Összekötő éles gp2y1014au0f érzékelő és arduino a levegőminőség-analizátor felépítéséhez

A légszennyezés számos városban kiemelt kérdés, és a levegőminőségi index minden nap romlik. Az Egészségügyi Világszervezet jelentése szerint több embert ölnek meg idő előtt a levegőben megjelenő veszélyes részecskék, mint autóbalesetek következtében. A Környezetvédelmi Ügynökség (EPA) szerint a beltéri levegő 2–5-szer mérgezőbb lehet, mint a kültéri levegő. Tehát itt építünk egy projektet a levegő minőségének ellenőrzésére a porszemcsék sűrűségének mérésével.

Tehát korábbi projektjeink folytatásaként, mint az LPG-érzékelő, a füstérzékelő és a levegőminőség-figyelő, itt fogjuk összekapcsolni a Sharp GP2Y1014AU0F érzékelőt az Arduino Nano-val, hogy megmérjük a levegő por sűrűségét. A por érzékelőn és az Arduino Nano mellett OLED kijelzőt is használnak a mért értékek megjelenítésére. A Sharp GP2Y1014AU0F porérzékelője nagyon hatékonyan érzékeli a nagyon finom részecskéket, például a cigarettafüstöt. Légtisztítókban és légkondicionálókban való használatra tervezték.

Szükséges alkatrészek

• Arduino Nano
• Sharp GP2Y1014AU0F érzékelő
• 0,96 'SPI OLED kijelző modul
• Jumper huzalok
• 220 µf kondenzátor
• 150 Ω ellenállás

Sharp GP2Y1014AU0F érzékelő

A Sharp GP2Y1014AU0F egy apró hat tűs analóg kimeneti optikai levegőminőségi / optikai porérzékelő, amelyet a levegőben lévő porszemcsék érzékelésére terveztek. Ez azon az elven működik a lézerszóródással. Az érzékelő modul belsejében egy infravörös sugárzó dióda és egy fényérzékelő van átlósan elrendezve a levegőbemeneti furat közelében, az alábbi képen látható módon:

Amikor porszemcséket tartalmazó levegő jut be az érzékelő kamrájába, a porszemcsék szétszórják az IR LED fényt a fotódetektor felé. A szórt fény intenzitása a porszemcséktől függ. Minél több porrész van a levegőben, annál nagyobb a fény intenzitása. A kimeneti feszültség az érzékelő V _OUT csatlakozójánál a szórt fény intenzitása szerint változik.

GP2Y1014AU0F érzékelő kivezetése:

Mint korábban említettük, a GP2Y1014AU0F érzékelő 6 tűs csatlakozóval rendelkezik. Az alábbi ábra és táblázat a GP2Y1014AU0F tűkiosztásait mutatja:

S. NEM.	PIN neve	PIN leírás
1	V-LED	LED Vcc tű. Csatlakoztassa az 5V-ot 150Ω ellenállással
2	LED-GND	LED földelőcsap. Csatlakozzon a GND-hez
3	VEZETTE	A LED be- és kikapcsolására szolgál. Csatlakozzon az Arduino bármely digitális tűjéhez
4	S-GND	Érzékelő földelő csap. Csatlakozzon az Arduino GND-jéhez
5.	V OUT	Érzékelő analóg kimeneti csap. Csatlakoztassa bármelyik analóg csaphoz
6.	V CC	Pozitív tápcsap. Csatlakoztassa az Arduino 5 V-jához

GP2Y1014AU0F érzékelő műszaki adatai:

• Alacsony áramfelvétel: 20mA max
• Tipikus üzemi feszültség: 4,5–5,5 V
• Minimális detektálható porméret: 0,5µm
• Por sűrűség érzékelési tartomány: Legfeljebb 580 ug / m ³
• Érzékelési idő: kevesebb, mint 1 másodperc
• Méretek: 1,81 x 1,18 x 0,69 "(46,0 x 30,0 x 17,6 mm)

OLED kijelző modul

Az OLED (Organic Light-Emitting Diodes) egy önfénykibocsátó technológia, amelyet úgy állítottak elő, hogy két vezető közé szerves vékony filmeket helyeztek el. Erős fény keletkezik, ha ezekre a filmekre elektromos áramot vezetnek. Az OLED-k ugyanazt a technológiát használják, mint a televíziók, de kevesebb pixel van, mint a legtöbb tévénknél.

