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(chǎn)生不少。想知道大范圍的空氣質(zhì)量可以關(guān)注環(huán)保部、美使館發(fā)布的PM2.5指數(shù)，想知道身邊小范圍的空氣質(zhì)量就只能望天？還是用Arduino DIY一個(gè)家庭空氣質(zhì)量采集器，讓數(shù)據(jù)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(jìn)行了翻譯，并基于原文中的原理，制作出了自己的空氣質(zhì)量檢測器。

目錄

1 譯文1.1 材料1.2 檢測1.3 實(shí)現(xiàn)流程1.4 采樣流程1.5 測試和校準(zhǔn)1.6 結(jié)論2 制作

譯文

因?yàn)檫^敏和哮喘，我特別關(guān)心室內(nèi)和室外的空氣質(zhì)量。我使用Quadrafire木炭火爐——一個(gè)應(yīng)該是比較干凈的柴爐做 飯，打算看看它對我家中的室內(nèi)空氣質(zhì)量（灰塵）和室外空氣質(zhì)量（煙）的影響。紐約州在多個(gè)地方監(jiān)控空氣質(zhì)量；認(rèn)證的過敏和哮喘顧問在紐約州的Albany 發(fā)布空氣污染指數(shù)，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?wù)擃w粒污染。我有幾個(gè)氣象站在收集數(shù)據(jù)（放在weather underground上面）。

1.1 材料

6針的 mini TE接口 $2夏普光學(xué)粉塵傳感器 GP2Y1010AUoF $12Arduino Uno Ethernet $659VDC電壓 $7Davis 屏蔽罩（紅外屏蔽罩） $67.540毫米風(fēng)扇 $13

1.2 檢測

290刀的 Dolys “DC1100 Pro Air Quality”是一個(gè)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(yīng)該可以看到細(xì)菌和霉菌。

高一點(diǎn)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(shù)，本設(shè)備能保存長達(dá)30天的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。

我購買了一個(gè)帶有PC接口的產(chǎn)品，并把它連接到了Arduino ethernet板上，這樣我就能自動的發(fā)送數(shù)據(jù)到Pachube了。如果空氣質(zhì)量有問題，我的手機(jī)就能收到通過Twitter發(fā)布的報(bào)警信息。

這個(gè)產(chǎn)品非常的靈敏。它可以非常容易的檢測到走過地毯時(shí)掀起的灰塵，或者是炒菜時(shí)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(shí)候大家都休息了，讀數(shù)會非常的低。你也能看到在中午的時(shí)候我女兒炒菜，數(shù)據(jù)會特別高，并且要花很長的時(shí)間才會逐漸降低。

1.3 實(shí)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(diǎn)亮連接到pin2 的LED，過0.28毫秒，對連接到A0的模塊Vo進(jìn)行采樣

2.過0.04毫秒，關(guān)閉LED，并且等待9.680毫秒。

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

Sharp pin 1 (V-LED) => 5V (通過一個(gè)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(gè)小型的40毫米風(fēng)扇保證空氣能夠被送到夏普傳感器中，可能并沒有必要，因?yàn)槲覍⒁粋€(gè)傳感器安裝到了防護(hù)罩內(nèi)，所以希望確認(rèn)能看到有粉塵飛入。

1.5 測試和校準(zhǔn)

使用烤盤進(jìn)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(gè)圖片僅僅從0.5V才有對應(yīng)數(shù)據(jù)，而我的大部分試驗(yàn)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(shù)據(jù)，并得出了一個(gè)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(guān)系圖。

我非常想 了解這個(gè)便宜的夏普傳感器的靈敏度，并建立起輸出電壓與顆粒數(shù)量的對應(yīng)關(guān)系，下面我搞了一個(gè)實(shí)驗(yàn)（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(gè)稍長時(shí)間的實(shí)驗(yàn)。在我女兒做完午餐后，我決定做一個(gè)”pan cake“ (松餅) 實(shí)驗(yàn)。你有沒有注意到當(dāng)在一個(gè)老式的鑄鐵鍋用黃油做松餅的時(shí)候，滿屋子都是煙？我同時(shí)將夏普傳感器與專業(yè)的Dylos DC1100的讀數(shù)同步上傳到Pachube上，這樣我就可以進(jìn)行對兩個(gè)傳感器的對比和校準(zhǔn)了。

從上面看出兩個(gè)圖有驚人的相似之處。使用一個(gè)簡單的補(bǔ)償和倍增因數(shù)將兩組數(shù)據(jù)疊加到一起看看效果：

(V-0.0356)*120000

有趣的是，Dylos公司有個(gè)列表來評估您的空氣質(zhì)量與住宅環(huán)境的關(guān)系。

由于我們做的“烤松餅”實(shí)驗(yàn)事實(shí)上超過了常見標(biāo)準(zhǔn)達(dá)50倍。所以夏普傳感器對非常小的顆粒讀數(shù)的準(zhǔn)確性和靈敏度可能還需要一些驗(yàn)證。

