### 3.3.8 PM2.5 ダスト検出

#### 3.3.8.1 概要

![Img](./media/top1.png)

PM2.5 ダスト検出では、レーザー式粉塵計を用いて空気中の PM2.5 濃度を測定します。これにより、粒子状物質を継続的にモニターし、その成分を解析することができます。空気力学的直径が 2.5 マイクロメートル未満の粒子を PM2.5 と呼びます。粒子径が小さくなるほど、呼吸器系への吸収率は高くなります。

本プロジェクトでは、micro:bit ボード、PM2.5 ダストセンサー、OLED 表示、加湿（霧化）モジュール、および基板上スピーカーを組み合わせた PM2.5 ダスト検出システムを作成します。PM2.5 ダストセンサーが空気中の PM2.5 粒子を検出し、その値を OLED がリアルタイムで表示します。値が閾値に達するとスピーカーがアラームを鳴らし、加湿モジュールが水霧を噴射して粉塵を抑えます。

![Img](./media/bottom1.png)

#### 3.3.8.2 部品の知識

![Img](./media/2top.png)

**PM2.5 ダストセンサー**

![Img](./media/PM2.5.png)

この PM2.5 ダストセンサーは GP2Y1014AU0F チップを搭載しており、直径 0.8μm を超える極めて微細な粒子（例：タバコの煙）を効果的に検出します。赤外 LED とフォトトランジスタが対角線上に配置され、空気中の塵の反射光を検出します。超低消費電流（最大 20mA、典型 11mA）で、アナログ電圧出力は粉塵濃度に対して線形に変化するため、空気清浄機、空調用空気モニター、PM2.5 検出器などに広く応用されています。

⚠️ **注意: GP2Y1014AU0F チップ搭載の PM2.5 ダストセンサーは、比較的正確な読み取りを得るために通電後少なくとも 30 秒〜2 分のプレヒート時間が必要です。**

**パラメータ:**

- 電源電圧: DC 5 ~ 7V
- 動作電流: 20mA(Max)
- 最小検出粒子径: 0.8μm
- 感度: 0.5V/(0.1mg/m³)
- クリーン空気時の電圧: 0.9V (典型)
- 動作温度: -10℃~65℃

![Img](./media/2bottom.png)

#### 3.3.8.3 必要部品

| ![Img](./media/microbitV2.png)|![Img](./media/ExpansionBoard.png)|![Img](./media/Atomization1.png)|
| :--: | :--: | :--: |
|   micro:bit V2 main board ×1    |        micro:bit shield ×1         |atomization module ×1|
|![Img](./media/PM2.5-1.png)|![Img](./media/OLED.png)| ![Img](./media/AAbattery.png)|
|PM2.5 dust sensor ×1|OLED display ×1 |単3電池(**自分で用意**) ×6|
|![Img](./media/batterycase.png) |![Img](./media/4pin.png)|![Img](./media/3pin.png)|
|battery holder ×1|4 pin wire ×2 |3 pin wire ×1 |
|![Img](./media/usb.png) |  |    |
| micro USB cable ×1 |  |  |

#### 3.3.8.4 配線図

⚠️ **配線時は必ず配線の色に注意してください。**

| PM2.5 dust sensor | wire color | micro:bit shield pin | micro:bit board pin |
| :--: | :--: | :--: | :--: |
| GND | black | G  | G |
| VCC | red | V2 | V |
| LED | blue | 1  | P1 |
| OUT | green | 2  | P2 |

| OLED display | wire color | micro:bit shield pin | micro:bit board pin |
| :--: | :--: | :--: | :--: |
| GND | black | G  | G |
| VCC | red | V2 | V |
| SDA | blue | 20 | P20 |
| SCL | green | 19 | P19 |

| Atomization module | wire color | micro:bit shield pin | micro:bit board pin |
| :--: | :--: | :--: | :--: |
| G | black | G  | G |
| V | red | V2 | V |
| S | yellow | 16 | P16 |

![Img](./media/couj8.png)

#### 3.3.8.5 コードの流れ

![Img](./media/flow-chart-8.png)

#### 3.3.8.6 テスト用コード

⚠️ **if() 条件内の閾値 500 は実際の状況に応じて変更できます。**

**Complete code:**

![Img](./media/couj08.png)

![Img](./media/line1.png)

**簡単な説明:**

① OLED のピクセルを初期化し、OLED をクリアします。5×5 LED マトリクスは ![Img](./media/ab3.png) を表示します。pm2.5_dust の初期値を 0 に設定し、加湿モジュールは初期状態オフにします。

![Img](./media/cou30.png)

② PM2.5 ダストセンサーが読み取った粉塵濃度を pm2.5_dust に代入します。

![Img](./media/cou31.png)

③ OLED に PM2.5 ダストセンサーが読み取った粉塵濃度を表示します。

![Img](./media/cou32.png)

④ 判定処理: if()...else...

検出した PM2.5 粒子の濃度が 500ug/m³ を超えると、5×5 LED マトリクスは ![Img](./media/ab2.png) を表示し、スピーカーがアラームを鳴らします。1 秒後に加湿モジュールが水霧を噴射します。

それ以外の場合は、5×5 LED は ![Img](./media/ab3.png) を表示し、スピーカーは鳴らず、加湿モジュールも作動しません。

![Img](./media/cou33.png)

⑤ 200ms(0.2s) ウェイト。

![Img](./media/cou34.png)

#### 3.3.8.7 テスト結果

![Img](./media/4top.png)

配線を行い micro USB ケーブルで電源を入れた後、外部電源（単3電池 6 本）を接続して十分な電力を確保してください。

Windows 10 用アプリではダウンロードをクリックするだけです。ブラウザの場合は、".hex" ファイルを micro:bit ボードへ送ってください。

テスト用コードを micro:bit ボードにアップロードした後、室内で床を掃く／マッチに火を近づける／紙を少量安全に燃やすなどして明らかな PM2.5 粒子を発生させると、PM2.5 ダストセンサーがそれを検出し、その濃度が OLED にリアルタイムで表示されます。

検出した PM2.5 粒子の濃度が 500ug/m³ を超えると、5×5 LED マトリクスは ![Img](./media/ab2.png) を表示し、スピーカーがアラームを鳴らします。1 秒後に加湿モジュールが水霧を噴射します。そうでない場合は、5×5 LED は ![Img](./media/ab3.png) を表示し、スピーカーは鳴らず、加湿モジュールも作動しません。

|Detected values on OLED| Air quality |
| :--: | :--: |
|0-75 | 非常に良い |
|75-150 | 良好 |
|150-300 | 可 |
|300-1050 | 普通 |
|1050-3000| 悪い |
|3000 + | 非常に悪い |

![Img](./media/dongtu-8.gif)

⚠️ **注意: 実験で使用しているブロック（組立ブロック）はこのキットには含まれていません。**

<span style="color: rgb(0, 209, 0);">(**Tip:** 結果が表示されない場合は、micro:bit ボードのリセットボタンを押してください。)</span>

![Img](./media/4bottom.png)