系列文章目录
1 项目需求分析
需要检测空气的颗粒的浓度。
1.1 颗粒浓度定义
PM10
定义：空气动力学直径 小于或等于10微米 的颗粒物。
俗称：可吸入颗粒物。
特点：颗粒较大，通常可以进入人体的鼻腔和咽喉，但大部分会被阻留在呼吸道外部。
PM2.5
定义：空气动力学直径 小于或等于2.5微米 的颗粒物。
俗称：细颗粒物。
特点：颗粒更小，可以穿透人体的自然防御屏障（如鼻毛、呼吸道黏液），直接进入支气管和肺泡，甚至能穿透肺泡进入血液循环系统，因此对人体健康危害更大。
PM1.0
定义：空气动力学直径 小于或等于1.0微米 的颗粒物。
俗称：超细颗粒物。
特点：是PM2.5的一部分，颗粒极小，几乎可以毫无阻碍地深入肺部最深处，并更容易进入血液循环，到达身体其他器官（如心脏、大脑），被认为是危害最大的颗粒物。
可以把这些颗粒物想象成不同大小的“球”：
PM10 像 乒乓球：你的鼻毛和呼吸道黏液（相当于一张网）可以很容易地拦住它们。
PM2.5 像 玻璃弹珠：它们可以穿过网眼，进入你的肺部深处，造成直接伤害。
PM1.0 像 细微的尘埃：它们不仅能进入肺部，甚至能穿过肺壁，“溶解”到你的血液里，随着血液流遍全身，造成更广泛、更潜在的危害。
1.2 浓度等级
🟢 0-50 | 优 (一级) : 空气质量令人满意，基本无空气污染。各类人群可正常活动。
🟡 51-100 | 良 (二级) : 空气质量可接受。极少数异常敏感人群应减少户外活动。
🟠 101-150 | 轻度污染 (三级) : 易感人群症状有轻度加剧。儿童、老人及心肺疾病患者应减少长时间、高强度的户外锻炼。
🔴 151-200 | 中度污染 (四级) : 进一步加剧易感人群症状。上述人群应避免长时间户外锻炼，一般人群应减少户外运动。
🟣 201-300 | 重度污染 (五级) : 心脏病和肺病患者症状显著加剧。儿童、老年人和病人应留在室内，避免体力消耗，一般人群应避免户外活动。
🟤 >300 | 严重污染 (六级) : 健康人群运动耐受力降低。所有人群应停留在室内，关闭门窗，并开启空气净化器。
AQI与PM2.5浓度的区别：
PM2.5浓度：是一个具体污染物的质量浓度，单位是 微克/立方米（μg/m³）。它是一个客观测量值。
AQI：是一个综合性的指数，它可能由PM2.5、也可能由臭氧（O₃）等其他污染物决定。它是一个经过换算的、用于评价的指数。
例如：AQI为150时，对应的PM2.5浓度大约是115μg/m³。但如果首要污染物是臭氧，即使PM2.5浓度很低，AQI也可能很高。
1.3 解决办法
- 芯片介绍
GP2Y1010AU0F 是一款由夏普（Sharp）推出的光学灰尘传感器，它主要用于检测空气中悬浮的颗粒物。
GP2Y1010AU0F 主要设计用于检测像香烟烟雾这样的细颗粒物，其检测响应曲线对直径约为 0.8µm 的颗粒最为敏感。 因此，它最适合检测 PM2.5 和更小的颗粒（如 PM1.0），对于较大的颗粒（如 PM10）灵敏度会下降。
- 可以检测的颗粒物类型
由于其工作原理和光学结构的设计，它对不同大小的颗粒物灵敏度不同：
最擅长检测：细颗粒物（PM2.5及以下）
香烟烟雾：这是其典型应用场景， datasheet（数据手册）中常用此作为测试标准。
燃烧产生的烟雾：如蚊香、焚香、厨房油烟、车辆尾气等。
灰尘：家居灰尘、粉尘等，但其灵敏度取决于灰尘的颗粒大小，对非常细的灰尘效果更好。
不擅长检测：大颗粒物（PM10及以上）
像花粉、肉眼可见的灰尘、过敏原等较大颗粒物，由于其散射光 pattern 不同，传感器的响应较弱，输出信号变化不明显。
- 输出信号与局限性
输出：传感器输出一个 模拟电压信号（通常范围在 0.5V ~ 3.5V）。电压越高，表示颗粒物浓度越高。
需要校准：它不能直接输出PM2.5的浓度值（如 µg/m³）。输出的电压值与颗粒物质量浓度之间的关系是非线性的，且受颗粒物成分、湿度、温度等多种因素影响。
使用方法：要得到有意义的PM2.5数值，必须：
在特定环境中（例如，使用专业的校准设备）进行标定。
建立一个公式或查找表，将输出电压转换为质量浓度。网络上有很多Arduino等开源项目提供了他们的经验和换算公式，可以作为参考起点。
- 主要应用场景
低成本的家用空气净化器（检测运行状态）。
便携式空气质量检测仪（DIY项目或初级商用）。
烟雾报警器（用于检测香烟烟雾）。
空调系统的空气质量反馈控制。
2 电路设计
2.1 直接连接方法
如果采用直接控制，输出脉冲来检测。可以参考这篇文章。
作者写的思路挺好的。
2.2 信号转换板
这里采用拓展版方式连接，拓展版的原理图：他们没有公布原理图。不过就是估计产生一个检测脉冲。
工作电压：DC5.0V
输出信号：模拟电压0-3.6V
检测范围：主要包括碳化物、硫化物，还包括铅、锌、砷等影响人民身体健康的重金属元素，还包括了自然界的自身产生的污染，如火山爆发迸发出的火山灰，森林大火以沙尘暴产生的细颗粒物随空气进入到大气循环中，转化成PM2.5，当室内的烟灰或室内灰尘等空气中的粉尘处于检测范围内时，由于这些粉尘而散射的光射入光接收元件作为电压输出。
运用场合：常用于单片机的PM2.5空气检测系统，空气颗粒污染物检测报警，空气质量检测等设计。
外形尺寸：46x29x18mm
发货清单：PM2.5传感器模块1+信号转换1
接线：
VCC:接DC5.0V电源正极（给传感器供电）
GND:接电源负极
PUL:接单片机IO引脚（视频测试程序接P2.0）
AO:模拟电压输出（视频测试程序接AIN1）