制作一個PM2.5測試儀

材料準備

PM2.5粉塵傳感器1個

TPYBoard v102開發板1塊

5110顯示屏或者oled顯示屏1塊

杜邦線若干

PM2.5粉塵傳感器工作原理

PM2.5粉塵傳感器

PM2.5粉塵傳感器的工作原理是根據光的散射原理來開發的，微粒和分子在光的照射下會產生光的散射現象，與此同時，還吸收部分照射光的能量。

當一束平行單色光入射到被測顆粒場時，會受到顆粒周圍散射和吸收的影響，光強將被衰減。如此一來便可求得入射光通過待測濃度場的相對衰減率。而相對衰減率的大小基本上能線性反應待測場灰塵的相對濃度。光強的大小和經光電轉換的電信號強弱成正比，通過測得電信號就可以求得相對衰減率，進而就可以測定待測場里灰塵的濃度。在傳感器的中間有一個洞，這個洞可以讓空氣在里面流通。在洞的兩個邊緣 ，一面安裝有一個激光發射器，另一面安裝有激光接收器。這樣一來，空氣流過這個小洞，空氣里的顆粒物呢就會擋住激光，從而產生散射，另一面的接收器，是依據接收到的激光強度來發出不同的信號的（其實就是輸出不同的電壓值）。這樣一來，空氣里的顆粒物越多，輸出的電壓越高，顆粒物越少，輸出的電壓越低。

內部結構如圖內部結構仿真圖所示：

PM2.5粉塵傳感器傳感器數據處理

上面說了傳感器的原理，接下來就說說它傳出來的信號和對于接收到的信號的計算吧。

這個傳感器的輸出數據是靠串口進行傳輸的，傳感器會通過串口每10ms不到（一般3～4ms）發送一個數據，數據的類型大致是個“0X00”這樣的16進制的數據。每次的數據會以“0XAA”作為起始端，以“0XFF”作為結束端。共7個數據位，7個數據位中包含了起始位，結束位，數據高位，數據低位，數據高校驗位，數據低校驗位和校驗位（校驗位是怎樣計算出來的，下面會講到）。數據格式大致如下：

其中校驗位長度=Vout（H）+Vout（L）+Vref（H）+Vref（L）的長度。

數據的組成一共是有7個數據位，但是只有Vout（H）和Vout（L）這兩個數據才是我們真正所需要的。我們需要依照這兩個數據算出來串口輸出的數字數據，從而通過數模轉換公式來計算出輸出的電壓。進一步的通過比例系數計算出空氣中顆粒物的數量。下面來說一下怎么計算。

傳感器輸出的數據分為高位和低位，其中呢Vout（H）為高位，Vout（L）為低位。因為串口傳進來的Vout（H）和Vout（L）是16進制的，第一步先轉化成10進制的（這個大家都會，不多說了）。然后根據這兩個輸出值的10進制數計算出串口輸出數值的電壓。

公式如下（其中Vout（H）和Vout（L）是已轉化為10進制的）：

Vout=（Vout（H）*256+Vout（L））/1024*5

這樣就算出來了他輸出出來的電壓了，再根據比例系數A，就可以計算出空氣中的顆粒物的值了。（A的值一般是在800到1000，具體的數值還要根據你買到的傳感器的精度，準確度和誤差值進行確定。我現在用的是800。）

PM2.5檢測儀整體接線方法

下面我們將PM2.5粉塵傳感器和5110顯示屏與PTYBoard連接起來：

硬件接線圖