灰塵傳感器作為輸入到Arduino兼容板的輸入開(kāi)源

描述

在開(kāi)始項(xiàng)目之前...

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如果您想制作空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器，或者想嘗試空氣質(zhì)量傳感器，或者只是對(duì)可用于與 Arduino 接口的各種傳感器感到好奇，那么這個(gè)項(xiàng)目應(yīng)該非常適合您。它主要涉及一個(gè)灰塵傳感器作為輸入到 Arduino 兼容板的輸入。這種特殊的傳感器在外殼內(nèi)的多個(gè)組件上運(yùn)行，例如：紅外 LED、一組鏡頭、光電二極管檢測(cè)器和電磁屏蔽。所有這些部分協(xié)同工作，通過(guò)測(cè)量灰塵濃度來(lái)讀取空氣質(zhì)量。大氣中的顆粒物水平（PM 水平）是通過(guò)計(jì)算給定時(shí)間單位中的低脈沖占用時(shí)間（LPO 時(shí)間）來(lái)測(cè)量的，其中 LPO 時(shí)間與 PM 濃度成正比。所以，該傳感器可以為空氣凈化器系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)，在該系統(tǒng)中，它可以響應(yīng)直徑小于 1μm 的 PM 水平。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，您需要的部件包括：

• 1 Grove - 灰塵傳感器 (PPD42NS)
• 1 Arduino（本例使用Seeeduino v4.2）
• 3 根跳線（公對(duì)公）
• 1 個(gè) USB 數(shù)據(jù)線（取決于 Arduino）

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安裝電路

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這個(gè)項(xiàng)目的電路非常簡(jiǎn)單，你甚至根本不需要面包板。輸入灰塵傳感器通過(guò)三根跳線直接連接到 Arduino 微控制器。作為開(kāi)始前的預(yù)防措施，請(qǐng)通過(guò) Arduino 移除任何電源。然后，通過(guò) JST 連接器將灰塵傳感器上的黃線（信號(hào)）連接到 Arduino 板上的 D8（數(shù)字引腳 8）。之后，將傳感器 JST 連接器的紅線 (VCC/+) 連接到 Arduino 電源引腳行上的 5v（+5 伏）。最后，將 Grove Dust Sensor 的黑線 (GND/-) 再次通過(guò) JST 連接到 Arduino 的 GND (-) 引腳之一。這就是關(guān)于這個(gè)項(xiàng)目的硬件設(shè)置！

