空气质量分析仪，使用arduino和nova pm传感器sds011测量pm2.5和pm10

空气污染是许多城市的主要问题，并且空气质量指数每天都在变差。根据世界卫生组织的报告，空气中存在的有害颗粒物导致的过早死亡人数要多于车祸。根据环境保护署（EPA）的数据，室内空气的毒性是室外空气的2至5倍。因此，在这里我们建立了一个通过测量空气中PM2.5和PM10颗粒来监测空气质量的设备。

我们以前使用MQ135气体传感器进行空气质量监测，而使用Sharp GP2Y1014AU0F传感器来测量空气中的粉尘密度。这次我们使用带有Arduino Nano的 SDS011传感器来构建空气质量分析仪。SDS011传感器可以计算空气中PM2.5和PM10颗粒的浓度。此处，实时PM2.5和PM 10值将显示在OLED显示屏上。

所需组件

Arduino纳米
Nova PM传感器SDS011
0.96'SPI OLED显示模块
跳线

Nova PM传感器SDS011

SDS011传感器是Nova Fitness开发的最新空气质量传感器。它根据激光散射原理工作，可以使空气中的粒子浓度在0.3至10μm之间。该传感器由一个小风扇，进气阀，激光二极管和光电二极管组成。空气通过进气口进入，在此处光源（激光）照亮粒子，并且散射光被光电探测器转换为信号。然后将这些信号放大并进行处理，以获得PM2.5和PM10的颗粒浓度。

SDS011传感器规格：

输出：PM2.5，PM10
测量范围：0.0-999.9μg/ m3
输入电压：4.7V至5.3V
最大电流：100mA
休眠电流：2mA
响应时间：1秒
串行数据输出频率：1次/秒
粒径分辨率：≤0.3μm
相对误差：10％
温度范围：-20〜50°C

0.96英寸OLED显示模块

OLED（有机发光二极管）是一种自发光技术，通过在两个导体之间放置一系列有机薄膜来构造。当电流施加到这些膜时，产生亮光。OLED使用的技术与电视相同，但像素比大多数电视都要少。

对于此项目，我们使用的是单色7针SSD1306 0.96英寸OLED显示屏。它可以在三种不同的通信协议上工作：SPI 3线模式，SPI四线模式和I2C模式。引脚及其功能在下表中说明：

引脚名称	其他名称	描述
nd	地面	模块的接地引脚
Vdd	Vcc，5V	电源引脚（可承受3-5V）
SCK	D0，SCL，时钟	充当时钟引脚。用于I2C和SPI
SDA	D1，MOSI	模块的数据引脚。用于IIC和SPI
RES	RST，复位	重置模块（在SPI期间有用）
直流电	A0	数据命令引脚。用于SPI协议
CS	片选	在SPI协议下使用多个模块时很有用

我们在这里涵盖了有关OLED显示器及其类型的完整文章。

OLED规格：

OLED驱动器IC：SSD1306
分辨率：128 x 64
可视角度：> 160°
输入电压：3.3V〜6V
像素颜色：蓝色
工作温度：-30°C〜70°C

通过以下链接了解有关OLED及其与不同微控制器接口的更多信息。

空气质量分析仪的电路图

使用Arduino测量PM2.5和PM10颗粒的电路图非常简单，如下所示。

SDS011传感器和OLED显示模块均由+ 5V和GND供电。SDS011的发送器和接收器引脚连接到Arduino Nano的D3和D4引脚。由于OLED显示模块使用SPI通信，因此我们在OLED模块和Arduino Nano之间建立了SPI通信。下表中显示了连接：

序号	OLED模块引脚	Arduino引脚
1个	地线	地面
2	VCC	5伏
3	D0	10
4	D1	9
5	RES	13
6	直流电	11
7	CS	12

在性能板上构建电路

我还焊接了Perf板上的所有组件，以使其看起来整洁。但是您也可以将它们放在面包板上。我制作的板子如下。焊接时，请确保不要对电线分类。我焊接的穿孔板如下所示：

空气质量监测仪的代码说明

该项目的完整代码在文档末尾给出。在这里，我们解释了代码的一些重要部分。

该代码使用SDS011， Adafruit_GFX ，并 Adafruit_SSD1306 库。这些库可以从Arduino IDE中的库管理器下载，也可以从那里安装。为此，打开Arduino IDE并转到 Sketch> Include Library> Manage Libraries 。现在搜索SDS011并通过R. Zschiegner安装SDS传感器库。

同样，通过 Adafruit 安装 Adafruit GFX 和 Adafruit SSD1306 库。

将库安装到Arduino IDE之后，通过包含所需的库文件来启动代码。

#包括 #包括 #include #include

在接下来的几行中，定义两个变量来存储PM10和PM2.5值。

浮点p10，p25;

然后，定义OLED的宽度和高度。在此项目中，我们使用128×64 SPI OLED显示器。您可以根据显示更改 SCREEN_WIDTH 和 SCREEN_HEIGHT 变量。

#define SCREEN_WIDTH 128 #define SCREEN_HEIGHT 64

然后定义连接OLED Display的SPI通信引脚。

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

然后，使用前面通过SPI通信协议定义的宽度和高度创建一个Adafruit显示实例。

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

现在，在 setup（） 函数中，以9600的波特率初始化串行监视器，以进行调试。同样，使用 begin（） 函数初始化OLED显示屏和SDS011传感器。

my_sds.begin（3,4）; Serial.begin（9600）; display.begin（SSD1306_SWITCHCAPVCC）;

在 void loop（）中， 从SDS011传感器读取PM10和PM2.5值，并在串行监视器上打印读数。

void loop（）{error = my_sds.read（&p25，&p10）; 如果（！错误）{Serial.println（“ P2.5：” + String（p25））; Serial.println（“ P10：” + String（p10））;

之后，使用 setTextSize（） 和 setTextColor（） 设置文本大小和文本颜色。

display.setTextSize（2）; display.setTextColor（WHITE）;

然后在下一行中，使用 setCursor（x，y） 方法定义开始文本的位置。在这里，我们将在OLED显示屏上显示PM2.5和PM10值，因此第一行从（0,15）开始，第二行从（0，40）坐标开始。

display.setCursor（0,15）; display.println（“ PM2.5”）; display.setCursor（67,15）; display.println（p25）; display.setCursor（0,40）; display.println（“ PM10”）; display.setCursor（67,40）; display.println（p10）;

最后，调用 display（） 方法以在OLED Display上显示文本。

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

Arduino空气质量监测仪测试

一旦硬件和代码准备就绪，就可以测试设备了。为此，将Arduino连接到笔记本电脑，选择Board和Port，然后单击上载按钮。如下图所示，它将在OLED显示屏上显示PM2.5和PM10值。

完整的工作视频和代码如下。希望您喜欢本教程并学到了一些有用的东西。如果您有任何疑问，请将其留在评论部分，或使用我们的论坛进行其他技术查询。