Ehhez a projekthez monokróm 7 tűs SSD1306 0,96 ”OLED kijelzőt használunk. Három különböző kommunikációs protokollon működhet: SPI 3 vezetékes mód, SPI négyvezetékes és I2C mód. A csapokat és funkcióit az alábbi táblázat ismerteti:

Az OLED-et és annak típusait már részletesen ismertettük az előző cikkben.

PIN neve	Más nevek	Leírás
Gnd	Talaj	A modul földelt csapja
Vdd	Vcc, 5V	Tápcsatlakozó (3-5V tolerálható)
SCK	D0, SCL, CLK	Óraszegként működik. I2C és SPI esetén egyaránt használható
SDA	D1, MOSI	A modul adatlapja. IIC-hez és SPI-hez egyaránt használják
RES	RST, RESET	Visszaállítja a modult (SPI során hasznos)
DC	A0	Data Command pin. SPI protokollhoz használják
CS	Chip Select	Hasznos, ha több modult használ SPI protokoll alatt

OLED specifikációk:

• OLED illesztőprogram IC: SSD1306
• Felbontás: 128 x 64
• Vizuális szög:> 160 °
• Bemeneti feszültség: 3,3 V ~ 6 V
• Pixel színe: kék
• Működési hőmérséklet: -30 ° C ~ 70 ° C

Tudjon meg többet az OLED-ről és a különböző mikrovezérlőkkel való összekapcsolásáról a link követésével.

Kördiagramm

Az Sharp GP2Y1014AU0F érzékelő és az Arduino interfészének áramköri diagramja az alábbiakban látható:

Az áramkör nagyon egyszerű, mivel csak a GP2Y10 érzékelőt és az OLED kijelző modult csatlakoztatjuk az Arduino Nano-hoz. A GP2Y10 érzékelő és az OLED kijelző modul egyaránt + 5 V és GND tápellátást kap. A V0 tű csatlakozik az Arduino Nano A5 tűjéhez. Az érzékelő LED-csapja az Arduino digitális érintkezőjéhez12 csatlakozik. Mivel az OLED Display modul SPI kommunikációt használ, létrehoztunk egy SPI kommunikációt az OLED modul és az Arduino Nano között. A csatlakozásokat az alábbi táblázat mutatja:

S.No	OLED modul csap	Arduino Pin
1	GND	Talaj
2	VCC	5V
3	D0	10.
4	D1	9.
5.	RES	13.
6.	DC	11.
7	CS	12.
S.No	Érzékelő csap	Arduino Pin
1	Vcc	5V
2	V O	A5
3	S-GND	GND
4	VEZETTE	7
5.	LED-GND	GND
6.	V-LED	5V 150Ω ellenállással

Az áramkör felépítése Perf Board-ra

Miután forrasztotta az összes alkatrészt a perf táblán, valami olyasmi fog kinézni, mint az alábbiakban. De kenyérlapra is építhető. Forrasztottam a GP2Y1014 érzékelőt ugyanarra a táblára, mint az SDS011 érzékelő összekapcsolására. Forrasztás közben ellenőrizze, hogy a forrasztási huzalok kellő távolságban legyenek-e egymástól.

Kódmagyarázat a levegőminőség-elemzőhöz

A projekt teljes kódja a dokumentum végén található. Itt elmagyarázzuk a kód néhány fontos részét.

A kód az Adafruit_GFX , és Adafruit_SSD1306 könyvtárak. Ezek a könyvtárak letölthetők az Arduino IDE könyvtárkezelőjéből, és onnan telepíthetők. Ehhez nyissa meg az Arduino IDE-t, és lépjen a Sketch <Könyvtár belefoglalása <Könyvtárak kezelése oldalra . Most keresse meg az Adafruit GFX szót, és telepítse az Adafruit GFX könyvtárat.

Hasonlóképpen telepítse az Adafruit SSD1306 könyvtárait is.

