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牛人DIY:关注空气质量 Arduino检测器(教程) 嵌入式基础教程系列
2014-06-25 23:10:02   来源:   评论:0 点击:

空气中的颗粒污染物,除了工厂、汽车的排放,日常生活也会产生不少。想知道大范围的空气质量可以关注环保部、美使馆发布的PM2 5指数,想知道身边小范围的空气质量就只能望天?还是用Arduino DIY一个家庭空气质量
空气中的颗粒污染物,除了工厂、汽车的排放,日常生活也会产生不少。想知道大范围的空气质量可以关注环保部、美使馆发布的PM2.5指数,想知道身边小范围的空气质量就只能望天?还是用Arduino DIY一个家庭空气质量采集器,让数据说话吧!

本文编译自 Air Quality Monitoring,原作者为Chris Nafis。DIYer Yeelink姜工对原文进行了翻译,并基于原文中的原理,制作出了自己的空气质量检测器。

 

牛人DIY:关注空气质量 Arduino检测器教程

 

目录

◆1 译文

◆1.1 材料

◆1.2 检测

◆1.3 实现流程

◆1.4 采样流程

◆1.5 测试和校准

◆1.6 结论

◆2 制作

 

牛人DIY:关注空气质量 Arduino检测器教程

 

 

牛人DIY:关注空气质量 Arduino检测器教程

译文

因为过敏和哮喘,我特别关心室内和室外的空气质量。我使用Quadrafire木炭火炉——一个应该是比较干净的柴炉做饭,打算看看它对我家中的室内空气质量(灰尘)和室外空气质量(烟)的影响。纽约州在多个地方监控空气质量;认证的过敏和哮喘顾问在纽约州的Albany发布空气污染指数,美国肺协会写过一篇非常棒的论文叫做《美国的空气》(State of the AIR)谈论颗粒污染。我有几个气象站在收集数据(放在weather underground上面)。

 

牛人DIY:关注空气质量 Arduino检测器教程

 

1.1 材料

◆6针的 mini TE接口 $2

◆夏普光学粉尘传感器 GP2Y1010AUoF $12

◆Arduino Uno Ethernet $65

◆9VDC电压 $7

◆Davis 屏蔽罩(红外屏蔽罩) $67.5

◆40毫米风扇 $13

1.2 检测

290刀的 Dolys “DC1100 Pro Air Quality”是一个真正的激光颗粒检测器,带两种不同的测量范围。小的通道(0.5>微米)应该可以看到细菌和霉菌。

高一点的通道(2.5>微米)可以看到灰尘和花粉。LCD显示器持续的显示小通道和大通道的长条图和读数,本设备能保存长达30天的空气质量数据。

我购买了一个带有PC接口的产品,并把它连接到了Arduino ethernet板上,这样我就能自动的发送数据到Pachube了。如果空气质量有问题,我的手机就能收到通过Twitter发布的报警信息。

这个产品非常的灵敏。它可以非常容易的检测到走过地毯时掀起的灰尘,或者是炒菜时候的烟。下面的图中你能看到非常有趣的事情。

首先在晚上的时候大家都休息了,读数会非常的低。你也能看到在中午的时候我女儿炒菜,数据会特别高,并且要花很长的时间才会逐渐降低。

 

牛人DIY:关注空气质量 Arduino检测器教程

 

1.3 实现流程

Arduino Ethernet板连接夏普传感器的图纸可以参阅 夏普GP2Y1010AU0F的datasheet

1.4 采样流程

1.点亮连接到pin2 的LED,过0.28毫秒,对连接到A0的模块Vo进行采样

2.过0.04毫秒,关闭LED,并且等待9.680毫秒。

这个10毫秒的采样周期会不停的进行重复,代码可以参考 arduino Source Code

Sharp pin 1 (V-LED) => 5V (通过一个150欧的电阻连接)

Sharp pin 2 (LED-GND) => Arduino GND pin

Sharp pin 3 (LED) => Arduino pin 2

Sharp pin 4 (S-GND) => Arduino GND pin

Sharp pin 5 (Vo) => Arduino A0 pin

Sharp pin 6 (Vcc) => 5V

我使用了一个小型的40毫米风扇保证空气能够被送到夏普传感器中,可能并没有必要,因为我将一个传感器安装到了防护罩内,所以希望确认能看到有粉尘飞入。

 

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1.5 测试和校准

使用烤盘进行测试。

 

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牛人DIY:关注空气质量 Arduino检测器教程

 

如果您阅读 夏普GP2Y1010AU0F的datasheet ,就会发现图中提供的颗粒浓度(毫克/平方米)与电压相对值的比较图。但是这个图片仅仅从0.5V才有对应数据,而我的大部分试验中,电压值都是相对比较低的。所以我手工输入该图中没有涵盖的数据,并得出了一个线性方程组来近似模拟出大致的(毫克/平米) 对电压输出的关系图。

我非常想了解这个便宜的夏普传感器的灵敏度,并建立起输出电压与颗粒数量的对应关系,下面我搞了一个实验(底下的图片中就是我让锅的烟吹过传感器的效果)。烟雾迅速使得传感器饱和,就做了一个稍长时间的实验。在我女儿做完午餐后,我决定做一个”pan cake“ (松饼) 实验。你有没有注意到当在一个老式的铸铁锅用黄油做松饼的时候,满屋子都是烟?我同时将夏普传感器与专业的Dylos DC1100的读数同步上传到Pachube上,这样我就可以进行对两个传感器的对比和校准了。

 

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