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【Arduino】108種傳感器模塊系列實驗(資料+代碼+圖形+仿真)

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721#
ID:513258 發表于 2019-6-30 09:54 | 只看該作者

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722#
ID:513258 發表于 2019-6-30 10:57 | 只看該作者
關于PM2.5
也稱為細顆粒物,又叫細粒、細顆粒。細顆粒物指環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于 2.5 微米的顆粒物。它能較長時間懸浮于空氣中,其在空氣中含量濃度越高,就代表空氣污染越嚴重。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分,但它對空氣質量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比,PM2.5粒徑小,面積大,活性強,易附帶有毒、有害物質(例如,重金屬、微生物等),且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠,因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。2013年2月,全國科學技術名詞審定委員會將PM2.5的中文名稱命名為細顆粒物。細顆粒物的化學成分主要包括有機碳(OC)、元素碳(EC)、硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽、鈉鹽(Na⁺)等。



02-0.jpg (47.51 KB, 下載次數: 213)

02-0.jpg
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723#
ID:513258 發表于 2019-6-30 11:16 | 只看該作者
PM2.5的危害
PM2.5“超細灰塵”主要來自機動車尾氣塵、燃油塵、硫酸鹽、餐飲油煙塵、建筑水泥塵、煤煙塵和硝酸鹽等,它是霧霾有害細顆粒的重要組成部分。PM2.5雖然不是有毒氣體,但PM2.5因直徑細小,攜帶大量的有毒、有害物質,進入人體會影響健康。PM直徑越細小對人體危害越大,PM2.5能飄到較遠的地方,因此影響范圍較大。此外,PM2.5對人體健康的危害要更大,因為直徑越小,進入呼吸道的部位越深。10μm直徑的顆粒物通常沉積在上呼吸道,2μm以下的可深入到細支氣管和肺泡。細顆粒物進入人體到肺泡后,直接影響肺的通氣功能,使機體容易處在缺氧狀態。而且這種細顆粒物一旦進入肺泡,吸附在肺泡上很難掉落,這種吸附是不可逆的。




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724#
ID:513258 發表于 2019-6-30 11:40 | 只看該作者
目前測量PM2.5的傳感器光學方法有紅外和激光兩種方法,而激光又分為濁度法和粒子計數(激光切割)法。

1. 紅外法和濁度法:
紅外由于光線強度不夠,只能用濁度法測量。所謂濁度法,就是一邊是發射光線,另一邊接收,空氣越渾濁光線損失掉的能量就越大,由此來判定目前的空氣濁度。實際上這種方法是不能夠準確測量PM2.5的,甚至光線的發射、接收部分一旦被靜電吸附的粉塵覆蓋,就會直接導致測量不精準。這種方法做出來的傳感器只能定性測量(可以測出相對多少),不能定量測量(因為數值會飄)。更何況這種方法也區分不出顆粒物的粒徑來,所以凡是用這種傳感器的性能都不會好。目前這一類的傳感器有夏普(一代二代都一樣)、神榮的(小米二代凈化器用的就是這款)、三贏等。

2.激光法和粒子計數法:
相關的文檔很多,就是激光散射的方法,并不是直接測量濁度,這一類的傳感器共同的特點就是離不開風扇(或者用泵吸),因為這種方法空氣如果不流動是測量不到空氣中的懸浮顆粒物的,而且通過數學模型可以大致推算出經過傳感器氣體的例子直接大小,空氣流量等,經過復雜的數學算法,最終得到比較真實的PM2.5數值,這一類傳感器是激光散射,對靜電吸附的灰塵免疫,當然如果用灰塵吧傳感器堵死了,自然也不可能測到。缺點是激光的壽命較短,如果連續運行的話基本上也就一年多的壽命而已,這還是廠家優化算法之后能夠達到的壽命,但在絕大多數場合已經夠用了,而且如果不連續運行,激光的壽命還能夠更長。




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725#
ID:513258 發表于 2019-6-30 13:28 | 只看該作者
模塊主要特性
●5VDC供電
●外形尺寸:59*49*20
●產地:韓國SYHITECH
●體積小,重量輕,便于安裝.
●5V的輸入電路,便于信號處理.
●內藏氣流發生器,可以自行吸引外部大氣.
●保養簡單,可以長期保持傳感器的特性.
●光學原理,能夠探測1微米以上的粉塵粒子
●探測粒子范圍:最大到15000pcs/283ml(1um以上粒子)
●灰塵傳感器DSM501可以感知煙草產生的煙氣和花粉,房屋粉塵等
●兩種輸出模式,解決不同靈敏度使用要求,潔凈環境Vout輸出高電平信號(4V)




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726#
ID:513258 發表于 2019-6-30 14:10 | 只看該作者

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727#
ID:513258 發表于 2019-6-30 14:14 | 只看該作者

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728#
ID:513258 發表于 2019-6-30 14:16 | 只看該作者

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729#
ID:513258 發表于 2019-6-30 14:20 | 只看該作者

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730#
ID:513258 發表于 2019-6-30 15:23 | 只看該作者
DSM501A典型應用: 小家電(控制板),空氣凈化器,空氣清新機,暖通空調,新風系統,環境監控,換氣扇等產品等



