บ้านเสียง
เชื่อมต่อเซ็นเซอร์ gp2y1014au0f ที่คมชัดกับ arduino เพื่อสร้างเครื่องวิเคราะห์คุณภาพอากาศ
เสียง

เชื่อมต่อเซ็นเซอร์ gp2y1014au0f ที่คมชัดกับ arduino เพื่อสร้างเครื่องวิเคราะห์คุณภาพอากาศ

Anonim

มลพิษทางอากาศเป็นปัญหาหลักในหลาย ๆ เมืองและดัชนีคุณภาพอากาศก็แย่ลงทุกวัน ตามรายงานขององค์การอนามัยโลกพบว่ามีผู้เสียชีวิตก่อนเวลาอันควรจากผลกระทบของอนุภาคอันตรายในอากาศมากกว่าอุบัติเหตุทางรถยนต์ ตามที่สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม (EPA) อากาศภายในอาคารสามารถเป็นพิษได้มากกว่าอากาศภายนอกอาคาร 2 ถึง 5 เท่า ดังนั้นที่นี่เราจึงสร้างโครงการเพื่อตรวจสอบคุณภาพอากาศโดยการวัดความหนาแน่นของอนุภาคฝุ่นในอากาศ

ดังนั้นในความต่อเนื่องของโครงการก่อนหน้านี้ของเราอย่างเช่นเครื่องตรวจจับก๊าซ LPG, ตรวจจับควันและเครื่องตรวจสอบคุณภาพที่นี่เราจะไปติดต่อชาร์ป GP2Y1014AU0F เซนเซอร์กับ Arduino Nano ในการวัดความหนาแน่นของฝุ่นละอองในอากาศ นอกเหนือจากเซ็นเซอร์ฝุ่นและ Arduino Nano แล้วจอแสดงผล OLED ยังใช้เพื่อแสดงค่าที่วัดได้อีกด้วย GP2Y1014AU0F Dust Sensor ของ Sharp มีประสิทธิภาพมากในการตรวจจับอนุภาคขนาดเล็กเช่นควันบุหรี่ ออกแบบมาเพื่อใช้ในเครื่องฟอกอากาศและเครื่องปรับอากาศ

ส่วนประกอบที่จำเป็น

  • Arduino นาโน
  • เซ็นเซอร์ Sharp GP2Y1014AU0F
  • 0.96 'SPI โมดูลแสดงผล OLED
  • สายจัมเปอร์
  • 220 µf Capacitor
  • ตัวต้านทาน 150 Ω

เซ็นเซอร์ Sharp GP2Y1014AU0F

GP2Y1014AU0F ของ Sharp เป็นเซนเซอร์ตรวจจับคุณภาพอากาศ / ฝุ่นออปติคอลเอาต์พุตแบบอะนาล็อก 6 พินขนาดเล็กที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับฝุ่นละอองในอากาศ มันทำงานบนหลักการของการกระเจิงของแสงเลเซอร์ภายในโมดูลเซ็นเซอร์ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและตัวรับแสงจะถูกจัดเรียงในแนวทแยงมุมใกล้กับช่องอากาศดังที่แสดงในภาพด้านล่าง

เมื่ออากาศที่มีอนุภาคฝุ่นเข้าไปในห้องเซ็นเซอร์อนุภาคฝุ่นจะกระจายแสง IR LED ไปทางเครื่องตรวจจับภาพถ่าย ความเข้มของแสงที่กระจัดกระจายขึ้นอยู่กับอนุภาคฝุ่น ฝุ่นละอองในอากาศยิ่งมากความเข้มของแสงก็จะยิ่งมากขึ้น แรงดันขาออกที่ขาV OUTของเซ็นเซอร์จะเปลี่ยนไปตามความเข้มของแสงที่กระจัดกระจาย

GP2Y1014AU0F เซนเซอร์ Pinout:

ดังกล่าวก่อนหน้าเซ็นเซอร์ GP2Y1014AU0F มาพร้อมกับ การเชื่อมต่อแบบ 6 ขา รูปและตารางด้านล่างแสดงการกำหนดพินสำหรับ GP2Y1014AU0F:

S. NO.

ชื่อพิน

คำอธิบายพิน

1

V-LED

ขา Vcc LED เชื่อมต่อกับ 5V ผ่านตัวต้านทาน150Ω

2

LED-GND

ขากราวด์ LED เชื่อมต่อกับ GND

3

LED

ใช้เพื่อสลับเปิด / ปิด LED เชื่อมต่อกับพินดิจิทัลของ Arduino

4

S-GND

ขากราวด์เซนเซอร์ เชื่อมต่อกับ GND ของ Arduino

5

V ออก

พินเอาต์พุตอนาล็อกของเซนเซอร์ เชื่อมต่อกับ Analog Pin ใด ๆ

6

วีซีซี

พินอุปทานที่เป็นบวก เชื่อมต่อกับ 5V ของ Arduino

GP2Y1014AU0F เซนเซอร์ข้อมูลจำเพาะ:

  • การบริโภคในปัจจุบันต่ำ: สูงสุด 20mA
  • แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานทั่วไป: 4.5V ถึง 5.5V
  • ขนาดฝุ่นขั้นต่ำที่ตรวจจับได้: 0.5µm
  • ช่วงการตรวจจับความหนาแน่นของฝุ่น: สูงถึง 580 ug / m 3
  • เวลาในการตรวจจับ: น้อยกว่า 1 วินาที
  • ขนาด: 1.81 x 1.18 x 0.69 '' (46.0 x 30.0 x 17.6 มม.)

โมดูลแสดงผล OLED

OLED (Organic Light-Emitting Diodes) เป็นเทคโนโลยีการเปล่งแสงในตัวสร้างขึ้นโดยการวางฟิล์มบางอินทรีย์ไว้ระหว่างตัวนำสองตัว แสงจ้าเกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับฟิล์มเหล่านี้ OLED ใช้เทคโนโลยีเดียวกับโทรทัศน์ แต่มีพิกเซลน้อยกว่าทีวีส่วนใหญ่ของเรา

สำหรับโปรเจ็กต์นี้เราใช้จอแสดงผล OLED แบบ Monochrome 7-pin SSD1306 0.96 นิ้ว สามารถทำงานบนโปรโตคอลการสื่อสารที่แตกต่างกันสามแบบ: โหมด SPI 3 Wire, โหมดสี่สาย SPI และโหมด I2C พินและฟังก์ชันต่างๆอธิบายไว้ในตารางด้านล่าง:

เราได้กล่าวถึง OLED และรายละเอียดประเภทต่างๆแล้วในบทความก่อนหน้านี้

ชื่อพิน

ชื่ออื่น

คำอธิบาย

Gnd

พื้น

ขากราวด์ของโมดูล

Vdd

Vcc, 5V

พินเพาเวอร์ (ทนได้ 3-5V)

SCK

D0, SCL, CLK

ทำหน้าที่เป็นเข็มนาฬิกา ใช้สำหรับทั้ง I2C และ SPI

SDA

D1, MOSI

พินข้อมูลของโมดูล ใช้สำหรับทั้ง IIC และ SPI

RES

RST, รีเซ็ต

รีเซ็ตโมดูล (มีประโยชน์ระหว่าง SPI)

กระแสตรง

A0

พินคำสั่งข้อมูล ใช้สำหรับโปรโตคอล SPI

CS

ชิปเลือก

มีประโยชน์เมื่อใช้มากกว่าหนึ่งโมดูลภายใต้โปรโตคอล SPI

ข้อมูลจำเพาะของ OLED:

  • IC ไดร์เวอร์ OLED: SSD1306
  • ความละเอียด: 128 x 64
  • มุมมองภาพ:> 160 °
  • แรงดันไฟฟ้าอินพุต: 3.3V ~ 6V
  • พิกเซลสี: น้ำเงิน
  • อุณหภูมิในการทำงาน: -30 ° C ~ 70 ° C

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ OLED และการเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ต่างๆโดยไปที่ลิงค์

แผนภูมิวงจรรวม

แผนภาพวงจรสำหรับการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ Sharp GP2Y1014AU0F กับ Arduinoมีดังต่อไปนี้:

