Arduino動手做 - 利用GP2Y1010AU0F偵測空氣懸浮微粒汙染PM2.5

近年來，懸浮微粒在空氣汙染的影響上越來越不容忽視

其造成的霧霾天氣不僅讓交通受影響，亦讓許多對空氣品質敏感的過敏患者深受其害

我就是其中一員...

家裡一直都有使用空氣濾淨機

但是這種看不到摸不到的空氣品質難以評估成效或是決定何時該開啟濾淨機

於是找到了這個好東西 ......

 Sharp GP2Y1010AU0F  ,    點我看datasheet

利用LED光源去偵測空氣中懸浮微粒，算是個粗略估計的方法，不會太精確

不過優點就是成本比雷射式的便宜很多

原廠datasheet的電路圖:

腳位的接法如下

接著程式碼的部分是拾人牙慧，並做點修改

int measurePin = 0; //Connect dust sensor to Arduino A0 pin
int ledPower = 2;   //Connect 3 led driver pins of dust sensor to Arduino D2
  
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); // power on the LED
  delayMicroseconds(samplingTime);
  
  voMeasured = analogRead(measurePin); // read the dust value
  
  delayMicroseconds(deltaTime);
  digitalWrite(ledPower,HIGH); // turn the LED off
  delayMicroseconds(sleepTime);
  
  // 0 - 5V mapped to 0 - 1023 integer values
  // recover voltage
  calcVoltage = voMeasured * (5.0 / 1024.0);
  
  // linear eqaution taken from http://www.howmuchsnow.com/arduino/airquality/
  // Chris Nafis (c) 2012
  dustDensity = 0.17 * calcVoltage - 0.1;
  
  Serial.print("Raw Signal Value (0-1023): ");
  Serial.print(voMeasured);
  
  Serial.print(" - Voltage: ");
  Serial.print(calcVoltage);
  
  Serial.print(" - Dust Density: ");
  Serial.print(dustDensity * 1000); // 這裡將數值呈現改成較常用的單位( ug/m3 )
  Serial.println(" ug/m3 ");
  delay(1000);
}

接著上載至arduino就可以在serial monitor看到即時的空氣中懸浮微粒的狀況

若再搭配wifi晶片將數據傳送至Xively就可以像這樣紀錄呈現

Xively的使用方法之後會再寫一篇教學

然後這是同時間氣象局的資料

其實相似度挺高的，當天傍晚懸浮微粒隨著東北季風增強而移入台灣

數值馬上就很明顯的飆高

如果能主動通知至行動裝置達到預警效果就更棒了...找時間再研究研究

20150207update: 

後來因為xively對免費使用者的限制提高所以改成使用開源的thingspeak

簡單的上傳資料呈現範例可以看這篇

Arduno動手做 - 使用Ds18b20監測冰箱溫度並自動上傳數據

然後最近把這感測器裝在arduino nano上發現偶爾會有一些類似雜訊的peak

目前還搞不清楚是arduino問題, 程式問題 or 電路設計問題(因為電路上還有其他元件)

不過我想再arduino程式碼加入篩選雜訊數據的應該可以簡單解決，有更新會再來分享

另外，有網友熱心分享才知道原來sharp這系列已經出了新款GP2Y1050AU0F

所以接法不同，看了datasheet是內建MCU的，輸出似乎會比較精確
有機會入手再來試試

2016/11/26 更新

發現還有網友持續在關心這款感測器，在這邊要給個忠顧，請對感測懸浮微粒有興趣的朋友們改用G3感測器(PMS3003)，或其系列產品，因為雷射技術為基礎的感測器才能真正準確的感測出特定粒徑之懸浮微粒，且幾乎不需要校正即可使用，我在後續的感測專案都已經放棄本文介紹的GP2Y系列感測器了。