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731#
ID:513258 發表于 2019-6-30 15:26 | 只看該作者
模塊構成部分
1、發光二極管(LED)燈
2、探測器
3、信號放大器電路
4、輸出驅動電路1
5、輸出驅動電路2
6、暖氣(加熱空氣回流)



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732#
ID:513258 發表于 2019-6-30 18:23 | 只看該作者
模塊端口
1#  Control 1 控制腳---通過在此腳與GND之間加一個電阻可調整Vout 1的最小粒子檢出水平,調整電阻值可調整Vout 1的靈敏度;
2#  Vout 2 輸出腳2---此腳位為普通輸出腳位,靈敏度已預設定,最小粒子檢出能力為1 μm;
3#  VCC 電源 +5V;
4#  Vout 1 輸出腳 ---此腳位為可調輸出腳位,靈敏度可通過控制腳來調整,默認為Vout 2的2.5倍即最小粒子檢出能力為2.5μm;
5# GND 電源 接地。




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733#
ID:513258 發表于 2019-6-30 18:33 | 只看該作者

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734#
ID:513258 發表于 2019-6-30 18:52 | 只看該作者
實驗接線
DSM501A       Arduino
#3 vcc                 5v
#4 vout1            pin8
#5 GND             GND
實驗僅以#4 Vout1 輸出為例,輸出的數值為PWM脈寬和30秒一周期檢測到的粒子數量。




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735#
ID:513258 發表于 2019-6-30 19:27 | 只看該作者
  1. /*
  2. 【Arduino】66種傳感器模塊系列實驗(43)
  3. 實驗四十三:DSM501A韓國三瀛PM2.5灰塵粉塵傳感器模塊
  4. */

  5. int pin = 8;
  6. unsigned long duration;
  7. unsigned long starttime;
  8. unsigned long sampletime_ms = 30000;
  9. unsigned long lowpulseoccupancy = 0;
  10. float ratio = 0;
  11. float concentration = 0;

  12. void setup() {
  13.   Serial.begin(9600);
  14.   pinMode(8,INPUT);
  15.   starttime = millis();
  16. }

  17. void loop() {
  18.   duration = pulseIn(pin, LOW);
  19.   lowpulseoccupancy = lowpulseoccupancy+duration;

  20.   if ((millis()-starttime) > sampletime_ms)
  21.   {
  22.     ratio = lowpulseoccupancy/(sampletime_ms*10.0);  
  23.     concentration = 1.1*pow(ratio,3)-3.8*pow(ratio,2)+520*ratio+0.62;
  24.     //Serial.print(lowpulseoccupancy);
  25.     // Serial.print(",");
  26.     Serial.print(ratio);
  27.     Serial.print(",");
  28.     Serial.println(concentration);
  29.     lowpulseoccupancy = 0;
  30.     starttime = millis();
  31.   }
  32. }
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736#
ID:513258 發表于 2019-6-30 19:29 | 只看該作者

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737#
ID:513258 發表于 2019-7-1 07:42 | 只看該作者
實驗說明
1、加熱器:模塊內置一個加熱器,熱引起上升氣流使外部空氣流進模塊內部。上電后會預熱60秒左右。
2、檢測的粒子類型:此模塊被設計成可以檢測1μm 以上粒子,如香煙、房屋灰塵、霉菌、花粉、孢子等。
3、安裝:
①必須垂直安裝;
②遠離人工氣流如風扇,如當用于空氣清新機時,風扇的前方和后方都不能安裝,可任選外殼一側安裝,但外殼上要保留通風口以保證外部氣流可以流進來;
③注意安裝時要避免粘性粒子如油類進入模塊,當這種粒子粘在光學部件上將會產生故障。
④當模塊受潮濕將會影響它的正常功能,因此應避免受潮。
4、透鏡:透鏡需要視環境狀況隔一段時間進行清潔,約6 個月一次。清潔時用棉簽一頭醮清水輕擦,然后用另一頭擦干。不可以用酒精等有機溶劑擦拭透鏡。




DSM501A要垂直放
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738#
ID:513258 發表于 2019-7-1 08:14 | 只看該作者
DSM501A模塊穩定后,使用電烙鐵加熱松香的煙霧,進行檢測



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739#
ID:513258 發表于 2019-7-1 08:26 | 只看該作者
串口數值有大幅度的變動,減少了(紅點處)



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740#
ID:513258 發表于 2019-7-1 08:40 | 只看該作者
據網上資料
說DSM501這個是測的PM2.5粉塵的個數,也叫塵埃粒子計數器 ,測出來的數據不是濃度值。如果要測濃度值的話,要買粉塵濃度檢測儀。塵埃粒子計數器 測的單位是 個/升,粉塵濃度是 mg/立方米,完全不同的兩個參數,且不可以轉換。

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741#
ID:513258 發表于 2019-7-1 09:05 | 只看該作者

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742#
ID:513258 發表于 2019-7-1 14:37 | 只看該作者




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743#
ID:513258 發表于 2019-7-1 14:43 | 只看該作者
DSM501A對煙霧還是挺敏感的



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744#
ID:513258 發表于 2019-7-1 14:46 | 只看該作者

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745#
ID:513258 發表于 2019-7-1 14:48 | 只看該作者

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746#
ID:513258 發表于 2019-7-1 14:58 | 只看該作者
手頭有好幾個PM2.5粉塵傳感器,夏普1014的實驗等過段時間再做.......



