产品类型: PM2.5粉尘颗粒物体传感器
产品型号: PM2004
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1.1 检测原理
采用激光散射原理,即令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射,同时在某一特定角度收集散射光,得到散射光强随时间变化的曲线,进而微处理器利用基于米氏(MIE)理论的算法,得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量
1.2 产品说明
PM2004 激光粉尘传感器是一款数字式通用颗粒物浓度传感器,可以用于获得单位体积内空气中悬浮颗粒物即PM1.0、PM2.5、PM10的个数及质量(μg/m³),并以数字接口形式输出。本传感器可嵌入各种与空气中悬浮颗粒物浓度相关的仪器仪表或环境改善设备,为其提供及时准确的浓度数据。
最小分辨粒径0.3微米
全方位屏蔽设计,抗静电干扰
使用寿命长、数据精准稳定
12mm超薄厚度,体积小巧
空气净化器、空气检测仪
新风换气系统、空调
抽油烟机、智能家居设备
空气质量监测设备、便携式仪表
医院、酒店、学校等公共场所
电气参数 | 技术指标 | |
检测类型 | PM2.5、PM10、PM1.0个数及质量(μg/m³) | |
检测范围 | 0~1000μg/m³ (可扩展) | |
检测精度 | 最小分辨率 | 1μg/m³ |
数据精准度 | 0~100μg/m³: ±10μg/m³
| |
101~1000μg/m³: ±10%reading | ||
批量一致性 | ≥90% | |
工作电压 | DC 5V±0.1V | |
工作电流 | ≤100mA (@5V供电) | |
待机电流 | ≤200μA (@5V供电) | |
稳定时间 | ≤8s | |
检测频率 | 数据每秒更新1次 (默认) | |
输出方式 | 默认输出 | UART (3.3V_TTL电平) |
预留 | IIC、DAC、PWM (默认关闭) | |
使用寿命 | >40000小时 (连续工作) | |
参考尺寸 | 48.0x38.0x12.0 mm |
图表1
环境参数 | 技术指标 |
工作温度 | -10℃~50℃ |
工作湿度 | 0~99%RH (无凝结) |
储存温度 | -30℃~ 60℃ |
储存湿度 | 0~99%RH (无凝结) |
图表2
图表3 插座间距1.25mm
PIN | 定义 | 说明 |
01 | VCC | 功率输入 +5V
|
02 | GND | 接地端子 |
03 | SET | 设置 高电平或悬空为正常工作状态,低电平为休眠模式 |
04 | RXD/SDA | UART-RXD / IIC-SDA (数据输入 @3.3V/5V) |
05 | TXD/SCL | UART-TXD / IIC-SCL (数据输出 @3.3V/5V) |
06 | RESET | 模块复位信号(低电平 @3.3V) |
07 | DAC | 模拟电压 (默认关闭) |
08 | PWM | 默认关闭 |
图表4
6.11 UART通讯协议(默认) |
|
图表5
6.12 UART通用设置 9.1 UART通用设置 | |
波特率 | 9600 |
数据位 | 8 bits
|
停止位 | 1 bit |
校验位 | 无 |
图表6
6.13 UART数据定义 9.1 UART通用设置 | |
数据 | 定义 |
起始符1 | 0x42(固定) |
起始符2 | 0x4d(固定)
4d4 |
帧长度 高八位+低八位 | 帧长度=2×13+2(数据+校验位) |
数据01高八位+低八位 | PM1.0浓度(CF=1,标准颗粒物,单位:μg /m³) |
数据02高八位+低八位 | PM2.5浓度(CF=1,标准颗粒物,单位:μg /m³) |
数据03高八位+低八位 | PM10浓度(CF=1,标准颗粒物,单位:μg /m³) |
数据04高八位+低八位 | PM1.0浓度(大气环境下,单位:μg /m³) |
数据05高八位+低八位 | PM2.5浓度(大气环境下,单位:μg /m³) |
数据06高八位+低八位 | PM10浓度(大气环境下,单位:μg /m³) |
数据07高八位+低八位 | 0.1 升空气中直径在 0.3μm 以上的颗粒物个数 |
数据08高八位+低八位 | 0.1 升空气中直径在 0.5μm 以上的颗粒物个数 |
数据09高八位+低八位 | 0.1 升空气中直径在 1.0μm 以上的颗粒物个数 |
