Dust Sensor – Sensore di Polveri Sottili


Il sensore di polveri sottili

Sul mercato esistono principalmente due tipi di sensore di polveri sottili:

  1. Sensori a filtro
  2. Sensori ottici

Il primo tipo è schematizzabile come un aspirapolvere munito di una batteria di filtri con maglie di differenti dimensioni che vengono periodicamente pesati e sostituiti per determinare la quantità ed il diametro della polvere presente nell’aria aspirata.
Il secondo tipo invece utilizza una videocamera per “contare” quante particelle sono presenti nell’aria distinguendole per dimensione. Questa modalità di misurazione consente di ottenere sensori molto più piccoli e con meno bisogno di manutenzione, più adatti al nostro utilizzo.

Tipologie di sensori ottici

I sensori ottici per polvere sottili possono essere divisi un due sottogruppi a loro volta, in funzione del sistema di movimentazione dell’aria. Il loro principio di funzionamento è semplice: dell’aria viene fatta passare davanti ad una videocamera mentre una luce al laser la illumina evidenziando meglio le particelle di polvere; il metodo di aspirazione dell’aria è disponibile in due modalità:

  • tramite convezione
  • tramite movimentazione meccanica

Il primo caso fa uso di una piastra riscaldata che genera nell’aria un moto di convezione per differenza di temperatura fra l’interno e l’esterno del sensore; questo metodo richiede che lo strumento sia posizionato in una zona dove l’aria è ben controllata, come l’interno di un edificio.

Il secondo caso invece fa uso di una ventola come sistema di aspirazione e risulta molto più adatto all’utilizzo all’aria aperta in quanto è meno influenzato dalla velocità esterna dell’aria.

Per questo motivo la scelta è ricaduta su questo modello di sensore.

PM laser dust sensor SKU:SEN0177

Iniziamo dalla specifiche tecniche:

  • Voltaggio operativo: 4,95~5.05V
  • Massimo assorbimento elettrico: 120mA
  • Intervalli di misura della polvere: (0.3~1.0), (1.0~2.5), (2.5~10.0) um
  • Range di misura: 0~500 ug/m3
  • Corrente di stand-by: <=200uA
  • Temperatura operativa: -20~50°C
  • Umidità relativa operativa: 0~99%

Connessione:

Il sensore possiede una porta di comunicazione seriale (TX-RX) con baud rate di 9600 con 8 pin (6 attivi), configurati nel seguente modo:

  1. VCC
  2. GND
  3. SET (1=Work, 0=Stand-by)
  4. RX
  5. TX
  6. RESET

Per facilitarne la connessione è fornita, assieme al sensore, un piccolo adattatore che consente di saldare il tutto sulla scheda millefori.

Protocollo di comunicazione

Come già introdotto la comunicazione seriale avviene con una frequenza di 9600, utilizzando pacchetti a lunghezza fissa di 32 bytes, senza Paritybit e Stopbits = 1. La seguente tabella elenca la sequenza di dati trasmessi tramite ogni singolo pacchetto:

Primo carattere 0x42
Secondo carattere 0x4d
Lunghezza del frame 2×13+2 (in bytes)
Data 1 PM1.0, in ug/m3
Data 2 PM2.5, in ug/m3
Data 3 PM10, in ug/m3
Data dal 4 al 13 Ulteriori dati che non useremo
Check code Somma di: Start1 + Start2 + Data(1 al 13)

Dimensioni

Il sensore è contenuto in una scatola dalle dimensioni esterne di 35x46x20mm, è molto compatto ed il flusso d’aria lo attraversa da parte a parte seguendo un piccolo labirinto.

Datasheet

Se volete entrare ancor più nello specifico vi lascio i link ai datasheet e ad altre pagine molto utili:

Datasheet (la forma è leggermente differente, ma il resto è uguale)