【電源網】空氣中的顆粒污染物，除了工廠、汽車的排放，日常生活也會產生不少。想知道大范圍的空氣質量可以關注環保部、美使館發布的PM2.5指數，想知道身邊小范圍的空氣質量就只能望天?還是用Arduino DIY一個家庭空氣質量采集器，讓數據說話吧!

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量檢測器。

目錄

◆1 譯文

◆1.1 材料

◆1.2 檢測

◆1.3 實現流程

◆1.4 采樣流程

◆1.5 測試和校準

◆1.6 結論

◆2 制作

譯文

因為過敏和哮喘，我特別關心室內和室外的空氣質量。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空氣質量(灰塵)和室外空氣質量(煙)的影響。紐約州在多個地方監控空氣質量;認證的過敏和哮喘顧問在紐約州的Albany發布空氣污染指數，美國肺協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據(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 $12

◆Arduino Uno Ethernet $65

◆9VDC電壓 $7

◆Davis 屏蔽罩(紅外屏蔽罩) $67.5

◆40毫米風扇 $13

1.2 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顯示器持續的顯示小通道和大通道的長條圖和讀數，本設備能保存長達30天的空氣質量數據。

我購買了一個帶有PC接口的產品，并把它連接到了Arduino ethernet板上，這樣我就能自動的發送數據到Pachube了。如果空氣質量有問題，我的手機就能收到通過Twitter發布的報警信息。

這個產品非常的靈敏。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，讀數會非常的低。你也能看到在中午的時候我女兒炒菜，數據會特別高，并且要花很長的時間才會逐漸降低。

1.3 實現流程

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，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 ，就會發現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才有對應數據，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據，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量的對應關系，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的Dylos DC1100的讀數同步上傳到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將兩組數據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量與住宅環境的關系。

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的準確性和靈敏度可能還需要一些驗證。

空氣質量圖：小顆粒讀數(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 結論

用戶也可以通過互聯網社區來分享其他的數據。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據并生成實時地圖的好地方。

Pachube”發音 Patch-bay“ 將人與機器相連，與應用相連，與物聯網相連。作為一個基于web的服務，整合全球的實時數據， Pachube賦予人們分享數據，合作，并利用周邊世界數據的能力。

我的Dylos 空氣質量和夏普空氣質量數據一直在上傳到Pachube上。它提供了一個簡單的HTTP接口，能讓你將數據發送到服務器，并生成數據圖表，引用到你自己的網站上。

參考文獻

文章

◆Lecture on Aerosol Light Scattering and Cloud Nucleation

◆inAir： Sharing Indoor Air Quality Measurements and Visualizations

◆Development of a low-cost device for observing indoor particle levels associated with source activities in the home

◆Air Egg Particle discussion

Sharp Sensor

◆Sharp GP2Y1010AU0F Spec sheet

◆Sharp Dust Sensor and Arduino

Dylos

◆DC1100 Pro Air Quality

◆HVAC Talk about DC1100

Grove Dust Sensor

◆Dust sensor spec

◆Seed Grove Dust Sensor

◆Grove 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：

1. 插上網線即可使用，自動獲取IP并連入Yeelink平臺

2. 可以顯示當前的精確時間(從UTC時間服務器獲取)，無須對表

3. 可以讀取當前的溫濕度信息并顯示

4. 可以讀取當前環境的可吸入顆粒指數。

5. 可以Hack，隨意的燒寫板子，兼容Arduino程序

6. 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)

1. 讀取weibo消息數量

2. 與微信，人人等交互。

3. 自己擴展想要的傳感器

它給您的好處，我覺得有以下幾條：

1. 低成本，可聯網，帶殼子，帶LCD的arduino，適合交付小型的項目。

2. 可以當Android nano + ENC網卡 + LCD用、滿足一定的交互性。

3. 非常豐富的使用和范例文檔(正在做…)。

4. 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據(貌似我們屋里面粉塵還不少?)

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，修改成你的東西...

3. 點對號編譯，下載程序就搞定了。