3.3.8 PM2.5 Stofdetectie

3.3.8.1 Overzicht

Bij PM2.5-stofdetectie wordt een laser stofmeter gebruikt om de concentratie van PM2.5 in de lucht te meten. Hiermee kan continu de stofconcentratie worden bewaakt terwijl de deeltjes worden verzameld en hun samenstelling geanalyseerd. Deeltjes met een aerodynamische diameter kleiner dan 2,5 micrometer noemen we PM2.5. Hoe kleiner de deeltjesgrootte, hoe groter de opname in het ademhalingssysteem.

In dit project bouwen we een PM2.5-stofdetectiesysteem met een micro:bit board, PM2.5-stofsensor, OLED-display, vernevelingsmodule en de ingebouwde luidspreker. De PM2.5-stofsensor detecteert PM2.5-deeltjes in de lucht en de OLED toont de gedetecteerde PM2.5-waarde in realtime. Wanneer de waarde een drempelwaarde bereikt, geeft de luidspreker alarm en sproeit de vernevelingsmodule waternevel om het stof te verminderen.

3.3.8.2 Componentenkennis

PM2.5 Stofsensor

De PM2.5-stofsensor bevat een GP2Y1014AU0F-chip om zeer fijne deeltjes met een diameter groter dan 0,8μm, zoals sigarettenrook, effectief te detecteren. Hij is uitgerust met een infrarode LED en een fototransistor diagonaal geplaatst om het door stof gereflecteerde licht in de lucht te detecteren. De sensor heeft een zeer laag stroomverbruik (maximaal 20mA, typisch 11mA) en de analoge spanningsuitgang varieert lineair met de stofdichtheid, waardoor hij veel wordt toegepast in luchtreinigers, luchtconditionerluchtmonitoren, PM2.5-detectoren, enz.

⚠️ Opmerking: de PM2.5-stofsensor met GP2Y1014AU0F-chip vereist minimaal 30 seconden tot 2 minuten inschakeltijd voor opwarming om relatief nauwkeurige metingen te verkrijgen.

Parameters:

Voedingsspanning: DC 5 ~ 7V
Bedrijfstroom: 20mA (Max)
Minimale dectecteerbare deeltjeswaarde: 0.8μm
Gevoeligheid: 0.5V/(0.1mg/m³)
Spanning in schone lucht: 0.9V (typisch)
Bedrijfstemperatuur: -10℃~65℃

3.3.8.3 Benodigde componenten


micro:bit V2 main board ×1	micro:bit shield ×1	vernevelingsmodule ×1

PM2.5 dust sensor ×1	OLED display ×1	AA-batterij(zelf mee te brengen) ×6

batterijhouder ×1	4-pin kabel ×2	3-pin kabel ×1

micro USB-kabel ×1

3.3.8.4 Aansluitschema

⚠️ Let bij het aansluiten op de draaddkleur.

PM2.5 dust sensor	wire color	micro:bit shield pin	micro:bit board pin
GND	zwart	G	G
VCC	rood	V2	V
LED	blauw	1	P1
OUT	groen	2	P2

OLED display	wire color	micro:bit shield pin	micro:bit board pin
GND	zwart	G	G
VCC	rood	V2	V
SDA	blauw	20	P20
SCL	groen	19	P19

Vernevelingsmodule	wire color	micro:bit shield pin	micro:bit board pin
G	zwart	G	G
V	rood	V2	V
S	geel	16	P16

3.3.8.5 Codeflow

3.3.8.6 Testcode

⚠️ Let op: de drempelwaarde 500 in de if()-voorwaarde kan worden aangepast aan de werkelijke situatie.

Volledige code:

Korte uitleg:

① Initialiseer de pixels van de OLED, wis de OLED. De 5×5 LED-matrix toont . Stel de initiële waarde van pm2.5_dust in op 0 en zet de vernevelingsmodule aanvankelijk uit.

② Ken de concentratie van stofdeeltjes uitgelezen door de PM2.5-stofsensor toe aan pm2.5_dust.

③ De OLED toont de concentratie van stofdeeltjes zoals uitgelezen door de PM2.5-stofsensor.

④ Beslissingsstructuur: if()…else…

Wanneer de gedetecteerde concentratie van PM2.5-stofdeeltjes hoger is dan 500ug/m³, toont de 5×5 LED-matrix en geeft de luidspreker alarm. Na 1 seconde sproeit de vernevelingsmodule waternevel.

Anders toont de 5×5 LED-matrix , geeft de luidspreker geen alarm en werkt de vernevelingsmodule niet.

⑤ Pauzeer 200ms (0.2s).

3.3.8.7 Testresultaat

Na aansluiting en inschakelen via de micro USB-kabel, verbind ook met externe voeding (6 AA-batterijen) om voldoende stroomvoorziening te garanderen.

Voor de Windows 10 App klik je gewoon op Download. Voor de browser stuur je het “.hex” bestand naar de micro:bit board.

Nadat je de testcode naar het micro:bit board hebt geüpload, veeg je de vloer binnen / steek je een lucifer aan / verbrand je een klein beetje papier op een veilige manier om duidelijke PM2.5-stofdeeltjes te produceren; deze worden door de PM2.5-stofsensor gedetecteerd en de concentratie wordt in realtime op de OLED weergegeven.

Wanneer de gedetecteerde concentratie van PM2.5-stofdeeltjes hoger is dan 500ug/m³, toont de 5×5 LED-matrix en geeft de luidspreker alarm. Na 1 seconde sproeit de vernevelingsmodule waternevel. Anders toont de 5×5 LED-matrix , geeft de luidspreker geen alarm en werkt de vernevelingsmodule niet.

Gedetecteerde waarden op OLED	Luchtkwaliteit
0-75	Uitstekend
75-150	Zeer goed
150-300	Goed
300-1050	Normaal
1050-3000	Slecht
3000 +	Zeer slecht

⚠️ Opmerking: de bouwstenen in het experiment zijn niet inbegrepen in deze kit.

(Tip: Als er geen resultaat wordt waargenomen, druk dan op de resetknop van het micro:bit board.)