關(guān)于代碼

該代碼由多個(gè)函數(shù)組成，這在 Arduino 中非常有用，尤其是在處理復(fù)雜的傳感器和接口時(shí)。此代碼首先聲明此傳感器的引腳，即 D8（數(shù)字引腳 8）為整數(shù)。對(duì)于接下來(lái)的兩行，我們聲明擴(kuò)展大小變量?jī)H用于數(shù)字存儲(chǔ)。稍后可以使用它為該變量分配值或讀數(shù)。我們可以將數(shù)據(jù)寫(xiě)入和存儲(chǔ)在無(wú)符號(hào)長(zhǎng)變量中，例如來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)、數(shù)學(xué)計(jì)算、隨時(shí)間變化的讀數(shù)等。這兩行中的變量是：?持續(xù)時(shí)間和?開(kāi)始時(shí)間。繼續(xù)前進(jìn)，還有另外兩個(gè)無(wú)符號(hào)長(zhǎng)變量，當(dāng)前分配了一個(gè)讀數(shù)（sampletime_ms和 lowpulseoccupancy)，它將在代碼中進(jìn)一步使用。這些變量的好處是它們可以攜帶更多數(shù)據(jù)，因?yàn)樗鼈兙哂袕V泛的規(guī)模，被證明在收集數(shù)據(jù)方面很有用。以下?浮點(diǎn)?變量（比率?和濃度）用于十進(jìn)制數(shù)，因此在聲明了預(yù)設(shè)值的情況下，它可用于稍后在此草圖中讀取十進(jìn)制數(shù)。現(xiàn)在，我們進(jìn)入void 設(shè)置?部分，從設(shè)置串行通信開(kāi)始，以 9600 波特的速率從傳感器輸出數(shù)據(jù)。接下來(lái)是下一行，我們將 D8（數(shù)字引腳 8）設(shè)置為輸入引腳，以便將來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送到 Arduino 微控制器。之后，我們命令變量 ?starttime， 以毫秒為單位讀取當(dāng)前時(shí)間，以便變量可以參與計(jì)時(shí)，更進(jìn)一步。這就是設(shè)置部分，現(xiàn)在是時(shí)候進(jìn)入void循環(huán)部分了。void 循環(huán)的第一行?是高級(jí) I/O 函數(shù)之一，它讀取脈沖，無(wú)論是 HIGH 還是 LOW（1 或 0）。在此代碼中，pulseIn函數(shù)設(shè)置為 LOW，因此該函數(shù)將開(kāi)始計(jì)時(shí) LOW 脈沖，直到它變?yōu)?HIGH。在該函數(shù)之后，收集的時(shí)間將分配給持續(xù)時(shí)間的無(wú)符號(hào)長(zhǎng)變量，以微秒為單位讀取時(shí)間。現(xiàn)在，我們聲明變量lowpulseoccupancy 讀取它自己的讀數(shù)，加上變量duration的讀數(shù)。現(xiàn)在我們已經(jīng)來(lái)到了代碼的主要部分，我們?cè)谶@里計(jì)算原始數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為我們可以讀取的單位。if 語(yǔ)句說(shuō)，如果變量starttime減去當(dāng)前的計(jì)數(shù)時(shí)間，大于或等于變量sampletime_ms的值（2000 毫秒），則它被編程為執(zhí)行if 語(yǔ)句下面的其余代碼。隨后，我們利用我們過(guò)去聲明的變量之一，通過(guò)使用變量ratio?將其分配給一個(gè)值，即lowpulseoccupancy， ?我們遇到了，并且，通過(guò)一點(diǎn)數(shù)學(xué)，我們可以為該變量分配一個(gè)新的讀數(shù)ratio。因此，variable ratio等于lowpulseoccupancy（添加到變量duration的讀數(shù)中）除以變量sampletime_ms?乘以 10，得到整數(shù)百分比。隨后，我們將計(jì)算出的值轉(zhuǎn)換為單位pcs/0.01cf。我們將為此使用的變量將被命名為?濃度。開(kāi)始，濃度由 1.1 乘以可變比率的值組成 ?到 3 的冪。然后，將該連續(xù)方程減去 3.8，乘以可變比率?的 2 次冪。再將其加上 520，再次乘以可變比率，最后，將連續(xù)讀數(shù)相加到 0.62。草圖中的pow()函數(shù)用于將整數(shù)、值或變量提升到其他事物的冪。當(dāng)我們結(jié)束這段代碼時(shí)，我們將讀數(shù)打印到串行監(jiān)視器中，在我們打印變量濃度之前，在串行監(jiān)視器上使用短語(yǔ)“ Concentration = ” ，因?yàn)樵撟兞繉?lái)自傳感器的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為合適的測(cè)量單位。此外，在串行監(jiān)視器的同一行上，我們打印該值的單位 (pcs/0.01cf) 以完全結(jié)束讀數(shù)。因此，串行監(jiān)視器上的最終讀數(shù)將顯示為“濃度 = （讀數(shù)） pcs/0.01cf”。最后，變量lowpulseoccupancy 重置為 0，以便根據(jù)void 循環(huán)獲得新的讀數(shù)，以及變量starttime（當(dāng)前時(shí)間）。最后，這些行包含了我們的代碼，它的長(zhǎng)度很短，但是當(dāng)它被剝離時(shí)很復(fù)雜。

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