3.3.8 PM2.5 ダスト検出

3.3.8.1 概要

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。

3.3.8.2 部品の知識

PM2.5 ダストセンサー

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℃

3.3.8.3 必要部品


micro:bit V2 main board ×1	micro:bit shield ×1	atomization module ×1

PM2.5 dust sensor ×1	OLED display ×1	単3電池(自分で用意) ×6

battery holder ×1	4 pin wire ×2	3 pin wire ×1

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

3.3.8.5 コードの流れ

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:

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。

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。

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。

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。

⑤ 200ms(0.2s) ウェイト。

3.3.8.7 テスト結果

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

⚠️ 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。

(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。)