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制作一個PM2.5測試儀

工程師 ? 來源:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 作者:h1654155205.5246 ? 2019-05-19 10:22 ? 次閱讀
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制作一個PM2.5測試儀

材料準(zhǔn)備

PM2.5粉塵傳感器1個

TPYBoard v102開發(fā)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(jù)光的散射原理來開發(fā)的,微粒和分子在光的照射下會產(chǎn)生光的散射現(xiàn)象,與此同時,還吸收部分照射光的能量。

當(dāng)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(qiáng)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(yīng)待測場灰塵的相對濃度。光強(qiáng)的大小和經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電信號強(qiáng)弱成正比,通過測得電信號就可以求得相對衰減率,進(jìn)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(fā)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(chǎn)生散射,另一面的接收器,是依據(jù)接收到的激光強(qiáng)度來發(fā)出不同的信號的(其實(shí)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(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)仿真圖所示:

制作一個PM2.5測試儀

PM2.5粉塵傳感器傳感器數(shù)據(jù)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(jì)算吧。

這個傳感器的輸出數(shù)據(jù)是靠串口進(jìn)行傳輸?shù)?,傳感器會通過串口每10ms不到(一般3~4ms)發(fā)送一個數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的類型大致是個“0X00”這樣的16進(jìn)制的數(shù)據(jù)。每次的數(shù)據(jù)會以“0XAA”作為起始端,以“0XFF”作為結(jié)束端。共7個數(shù)據(jù)位,7個數(shù)據(jù)位中包含了起始位,結(jié)束位,數(shù)據(jù)高位,數(shù)據(jù)低位,數(shù)據(jù)高校驗(yàn)位,數(shù)據(jù)低校驗(yàn)位和校驗(yàn)位(校驗(yàn)位是怎樣計(jì)算出來的,下面會講到)。數(shù)據(jù)格式大致如下:

制作一個PM2.5測試儀

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

數(shù)據(jù)的組成一共是有7個數(shù)據(jù)位,但是只有Vout(H)和Vout(L)這兩個數(shù)據(jù)才是我們真正所需要的。我們需要依照這兩個數(shù)據(jù)算出來串口輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),從而通過數(shù)模轉(zhuǎn)換公式來計(jì)算出輸出的電壓。進(jìn)一步的通過比例系數(shù)計(jì)算出空氣中顆粒物的數(shù)量。下面來說一下怎么計(jì)算。

傳感器輸出的數(shù)據(jù)分為高位和低位,其中呢Vout(H)為高位,Vout(L)為低位。因?yàn)榇趥鬟M(jìn)來的Vout(H)和Vout(L)是16進(jìn)制的,第一步先轉(zhuǎn)化成10進(jìn)制的(這個大家都會,不多說了)。然后根據(jù)這兩個輸出值的10進(jìn)制數(shù)計(jì)算出串口輸出數(shù)值的電壓。

公式如下(其中Vout(H)和Vout(L)是已轉(zhuǎn)化為10進(jìn)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(jù)比例系數(shù)A,就可以計(jì)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(shù)值還要根據(jù)你買到的傳感器的精度,準(zhǔn)確度和誤差值進(jìn)行確定。我現(xiàn)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:

制作一個PM2.5測試儀

硬件接線圖

制作一個PM2.5測試儀

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