Microduino UNO结合APM灰尘传感器测PM2.5

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      PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。目前受到人们广泛的关注。国内专利编号3531917的APM灰尘传感器测为大家提供了比较实惠的PM2.5测量工具。购买地址可以作为“高大上”日本神荣PPD42NS或者美国GE的替代品。 原理结构如下：
  
底部heater是个电阻，利用通电后电阻焦耳发热的原理，会在壳体内部产生上升气流。（因此必须垂直的姿势使用。）LED发出红外线脉冲波，遇到空气里的颗粒物反射红外线，通过lens透镜放大传递给PT检测。它的连线很简单一般只接d1连接GND，d3连接5v，d4连接PWM功能的管脚，本实验我们用pin8。lens透镜约6 个月一次清洁一次，在做镜片表面清洁时，请不要 使用有机溶剂或洗洁剂，请不要用硬物擦伤，划伤镜片表面。 有关镜片表面的清洁，可以用棉棒醮上洁净水擦拭后，再用干燥的棉棒擦拭。
         Microduino UNO是一款设计非常新颖的Arduino产品，它可以灵活的更换核心，使原来的管脚赋予新的功能和活力。譬如笔者使用了Microduino core+核心，PIN0、1就是Serial；另外PIN2、3就是Serial1了，支持六路PWM输出端口，分别为7，8，9，10，22和23。UNO购买地址，core+购买地址，FT232RL购买地址。
  

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一楼代码

1. /*
   
2. 作者：topdog
   
3. 时间：2014年9月21日
   
4. 使用器材：Microduino UNO;CORE+;FT232RL；APM灰尘传感器.
   
5. 接线：   UNO                  APM
   
6. 1，        GND                  D1
   
7. 2，        5V                   D3
   
8. 3，        PIN8                 D4
   
9. */
   
10. 
    
11. int pin = 8;
    
12. int sampling=1;
    
13. unsigned long duration;//持续时间
    
14. unsigned long starttime;
    
15. unsigned long sampletime_ms = 30000;//抽样时间 30*1000 30秒就是30000毫秒（ms）
    
16. unsigned long lowpulseoccupancy = 0; //low pulse occupancy 占有率
    
17. float ratio = 0;//比率
    
18. float concentration = 0;//浓度
    
19. const float pm25coef=0.00207916725464941;//浓度换算成ug/m^3
    
20. unsigned long pm25val;
    
21. 
    
22. 
    
23. void setup() {
    
24.   Serial.begin(9600);
    
25.   pinMode(8,INPUT);
    
26.   starttime = millis();
    
27. }
    
28. 
    
29. void loop() {  
    
30.   if(sampling==1)
    
31.   {
    
32.     duration = pulseIn(pin, LOW);
    
33.     lowpulseoccupancy = lowpulseoccupancy+duration;
    
34. 
    
35.     if ((millis()-starttime) > sampletime_ms)
    
36.    {
    
37.     ratio = lowpulseoccupancy/(sampletime_ms*10.0);  // Integer percentage 0=>100 整数百分比
    
38.     concentration = 1.1*pow(ratio,3)-3.8*pow(ratio,2)+520*ratio+0.62; // using spec sheet curve使用说明书曲线
    
39.     pm25val=pm25coef*concentration;
    
40.    
    
41.     Serial.print("lowpulseoccupancy=");
    
42.     Serial.print(lowpulseoccupancy);
    
43.     Serial.print(",");
    
44.     Serial.print("ratio=");
    
45.     Serial.print(ratio);
    
46.     Serial.print(",");
    
47.     Serial.print("concentration=");
    
48.     Serial.println(concentration);
    
49.    
    
50.     Serial.print("PM2.5=");
    
51.     Serial.print(pm25val);
    
52.     Serial.println("ug/m^3");
    
53.    
    