วงจรนั้นง่ายมากเพราะเราเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ GP2Y10 และโมดูลจอแสดงผล OLED กับ Arduino Nano เท่านั้น GP2Y10 เซนเซอร์และโมดูลจอแสดงผล OLED ใช้พลังงาน + 5V และ GND ขา V0 เชื่อมต่อกับขา A5 ของ Arduino Nano ขา LED ของเซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับพินดิจิตอลของ Arduino 12 เนื่องจากโมดูลจอแสดงผล OLED ใช้การสื่อสาร SPI เราจึงได้สร้างการสื่อสาร SPI ระหว่างโมดูล OLED และ Arduino Nano การเชื่อมต่อดังแสดงในตารางด้านล่าง:

ส. เลขที่

ขาโมดูล OLED

Arduino Pin

1

GND

พื้น

2

VCC

5V

3

D0

10

4

D1

9

5

RES

13

6

กระแสตรง

11

7

CS

12

ส. เลขที่

ขาเซนเซอร์

Arduino Pin

1

Vcc

5V

2

V O

A5

3

S-GND

GND

4

LED

7

5

LED-GND

GND

6

V-LED

5V ผ่านตัวต้านทาน150Ω

การสร้างวงจรบน Perf Board

หลังจากบัดกรีส่วนประกอบทั้งหมดบนบอร์ด perf แล้วจะมีลักษณะดังนี้ แต่ยังสามารถสร้างบนเขียงหั่นขนม ฉันบัดกรีเซ็นเซอร์ GP2Y1014 บนบอร์ดเดียวกับที่ฉันใช้เชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ SDS011 ขณะทำการบัดกรีตรวจสอบให้แน่ใจว่าสายบัดกรีของคุณควรอยู่ห่างจากกันเพียงพอ

คำอธิบายรหัสสำหรับเครื่องวิเคราะห์คุณภาพอากาศ

รหัสที่สมบูรณ์สำหรับโครงการนี้จะได้รับในตอนท้ายของเอกสาร เรากำลังอธิบายส่วนสำคัญบางส่วนของโค้ด

รหัสที่ใช้ Adafruit_GFX ,และ Adafruit_SSD1306 ห้องสมุด สามารถดาวน์โหลดไลบรารีเหล่านี้ได้จาก Library Manager ใน Arduino IDE และติดตั้งจากที่นั่น สำหรับที่เปิด Arduino IDE และไปที่ ร่าง < ได้แก่ ห้องสมุด <จัดการห้องสมุด ตอนนี้ค้นหา Adafruit GFX และติดตั้งห้องสมุด Adafruit GFX โดย Adafruit

ในทำนองเดียวกันการติดตั้งห้องสมุด Adafruit SSD1306 โดย Adafruit

หลังจากติดตั้งไลบรารีไปยัง Arduino IDE แล้วให้เริ่มโค้ดโดยรวมไฟล์ไลบรารีที่จำเป็น เซ็นเซอร์ฝุ่นไม่จำเป็นต้องมีไลบรารีใด ๆ เนื่องจากเรากำลังอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าโดยตรงจากขาอะนาล็อกของ Arduino

# รวม # รวม # รวม

จากนั้นกำหนดความกว้างและความสูงของ OLED ในโปรเจ็กต์นี้เราใช้จอแสดงผล OLED ขนาด 128 × 64 SPI คุณสามารถเปลี่ยน SCREEN_WIDTH และ SCREEN_HEIGHT ตัวแปรตามที่แสดงของคุณ

# กำหนด SCREEN_WIDTH 128 # กำหนด SCREEN_HEIGHT 64

จากนั้นกำหนดพินการสื่อสาร SPI ที่เชื่อมต่อจอแสดงผล OLED

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

จากนั้นสร้างอินสแตนซ์การแสดงผล Adafruit ที่มีความกว้างและความสูงที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ด้วยโปรโตคอลการสื่อสาร SPI

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

หลังจากนั้นกำหนดความรู้สึกของเซ็นเซอร์ฝุ่นและหมุดนำ Sense pin คือขาเอาท์พุตของเซ็นเซอร์ฝุ่นที่ใช้ในการอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าในขณะที่ใช้พิน LED เพื่อเปิด / ปิด IR Led

int sensePin = A5; int ledPin = 7;