空氣質(zhì)量圖：小顆粒讀數(shù)（大于0.5微米）

3000 + = 很差很差

1050-3000 = 差

300-1050 = 還行

150-300 = 好

75-150 = 非常好

0-75 = 棒極了

1.6 結(jié)論

用戶也可以通過互聯(lián)網(wǎng)社區(qū)來分享其他的數(shù)據(jù)。比如，Weather Underground就是一個(gè)很好的分享我的氣象站信息的地方。而StrikeStar是一個(gè)很好的處理光照傳感器數(shù)據(jù)并生成實(shí)時(shí)地圖的好地方。

Pachube”發(fā)音 Patch-bay“ 將人與機(jī)器相連，與應(yīng)用相連，與物聯(lián)網(wǎng)相連。作為一個(gè)基于web的服務(wù)，整合全球的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， Pachube賦予人們分享數(shù)據(jù)，合作，并利用周邊世界數(shù)據(jù)的能力。

我的Dylos 空氣質(zhì)量和夏普空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)一直在上傳到Pachube上。它提供了一個(gè)簡單的HTTP接口，能讓你將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，并生成數(shù)據(jù)圖表，引用到你自己的網(wǎng)站上。

參考文獻(xiàn)文章Lecture on Aerosol Light Scattering and Cloud NucleationinAir: Sharing Indoor Air Quality Measurements and VisualizationsDevelopment of a low-cost device for observing indoor particle levels associated with source activities in the homeAir Egg Particle discussion

Sharp Sensor

Sharp GP2Y1010AU0F Spec sheetSharp Dust Sensor and Arduino

Dylos

DC1100 Pro Air QualityHVAC Talk about DC1100

Grove Dust Sensor

Dust sensor specSeed Grove Dust SensorGrove Dust sensor Wiki

聲明：

本項(xiàng)目僅僅是用于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。用戶需要自行承?dān)組裝，安裝，使用的義務(wù)。提供的電路設(shè)計(jì)沒有任何的保證，作者也不保證設(shè)備將在任何特定場合下正常工作。不要用于可能設(shè)備故障可能造成安全事故的場合。該設(shè)計(jì)文檔僅僅提供給非商業(yè)的應(yīng)用場景。

制作

基于以上原理，我們制作了這個(gè)盒子。該盒子的制作人是來自北京聯(lián)合大學(xué)的張老師，張老師決定公開所有的設(shè)計(jì)和代碼，來方便更多的人能夠進(jìn)行改進(jìn)，做出更好的東西來。

我們覺得，這個(gè)盒子能夠讓廣大的創(chuàng)客朋友們能很快的使用起Yeelink來，而且不需要花費(fèi)太多的鈔票，而且，自己不去做Hack，也能放在家里當(dāng)一個(gè)非常準(zhǔn)的電子表使用哦。

功能如下：

插上網(wǎng)線即可使用，自動獲取IP并連入Yeelink平臺可以顯示當(dāng)前的精確時(shí)間（從UTC時(shí)間服務(wù)器獲取），無須對表可以讀取當(dāng)前的溫濕度信息并顯示可以讀取當(dāng)前環(huán)境的可吸入顆粒指數(shù)?？梢訦ack，隨意的燒寫板子，兼容Arduino程序可以自己擴(kuò)展新功能

未來計(jì)劃增加的功能（需要您懂如何下載Arduino程序）

讀取weibo消息數(shù)量與微信，人人等交互。自己擴(kuò)展想要的傳感器

它給您的好處，我覺得有以下幾條：

低成本，可聯(lián)網(wǎng)，帶殼子，帶LCD的arduino，適合交付小型的項(xiàng)目?？梢援?dāng)Android nano + ENC網(wǎng)卡 + LCD用、滿足一定的交互性。非常豐富的使用和范例文檔（正在做…）。能夠使用Yeelink平臺上面的所有資源。

這個(gè)項(xiàng)目正在測量我們辦公室的一些數(shù)據(jù)（貌似我們屋里面粉塵還不少？）

下面貼一下該盒子的全部資料（點(diǎn)擊下載），歡迎大家吐槽，各類不爽可以新浪微博@Yeelink姜工。

如何使用：

1. 將ethercard，dht，Time等庫解壓并拷貝到Libaries目錄下面，解壓到同名目錄下。

2. 將YeelinkClient目錄拷貝下去，改掉 deviceId， SensorID， ApiKey這三個(gè)參數(shù)，修改成你的東西...

3. 點(diǎn)對號編譯，下載程序就搞定了。

灰塵傳感器DSM501.pdf

Time.rar

ethercard.rar

dht.rar

YeelinkClient.rar