数据10高八位+低八位 | 0.1 升空气中直径在 2.5μm 以上的颗粒物个数 |
数据11高八位+低八位 | 0.1 升空气中直径在 5.0μm 以上的颗粒物个数 |
数据12高八位+低八位 | 0.1 升空气中直径在 10μm 以上的颗粒物个数 |
数据13高八位+低八位 | 预留 |
数据和校验 高八位+低八位 | 校验码=起始符1+起始符2+……+数据13低八位 |
图表7
设置主动上传,命令行格式如下:
控制命令 | 数据头码 | CMD | 校验和 | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
被动上报模式 | 0x43 | 0x4d | 0xe1 | 0x00 | 0x00 | 0x01 | 0x71 |
主动上报模式 | 0x43 | 0x4d | 0xe1 | 0x00 | 0x01 | 0x01 | 0x72 |
主机读取数据 | 0x43 | 0x4d | 0xe2 | 0x00 | 0x00 | 0x01 | 0x72 |
传感器开机 | 0x43 | 0x4d | 0xe3 | 0x00 | 0x01 | 0x01 | 0x75 |
传感器待机 | 0x43 | 0x4d | 0xe4 | 0x00 | 0x00 | 0x01 | 0x74 |
*被动模式在读取时才上报,主动模式0.5s上报一次 |
图表8
6.14 UART主动上传 校验算法 |
主动上传数据帧的校验值计算示例: |
数据帧:42 4D 00 1C 00 54 00 6E 00 7C 00 54 00 6E 00 7C 数据帧:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 03 27 |
校验值 =0x42+0x4D+0x00+0x1C+0x00+0x54+0x00+0x6E+0x00+0x7C +0x00+0x54+0x00+0x6E+0x00+0x7C+0x00+0x00+0x00+0x00 +0x00+0x00+0x00+0x00+0x00+0x00+0x00+0x00+0x00+0x00 = 0x0327 |
校验值的高八位 0x03 放在数据帧的第 31 字节 校验值的低八位 0x27 放在数据帧的第 32 字节 |
图表9
6.15 UART问答模式 校验算法
问答模式下传感器返回数据示例“FF 86 00 47 00 C7 03 0F 5A”
校验值 = 0x86 + 0x00 + 0x47 + 0x00 + 0xC7 + 0x03 + 0x0F
= 0xA6(仅保留低 8 位)
= 0x59(取反)
= 0x5A(加 1)
示例代码:
/**********************************************************************
* 函数名: unsigned char FucCheckSum(unsigned char *i, unsigned char ln)
* 功能描述:求和校验(取发送、接收协议的1\2\3\4\5\6\7的和取反+1)
* 函数说明:将数组的元素1-倒数第二个元素相加后取反+1(元素个数必须大于2)
**********************************************************************/
unsigned char FucCheckSum(unsigned char *i, unsigned char ln)
{
unsigned char j,tempq=0;
i+=1;
for(j=0;j<(ln-2);j++)
{
tempq+=*i;
i++;
}
tempq=(~tempq)+1;
return(temp
图表10 IIC电路应用
6.22 IIC常用通讯术语 | ||
START | 启动信号 | 主控板发送 |
STOP | 停止信号 | 主控板发送 |
ACK | 应答信号 | 主控板或传感器发送 |
NACK | 非应答信号 | 主控板发送 |
图表11
6.23 协议格式
主控板发送待机命令(0XFD),进入低功耗模式
START + 地址(0XA0)+ACK+命令(0XFD)+ACK+STOP
主控板发送开机命令(0XFE),重新进入工作模式
START + 地址(0XA0)+ACK+命令(0XFE)+ACK+STOP
主控板读取传感器模块数据命令,两种模式:
仅发送模块地址