ตอนนี้อยู่ในฟังก์ชันการ ตั้งค่า () เริ่มต้น Serial Monitor ที่อัตราการส่งข้อมูล 9600 เพื่อวัตถุประสงค์ในการดีบัก นอกจากนี้เริ่มต้นจอแสดงผล OLED ด้วยฟังก์ชัน start ()

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

ภายในฟังก์ชัน loop () ให้อ่านค่าแรงดันไฟฟ้าจากอะนาล็อกพิน 5 ของ Arduino Nano ขั้นแรกให้เปิด IR LED จากนั้นรอ 0.28ms ก่อนที่จะอ่านค่าแรงดันขาออก หลังจากนั้นให้อ่านค่าแรงดันไฟฟ้าจากขาอนาล็อก การดำเนินการนี้ใช้เวลาประมาณ 40 ถึง 50 ไมโครวินาทีดังนั้นแนะนำให้ใช้การหน่วงเวลา 40 ไมโครวินาทีก่อนที่จะปิดเซ็นเซอร์ฝุ่น ตามข้อกำหนด, LED ควรจะชีพจรในครั้งทุก 10ms เพื่อรอเวลาที่เหลือของ รอบ 10ms = 10000 - 280-40 = 9680 microseconds

digitalWrite (ledPin, LOW); delayMicroseconds (280); outVo = analogRead (sensePin); ล่าช้าไมโครวินาที (40); digitalWrite (ledPin สูง); ล่าช้าไมโครวินาที (9680);

จากนั้นในบรรทัดถัดไปให้คำนวณความหนาแน่นของฝุ่นโดยใช้แรงดันขาออกและค่าสัญญาณ

sigVolt = outVo * (5/1024); dustLevel = 0.17 * sigVolt - 0.1;

หลังจากนั้นกำหนดขนาดตัวอักษรและข้อความสีโดยใช้ setTextSize () และ SetTextColor ()

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

จากนั้นในบรรทัดถัดไปกำหนดตำแหน่งที่ข้อความที่เริ่มใช้ SetCursor (x, y) วิธีการ และพิมพ์ค่าความหนาแน่นฝุ่นบนจอแสดงผล OLED โดยใช้ฟังก์ชัน display.println ()

display.println ("ฝุ่น"); display.println ("ความหนาแน่น"); display.setTextSize (3); display.println (dustLevel);

และสุดท้ายเรียกใช้ display () method เพื่อแสดงข้อความบนจอแสดงผล OLED

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

การทดสอบการเชื่อมต่อของ Sharp GP2Y1014AU0F Sensor กับ Arduino

เมื่อฮาร์ดแวร์และรหัสพร้อมแล้วก็ถึงเวลาทดสอบเซ็นเซอร์ สำหรับสิ่งนั้นให้เชื่อมต่อ Arduino กับแล็ปท็อปเลือกบอร์ดและพอร์ตแล้วกดปุ่มอัปโหลด ดังที่คุณเห็นในภาพด้านล่างจะแสดง Dust Density บนจอแสดงผล OLED

วิดีโอและรหัสการทำงานที่สมบูรณ์จะได้รับด้านล่าง หวังว่าคุณจะสนุกกับบทช่วยสอนและเรียนรู้สิ่งที่เป็นประโยชน์ หากคุณมีคำถามใด ๆ โปรดทิ้งไว้ในส่วนความคิดเห็นหรือใช้ฟอรัมของเราสำหรับคำถามทางเทคนิคอื่น ๆ

เสียง

ตัวเลือกของบรรณาธิการ

เรียนรู้เกี่ยวกับสวิตช์ประเภทต่างๆและการใช้งาน

ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าในรถยนต์ไฟฟ้า

ระบบจัดการแบตเตอรี่ (bms) สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า

แบตเตอรี่ประเภทต่างๆและการใช้งาน

การสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์สองเครื่องโดยใช้โมดูล xbee

โทรศัพท์มือถือควบคุมโดรนกล้องราสเบอร์รี่ pi