Thứ Tư, Tháng Mười 27, 2021
Trang chủ DIY Arduino Tìm hiểu cách sử dụng cảm biến PM2.5 GP2Y1010AU0F

Tìm hiểu cách sử dụng cảm biến PM2.5 GP2Y1010AU0F

Chào các bạn, trong bài này mình sẽ hướng dẫn cách tiếp cận sử dụng một cảm biến Bụi PM2.5 giá rẻ 😀, dễ sử dụng, với tốc độ đọc cho phép tới 0,01s mỗi lần đọc. Phù hợp cho các bạn học sinh, sinh viên nghiên cứu và học tập.

Để hiểu những thông tin cần thiết về Bụi PM2.5 các bạn có thể tham khảo trước qua bài viết này: Tìm hiểu về tác hại của PM2.5 cũng như cách nhận biết Chất lượng không khí.

Giới thiệu cảm biến GP2Y1010AU0F

_ GP2Y1010AU0F là cảm biến có khả năng đo mật độ “bụi” (Dust) hoặc “khói” (Smoke) trong không khí bằng Hệ thống cảm biến quang học (Optical Sensing System).

1. Pinout cảm biến?

2. Sơ đồ chân kết nối?

GP2Y1010AU0F Vi điều khiển
V-LED 5v
LED-GND Gnd
LED (Input) Digital (Output)
S-GND Gnd
Vo (Output) Analog (Input)
Vcc 5v


3. Cấu tạo bên trong?

    • 1 Bộ phát hồng ngoại: Infrared Emitting Diode (IRED).
    • 1 Bộ thu hồng ngoại: Phototransistor (PD).

_ Bộ phátBộ thu được bố trí theo đường chéo, đặt chệch gốc với nhau bên trong cảm biến GP2Y1010AU0F.

4. Nguyên lý hoạt động?

_ Cảm biến hoạt động bằng cách phát hiện “ánh sáng hồng ngoại phản xạ” của bụi trong không khí. Dựa trên Định luật phản xạ ánh sáng.

_ Khi các hạt bụi đi vào lỗ “Dust Through Hole” trên cảm biến.
_ Nếu IRED được bật, tia hồng ngoại chiếu đến các hạt bụi sẽ bị phản xạ lại PD.
_ Lúc này điện áp từ PD sẽ được đưa đến Mạch khuếch đại (Amplifier Circuit) và xuất điện áp ra chân Vo.

! Có thể thấy, với Mật độ Bụi càng cao, thì càng nhiều ánh sáng hồng ngoại bị phản xạ lại. Khi PD càng nhận được nhiều ánh sáng, điện áp trên nó càng lớn, thì điện áp Vo càng cao và ngược lại.

5. Cách sử dụng?

_ Có 2 chân cảm biến ta cần quan tâm:

    • Chân số 3 (LED) : để điều khiển cảm biến (Input Sensor)
    • Chân số 5 (Vo) : để đọc data từ cảm biến (Output Sensor)

! Cảm biến có thể điều khiển chỉ bằng 1 xung.

_ Điều khiển bằng cách on/off IRED bằng 1 xung.
_ Với “chu kỳ xung” khoảng 10ms (Pulse Cycle) – (T).
_ Và “độ rộng xung” khoảng 0,32ms (Pulse Width) – (PW).

Click vào để phóng to xem cho full HD nhé ^^

_ Để sử dụng ta cần kết nối thêm 2 linh kiện RC theo như hình trên.
_ Nếu không có các thành phần này, cảm biến sẽ không hoạt động ⚠️.

6. Cách chuyển đổi giá trị Điện áp (Vo) sang Mật độ Bụi trong không khí (mg/m3)

_ Điện áp ra (Vo) của cảm biến là tổng của …
Điện áp ra (Voc) của cảm biến khi không có bụi.
Độ biến thiên Điện áp ra (ΔV) của cảm biến tỉ lệ với Mật độ Bụi, có “độ nhạy” (K).

Vo = Voc + ΔV

_ Voc cũng là Điện áp ra của cảm biến như Vo nhưng là lúc không có bụi.
_ Theo Datasheet, giá trị Voc mặc định của cảm biến là 0,9. Tuy nhiên mỗi cảm biến sẽ có sự chênh lệch khác nhau.

_ Do đó nếu cần tăng “độ chính xác”, ta cần xác định Voc riêng của cảm biến đang dùng. Bằng cách đặt cảm biến trong môi trường không khí sạch có Mật độ Bụi <0,1mg/m3.
_ Lúc này ΔV=0Vo=Voc. Ta chỉ cần đo giá trị Vo là được.

_ Theo Datasheet độ biến thiên điện áp ra của cảm biến (ΔV)“độ nhạy” (K) mặc định0,5v trên 0,1mg/m3. Tuy nhiên “độ chính xác” tương đối thấp khoảng ±30%.

! Có thể thấy, Vo là giá trị Điện áp ta đo được từ cảm biến và ΔV là giá để ta xác định Mật độ Bụi trong không khí.

_ Từ những giá trị mặc định trên ta suy ra được công thức cho Dust Density (D) với đơn vị (mg/m3) là:

D = ΔV * 0,1 / 0,5
⇔ D = (Vo – Voc) * 0,2
⇔ D = (Vo – 0,9) * 0,2
⇔ …

D = 0,2*Vo – 0,18
! Lưu ý, công thức trên có “độ chính xác” ở mức tương đối thôi.

_ Ơn giời là chúng ta có Chris Nafis, anh ta đã thực hiện những thí nghiệm so sánh với Cảm biến xịn hơn (đương nhiên giá sẽ rất khác 😤) và nhờ đó anh ta đối chiếu và rút ra được công thức giúp cho cảm biến này cải thiện độ chính xác đáng tin cậy hơn rất nhiều.

D = 0,172*Vo – 0,0999

_ Các bạn có thể tham khảo qua bài viết: Air Quality Monitoring của tác giả Chris Nafis.

Ok, vậy là xong rồi đó!

Như cũ, về Code các bạn có thể lấy từ nhiều nguồn hoặc tự mình viết.
Ở đây mình có viết sẵn một Thư viện đơn giản dùng với Arduino cho Optical Dust Sensor PM2.5 GP2Y1010AU0F, các bạn có thể tham khảo thêm.

See you ^^

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments

Most Popular

Tìm hiểu CRC

🤔 Có bạn nào thắc mắc là các thiết bị điện tử ngoài việc chúng có thể giao tiếp trao đổi thông tin với...

Tìm hiểu Giao thức I2C

Có bạn nào thắc mắc làm sao giữa các thiết bị điện tử chúng có thể giao tiếp trao đổi data qua lại lẫn...

Tìm hiểu cách sử dụng các cảm biến Nhiệt độ & Độ ẩm DHT

Chắc nhiều bạn sinh viên cũng quá quen mấy con này rồi nhỉ. Nói không sai, DHT có thể xem như cảm biến quốc...

Tìm hiểu về Nhiệt độ biểu kiến cũng như Cách ta cảm nhận nhiệt độ

Có bạn nào từng thắc mắc rằng, tại sao đôi khi nhiệt độ ngoài trời không cao lắm, nhưng ta lại thấy nóng nực...

Recent Comments

0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x