Miután telepítette a könyvtárakat az Arduino IDE-be, indítsa el a kódot a szükséges könyvtárak fájljainak beillesztésével. A porérzékelő nem igényel könyvtárat, mivel a feszültségértékeket közvetlenül az Arduino analóg tűjéről olvassuk le.

#include #include #include

Ezután adja meg az OLED szélességét és magasságát. Ebben a projektben egy 128 × 64 SPI OLED kijelzőt használunk. Megváltoztathatja a SCREEN_WIDTH és a SCREEN_HEIGHT változókat a megjelenítésnek megfelelően.

#define SCREEN_WIDTH 128 #define SCREEN_HEIGHT 64

Ezután adja meg az SPI kommunikációs csapokat, ahová az OLED kijelző csatlakozik.

#define OLED_MOSI 9 #define OLED_CLK 10 #define OLED_DC 11 #define OLED_CS 12 #define OLED_RESET 13

Ezután hozzon létre egy Adafruit megjelenítési példányt az SPI kommunikációs protokollal korábban meghatározott szélességgel és magassággal.

Adafruit_SSD1306 kijelző (SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, OLED_MOSI, OLED_CLK, OLED_DC, OLED_RESET, OLED_CS);

Ezután határozza meg a Por érzékelők érzékelő és led csapokat. A Sense pin a por érzékelő kimeneti csapja, amely a feszültségértékek leolvasására szolgál, míg a led csap az IR Led be- és kikapcsolására szolgál.

int értelembenPin = A5; int ledPin = 7;

Most a setup () funkción belül inicializálja a soros monitort 9600-as sebességgel hibakeresés céljából. Ezenkívül inicializálja az OLED kijelzőt a begin () függvénnyel.

Serial.begin (9600); display.begin (SSD1306_SWITCHCAPVCC);

A loop () függvényben olvassa el az Arduino Nano 5. analóg érintkezőjének feszültségértékeit. Először kapcsolja be az IR LED-et, majd várjon 0,28 ms-ot, mielőtt leolvassa a kimeneti feszültséget. Ezt követően olvassa le a feszültségértékeket az analóg csapról. Ez a művelet körülbelül 40-50 mikroszekundumot vesz igénybe, ezért állítson be egy 40 mikrosekundumos késleltetést, mielőtt kikapcsolná a porérzékelő ledjét. A specifikációk szerint a LED-et 10 ms-onként egyszer kell bekapcsolni, ezért várja meg a 10 ms-os ciklus hátralévő részét = 10000 - 280 - 40 = 9680 mikroszekundum .

digitalWrite (ledPin, LOW); késleltetés mikroszekundum (280); outVo = analogRead (sensePin); késleltetés mikroszekundum (40); digitalWrite (ledPin, HIGH); késleltetés mikroszekundum (9680);

Ezután a következő sorokban számítsa ki a por sűrűségét a kimeneti feszültség és a jelérték segítségével.

sigVolt = outVo * (5/1024); porszint = 0,17 * sigVolt - 0,1;

Ezt követően állítsa be a szöveg méretét és színét a setTextSize () és a setTextColor () használatával .

display.setTextSize (1); display.setTextColor (FEHÉR);

Ezután a következő sorban adja meg a szöveg kezdési helyét a setCursor (x, y) módszerrel. És a display.println () függvény segítségével nyomtassa ki a por sűrűségértékeit az OLED kijelzőre.

display.println ("Por"); display.println ("Sűrűség"); display.setTextSize (3); display.println (dustLevel);

És az utolsóban hívja meg a display () metódust a szöveg OLED kijelzőn való megjelenítéséhez.

display.display (); display.clearDisplay ();

A Sharp GP2Y1014AU0F érzékelő és az Arduino interfészének tesztelése

Miután elkészült a hardver és a kód, ideje tesztelni az érzékelőt. Ehhez csatlakoztassa az Arduino-t a laptophoz, válassza ki a Board és a Port elemet, majd nyomja meg a feltöltés gombot. Amint az alábbi képen látható, az OLED kijelzőn megjelenik a Por sűrűsége.

A teljes működő videó és kód az alábbiakban található. Remélem, tetszett a bemutató, és valami hasznosat tanultál. Ha bármilyen kérdése van, hagyja a megjegyzés rovatban, vagy használja fórumunkat egyéb technikai kérdésekhez.