或等于变量sampletime_ms的值（2000 毫秒），则它被编程为执行if 语句下面的其余代码。随后，我们利用我们过去声明的变量之一，通过使用变量ratio 将其分配给一个值，即lowpulseoccupancy， 我们遇到了，并且，通过一点数学，我们可以为该变量分配一个新的读数ratio。因此，variable ratio等于lowpulseoccupancy（添加到变量duration的读数中）除以变量sampletime_ms 乘以 10，得到整数百分比。随后，我们将计算出的值转换为单位pcs/0.01cf。我们将为此使用的变量将被命名为 浓度。开始，浓度由 1.1 乘以可变比率的值组成 到 3 的幂。然后，将该连续方程减去 3.8，乘以可变比率 的 2 次幂。再将其加上 520，再次乘以可变比率，最后，将连续读数相加到 0.62。草图中的pow()函数用于将整数、值或变量提升到其他事物的幂。当我们结束这段代码时，我们将读数打印到串行监视器中，在我们打印变量浓度之前，在串行监视器上使用短语“ Concentration = ” ，因为该变量将来自传感器的原始数据转换为合适的测量单位。此外，在串行监视器的同一行上，我们打印该值的单位 (pcs/0.01cf) 以完全结束读数。因此，串行监视器上的最终读数将显示为“浓度 = （读数） pcs/0.01cf”。最后，变量lowpulseoccupancy 重置为 0，以便根据void 循环获得新的读数，以及变量starttime（当前时间）。最后，这些行包含了我们的代码，它的长度很短，但是当它被剥离时很复杂。
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