牛人DIY:關注空氣質量 Arduino檢測器（教程）

空氣中的顆粒污染物，除了工廠、汽車的排放，日常生活也會產生不少。想知道大范圍的空氣質量可以關注環(huán)保部、美使館發(fā)布的PM2.5指數，想知道身邊小范圍的空氣質量就只能望天?還是用Arduino DIY一個家庭空氣質量采集器，讓數據說話吧!

本文編譯自 Air Quality Monitoring，原作者為Chris Nafis。DIYer Yeelink姜工對原文進行了翻譯，并基于原文中的原理，制作出了自己的空氣質量檢測器。

目錄

◆1 譯文

◆1.1 材料

◆1.2 檢測

◆1.3 實現(xiàn)流程

◆1.4 采樣流程

◆1.5 測試和校準

◆1.6 結論

◆2 制作

譯文

因為過敏和哮喘，我特別關心室內和室外的空氣質量。我使用Quadrafire木炭火爐——一個應該是比較干凈的柴爐做飯，打算看看它對我家中的室內空氣質量(灰塵)和室外空氣質量(煙)的影響。紐約州在多個地方監(jiān)控空氣質量;認證的過敏和哮喘顧問在紐約州的Albany發(fā)布空氣污染指數，美國肺協(xié)會寫過一篇非常棒的論文叫做《美國的空氣》(State of the AIR)談論顆粒污染。我有幾個氣象站在收集數據(放在weather underground上面)。

1.1 材料

◆6針的 mini TE接口 $2

◆夏普光學粉塵傳感器 GP2Y1010AUoF $12

◆Arduino Uno Ethernet $65

◆9VDC電壓 $7

◆Davis 屏蔽罩(紅外屏蔽罩) $67.5

◆40毫米風扇 $13

1.2 檢測

290刀的 Dolys “DC1100 Pro Air Quality”是一個真正的激光顆粒檢測器，帶兩種不同的測量范圍。小的通道(0.5>微米)應該可以看到細菌和霉菌。

高一點的通道(2.5>微米)可以看到灰塵和花粉。LCD顯示器持續(xù)的顯示小通道和大通道的長條圖和讀數，本設備能保存長達30天的空氣質量數據。

我購買了一個帶有PC接口的產品，并把它連接到了Arduino ethernet板上，這樣我就能自動的發(fā)送數據到Pachube了。如果空氣質量有問題，我的手機就能收到通過Twitter發(fā)布的報警信息。

這個產品非常的靈敏。它可以非常容易的檢測到走過地毯時掀起的灰塵，或者是炒菜時候的煙。下面的圖中你能看到非常有趣的事情。

首先在晚上的時候大家都休息了，讀數會非常的低。你也能看到在中午的時候我女兒炒菜，數據會特別高，并且要花很長的時間才會逐漸降低。

1.3 實現(xiàn)流程

Arduino Ethernet板連接夏普傳感器的圖紙可以參閱 夏普GP2Y1010AU0F的datasheet

1.4 采樣流程

1.點亮連接到pin2 的LED，過0.28毫秒，對連接到A0的模塊Vo進行采樣

2.過0.04毫秒，關閉LED，并且等待9.680毫秒。

這個10毫秒的采樣周期會不停的進行重復，代碼可以參考 arduino Source Code

Sharp pin 1 (V-LED) => 5V (通過一個150歐的電阻連接)

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

我使用了一個小型的40毫米風扇保證空氣能夠被送到夏普傳感器中，可能并沒有必要，因為我將一個傳感器安裝到了防護罩內，所以希望確認能看到有粉塵飛入。

1.5 測試和校準

使用烤盤進行測試。

如果您閱讀 夏普GP2Y1010AU0F的datasheet ，就會發(fā)現(xiàn)圖中提供的顆粒濃度(毫克/平方米)與電壓相對值的比較圖。但是這個圖片僅僅從0.5V才有對應數據，而我的大部分試驗中，電壓值都是相對比較低的。所以我手工輸入該圖中沒有涵蓋的數據，并得出了一個線性方程組來近似模擬出大致的(毫克/平米) 對電壓輸出的關系圖。

我非常想了解這個便宜的夏普傳感器的靈敏度，并建立起輸出電壓與顆粒數量的對應關系，下面我搞了一個實驗(底下的圖片中就是我讓鍋的煙吹過傳感器的效果)。煙霧迅速使得傳感器飽和，就做了一個稍長時間的實驗。在我女兒做完午餐后，我決定做一個”pan cake“ (松餅) 實驗。你有沒有注意到當在一個老式的鑄鐵鍋用黃油做松餅的時候，滿屋子都是煙?我同時將夏普傳感器與專業(yè)的Dylos DC1100的讀數同步上傳到Pachube上，這樣我就可以進行對兩個傳感器的對比和校準了。