54.     lowpulseoccupancy = 0;  //复位
    
55.     starttime = millis();  
    
56.   }
    
57. }
    
58. }
    

复制代码

topdog

二楼说明，原理阐述以后就是代码的实现，本程序主要应用Arduino的PWM的功能。特别是pulseIn()脉冲宽度测量函数。本实验中使用duration = pulseIn(pin, LOW);读取PIN8引脚的脉冲LOW。如果value是LOW，pulseIn()会等待引脚变为LOW，开始计时，再等待引脚变为HIGH并停止计时。返回脉冲的长度，单位微秒,默认为1ms。如果在指定的时间内无脉冲函数返回。 此函数的计时功能由经验决定，长时间的脉冲计时可能会出错。计时范围从10微秒至3分钟。大家要根据实际情况调整。（1秒=1000毫秒=1000000微秒）

topdog

三楼串口数据显示的实验结果。笔者特意吸了支烟来看传感器的反映，第一行pm2.5为0，随着香烟烟雾的迷茫数据逐步升高，等烟灭了，pm2.5数值逐步回落。大家可以参照上海pm2.5官方发布的网址的数据对比一下实验结果。当然我们还可以结合OLED，sd卡模块做成手持设备，或者增加无线模块把数据上传网站。实现更多的功能。

那么今天就交流到这里，有不恰当的地方请大家指正。

zzzddd9000

我喜欢这篇文章，写作简洁明快，整个应用的传感器和所用到的mcu，软件完整的提供出来，想模仿制作就方便得多，我一直想做一个空气监测的应用，因为对传感器的选择，和使用感到无从下手，看了这篇文章后决定也模仿楼主的方法制作一个，还请楼主多加帮助。谢谢

井底添蛙

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huang1234

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wasdylb

Good {:soso_e179:}

Super169

我也買了一個 PPD42NS, 測量的結果就跟你的差不多, 同一地方, 變化非常大.
就以你的結果為例, concentration 的變化由 52.40 至 16779.27, 相信也是在同一地方吧, 但短時間內就有 三百多倍的變化了.




用來量度的話, 應該相信 52.40 還是 16779.27, 還是取平均數?
細心看數字的變化, 非一般濾波可以找出結果.

測量的目的應該是要找出指標的數值吧, 否則測量儀器就顯得沒價值了, 跟隨機數沒分別.
由於樓主加入了吐煙的變化, 跟我的可能不同.

但樓主有試過不吐煙, 在密閉的室內測試, 結果會是如何?

iascchen

赞赞赞赞，内容很丰富啊

topdog

Super169 发表于 2014-9-21 20:58
我也買了一個 PPD42NS, 測量的結果就跟你的差不多, 同一地方, 變化非常大.
就以你的結果為例, concentrati ...

我的测量环境是在桌面，空气浓度的变化剧烈是可能的。如果那个盒子扣住传感器，有剧烈波动是不正常的。

topdog

Super169 发表于 2014-9-21 20:58
我也買了一個 PPD42NS, 測量的結果就跟你的差不多, 同一地方, 變化非常大.
就以你的結果為例, concentrati ...

实验数据表明的是吸烟的环境，我吸了口烟碰到传感器上，反应是剧烈的，而且出现了波峰。我和@问天鼓讨论过是否要添加滤波程序的问题，结论是没有必要。lowpulseoccupancy = lowpulseoccupancy+duration;也已经起到了一定的反馈作用。

darkorigin

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Super169

topdog 发表于 2014-9-21 21:16
实验数据表明的是吸烟的环境，我吸了口烟碰到传感器上，反应是剧烈的，而且出现了波峰。我和@问天鼓讨论过 ...

沒有正常的數據變化資料, 很難確定吐煙後的影響.  
正如我的情況, 在沒其他因素下, 在幾近密閉的室內, 也會有數十倍的變化.

請問 如果你不向它吐煙, 放在沒其他因素影響的室內, 讓它量度室內的空氣情況, 會有多大的變化?

wasdpkj

很详细 赞一个