牛人DIY:關(guān)注空氣質(zhì)量 自制Arduino檢測器
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 實現(xiàn)流程1.4 采樣流程1.5 測試和校準1.6 結(jié)論2 制作譯文
因為過敏和哮喘，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——一個應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。紐約州在多個地方監(jiān)控空氣質(zhì)量；認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）談論顆粒污染。我有幾個氣象站在收集數(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毫米風扇 $131.2 檢測
290刀的 Dolys “DC1100 Pro Air Quality”是一個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）應該可以看到細菌和霉菌。
高一點的通道（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)，本設備能保存長達30天的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。
我購買了一個帶有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，我的手機就能收到通過Twitter發(fā)布的報警信息。
這個產(chǎn)品非常的靈敏。它可以非常容易的檢測到走過地毯時掀起的灰塵，或者是炒菜時候的煙。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候我女兒炒菜，數(shù)據(jù)會特別高，并且要花很長的時間才會逐漸降低。
1.3 實現(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.點亮連接到pin2 的LED，過0.28毫秒，對連接到A0的模塊Vo進行采樣
2.過0.04毫秒，關(guān)閉LED，并且等待9.680毫秒。
這個10毫秒的采樣周期會不停的進行重復，代碼可以參考 arduino Source Code
Sharp pin 1 (V-LED) => 5V (通過一個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
我使用了一個小型的40毫米風扇保證空氣能夠被送到夏普傳感器中，可能并沒有必要，因為我將一個傳感器安裝到了防護罩內(nèi)，所以希望確認能看到有粉塵飛入。
1.5 測試和校準
使用烤盤進行測試。
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。但是這個圖片僅僅從0.5V才有對應數(shù)據(jù)，而我的大部分試驗中，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)量的對應關(guān)系，下面我搞了一個實驗（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，就做了一個稍長時間的實驗。在我女兒做完午餐后，我決定做一個”pan cake“ (松餅) 實驗。你有沒有注意到當在一個老式的鑄鐵鍋用黃油做松餅的時候，滿屋子都是煙？我同時將夏普傳感器與專業(yè)的Dylos DC1100的讀數(shù)同步上傳到Pachube上，這樣我就可以進行對兩個傳感器的對比和校準了。
從上面看出兩個圖有驚人的相似之處。使用一個簡單的補償和倍增因數(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”實驗事實上超過了常見標準達50倍。所以夏普傳感器對非常小的顆粒讀數(shù)的準確性和靈敏度可能還需要一些驗證。
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就是一個很好的分享我的氣象站信息的地方。而StrikeStar是一個很好的處理光照傳感器數(shù)據(jù)并生成實時地圖的好地方。
Pachube”發(fā)音 Patch-bay“ 將人與機器相連，與應用相連，與物聯(lián)網(wǎng)相連。作為一個基于web的服務，整合全球的實時數(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。它提供了一個簡單的HTTP接口，能讓你將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務器，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 discussionSharp Sensor
Sharp GP2Y1010AU0F Spec sheetSharp Dust Sensor and ArduinoDylos
DC1100 Pro Air QualityHVAC Talk about DC1100Grove Dust Sensor
Dust sensor specSeed Grove Dust SensorGrove Dust sensor Wiki聲明：
本項目僅僅是用于實驗目的。用戶需要自行承擔組裝，安裝，使用的義務。提供的電路設計沒有任何的保證，作者也不保證設備將在任何特定場合下正常工作。不要用于可能設備故障可能造成安全事故的場合。該設計文檔僅僅提供給非商業(yè)的應用場景。
制作
基于以上原理，我們制作了這個盒子。該盒子的制作人是來自北京聯(lián)合大學的張老師，張老師決定公開所有的設計和代碼，來方便更多的人能夠進行改進，做出更好的東西來。
我們覺得，這個盒子能夠讓廣大的創(chuàng)客朋友們能很快的使用起Yeelink來，而且不需要花費太多的鈔票，而且，自己不去做Hack，也能放在家里當一個非常準的電子表使用哦。
功能如下：
插上網(wǎng)線即可使用，自動獲取IP并連入Yeelink平臺可以顯示當前的精確時間（從UTC時間服務器獲?。瑹o須對表可以讀取當前的溫濕度信息并顯示可以讀取當前環(huán)境的可吸入顆粒指數(shù)?？梢訦ack，隨意的燒寫板子，兼容Arduino程序可以自己擴展新功能未來計劃增加的功能（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，適合交付小型的項目?？梢援擜ndroid 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。這個項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這三個參數(shù)，修改成你的東西...
3. 點對號編譯，下載程序就搞定了。
灰塵傳感器DSM501.pdf
Time.rar
ethercard.rar
dht.rar
YeelinkClient.rar
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