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747#
ID:513258 發表于 2019-7-1 15:06 | 只看該作者
空氣質量較好情況下接收的實驗數據



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748#
ID:513258 發表于 2019-7-1 15:23 | 只看該作者
實驗四十四:類比霍爾磁性傳感器 KY-035(模擬量)

磁場
是一種看不見、摸不著的特殊物質,磁場不是由原子或分子組成的,但磁場是客觀存在的。磁場具有波粒的輻射特性。磁體周圍存在磁場,磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的,所以兩磁體不用在物理層面接觸就能發生作用。電流、運動電荷、磁體或變化電場周圍空間存在的一種特殊形態的物質。由于磁體的磁性來源于電流,電流是電荷的運動,因而概括地說,磁場是由運動電荷或電場的變化而產生的。用現代物理的觀點來考察,物質中能夠形成電荷的終極成分只有電子(帶單位負電荷)和質子(帶單位正電荷) ,因此負電荷就是帶有過剩電子的點物體,正電荷就是帶有過剩質子的點物體。運動電荷產生磁場的真正場源是運動電子或運動質子所產生的磁場。例如電流所產生的磁場就是在導線中運動的電子所產生的磁場。




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749#
ID:513258 發表于 2019-7-1 16:20 | 只看該作者
霍爾元件
是一種半導體磁電器件,它是利用霍爾效應來進行工作的。早在1879年人們就在金屬中發現了霍爾效應,1910年就有人用鉍制成了霍爾元件,用以測量磁場。但由于這種效應在金屬中十分微弱,當時并沒有引起什么重視。1948年后,由于半導體技術的迅速發展,人們找到了霍爾效應較為顯著的半導體材料——鍺(Ge),接著,在1958年前后,人們又對化合物半導體——銻化銦(InSb)、砷化銦(InAs)進行了大量的研究,并制成了較為滿意的元件。這時霍爾效應以及它所具有的廣泛的應用才受到了人們普遍的重視。




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750#
ID:513258 發表于 2019-7-1 17:00 | 只看該作者

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751#
ID:513258 發表于 2019-7-1 17:04 | 只看該作者
霍爾元件的工作原理
1.磁場中有一個霍爾半導體片,恒定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下,I的電子流在通過霍爾半導體時向一側偏移,使該片在CD方向上產生電位差,這就是所謂的霍爾電壓。
2.霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化,磁場越強,電壓越高,磁場越弱,電壓越低,霍爾電壓值很小,通常只有幾個毫伏,但經集成電路中的放大器放大,就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。
3.若使霍爾集成電路起傳感作用,需要用機械的方法來改變磁感應強度。下圖所示的方法是用一個轉動的葉輪作為控制磁通量的開關,當葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時,磁場偏離集成片,霍爾電壓消失。這樣,霍爾集成電路的輸出電壓的變化,就能表示出葉輪驅動軸的某一位置,利用這一工作原理,可將霍爾集成電路片用作用點火正時傳感器。霍爾效應傳感器屬于被動型傳感器,它要有外加電源才能工作,這一特點使它能檢測轉速低的運轉情況。







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752#
ID:513258 發表于 2019-7-1 17:09 | 只看該作者
許多優點
霍爾元件是一種基于霍爾效應的磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化,可在各種與磁場有關的場合中使用。霍爾器件具有許多優點,結構上比較牢固,體積小巧,重量輕,安裝起來很方便,霍爾元件的功耗普遍很小,所以它的使用壽命很長。除此之外霍爾元件還有功耗小,頻率高(可達1MHZ),耐震動,不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕的優良特點,被廣泛應用于工業、汽車以及消費電子產品中。




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753#
ID:513258 發表于 2019-7-1 17:19 | 只看該作者
我手頭用來做實驗的二只霍爾傳感器模塊,一個巧合,也是偶然發現的,二只原來是不一樣的(上面的字很小),一個是44E,另一個是49E,正好來做不同品種的對比實驗。



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754#
ID:513258 發表于 2019-7-1 17:26 | 只看該作者
查了一下資料
44E屬于單極開關型霍爾,輸出高低電平信號(僅兩個狀態),常用與定位、計數與接近開關。
49E是線性霍爾,輸出模擬電壓信號,隨著磁場的極性和大小變化其輸出電壓相應變化。常用于角度控制、調速應用等。





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755#
ID:513258 發表于 2019-7-1 17:40 | 只看該作者

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756#
ID:513258 發表于 2019-7-1 17:43 | 只看該作者

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757#
ID:513258 發表于 2019-7-1 17:45 | 只看該作者

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758#
ID:513258 發表于 2019-7-1 17:47 | 只看該作者

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759#
ID:513258 發表于 2019-7-1 17:51 | 只看該作者

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760#
ID:513258 發表于 2019-7-1 17:53 | 只看該作者

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