雾霾远离我：PM2.5检测器自制解析

　　各位心灵手巧的Maker小伙伴们，是时候动手做一个空气污染监测装置了。利用一个空气监测传感器搭配Arduino控制器和扩展板，马上就可以搭建出一个简易空气监测装置。即使没有那些专业的监测设备和砖家的报告，你也能科学客观的了解你时刻呼吸的空气质量！

　　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

　　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。）

　　

　　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。

　　

　　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。

　　

　　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。

　　

　　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

　　

　　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。“

　　

　　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）;

　　}