START + 地址(0XA1)+ACK+寄存器00+ACK+寄存器01+ACK+寄存器02+……+寄存器32+NACK+STOP
发送模块地址+寄存器地址
START+地址(0XA0)+ACK +命令(0X00)+ACK+START+地址(0XA1)+ACK+寄存器00+ACK+寄存器01+ACK+寄存器02+……+寄存器32+NACK+STOP
6.24 IIC数据定义 | |||
寄存器地址 | 数据位 | 数据定义 | |
高八位 | 低八位 | ||
0x00 | 0x01 | 起始符 | 0x42(固定) 0x4d(固定) |
0x02 | 0x03 | 帧长度 | 帧长度=2×13+2(数据+校验位) |
0x04 | 0x05 | 数据01 | PM1.0浓度(CF=1,标准颗粒物,单位:μg /m³) |
0x06 | 0x07 | 数据02 | PM2.5浓度(CF=1,标准颗粒物,单位:μg /m³) |
0x08 | 0x09 | 数据03 | PM10浓度(CF=1,标准颗粒物,单位:μg /m³) |
0x0a | 0x0b | 数据04 | PM1.0浓度(大气环境下,单位:μg /m³) |
0x0c | 0x0d | 数据05 | PM2.5浓度(大气环境下,单位:μg /m³) |
0x0e | 0x0f | 数据06 | PM10浓度(大气环境下,单位:μg /m³) |
0x10 | 0x11 | 数据07 | 0.1 升空气中直径在 0.3μm 以上的颗粒物个数 |
0x12 | 0x13 | 数据08 | 0.1 升空气中直径在 0.5μm 以上的颗粒物个数 |
0x14 | 0x15 | 数据09 | 0.1 升空气中直径在 1.0μm 以上的颗粒物个数 |
0x16 | 0x17 | 数据10 | 0.1 升空气中直径在 2.5μm 以上的颗粒物个数 |
0x18 | 0x19 | 数据11 | 0.1 升空气中直径在 5.0μm 以上的颗粒物个数 |
0x1a | 0x1b | 数据12 | 0.1 升空气中直径在 10μm 以上的颗粒物个数 |
0x1c | 0x1d | 数据13 | 保留,默认为0 |
0x1e | 0x1f | 数据和校验 | 校验码=起始符1+起始符2+……+数据13低八位 |
图表12
6.3 DAC通讯协议(预留) |
DAC电压0.4~2V 对应0~满量程,线性输出;默认输出pm2.5 (μg/m³) 例:量程为0~1000μg/m³,DAC输出1.2V,对应pm2.5浓度为:500μg/m³ |
图表13
6.4 PWM通讯协议(预留) | |
假设测量范围为 0~1000 μg/m³,测量类型:pm2.5 | |
浓度输出范围 | 0~1000 μg/m³ |
周期 | 1000ms±5% |
周期起始段高电平输出 | 200us(理论值) |
中部周期高电平输出 | 1000ms±5% |
周期结束段低电平输出 | 200us(理论值) |
通过PWM获得当前浓度值的计算公式:P(ug/m³)=1000×(TH)/(TH+TL) | |
TH为一个输出周期中输出为高电平的时间,TL为低电平的时间 |
测试项目 | 试验条件 | 标准 | 样品数量 : N |
缺陷数量 : C | |||
低温储存 | 将传感器放在-30±2℃的环境中不通电贮存72小时后置于常温环境下测量其误差。 | 常温环境中恢复2小时后,传感器应能正常工作。 | N=5 C=0 |
高温储存 | 将传感器放在60±2℃的环境中不通电贮存72小时后置于常温环境下测量其误差。 | 常温环境中恢复2小时后,传感器应能正常工作。 | N=5 C=0 |
低温工作 | 将传感器置于-10±2℃的低温环境中,施加额定电压,工作72小时,然后置于常温环境下测量传感器的测量误差。 | 常温环境中恢复2小时后,传感器应能正常工作。 | N=5 C=0 |
高温工作 | 将传感器置于50±2℃的高温环境中,施加额定电压,工作72小时,然后置于常温环境下测量传感器的测量误差。 | 常温环境中恢复2小时后,传感器应能正常工作。 | N=5 C=0 |
高低温冲击 | 在-30℃保持60分钟后,10s内切换到60℃再保持60分钟,重复循环10次。在测试期间,样品不通电。 | 常温环境中恢复2小时后,传感器应能正常工作。 | N=5 C=0 |
高温高湿工作 | 将传感器放置在 45±2℃, 90±5%RH的环境中, 通以最大电压(可接受的工作电压范围内)工作72小时。 | 常温环境中恢复2小时后,传感器应能正常工作。 | N=5 C=0 |
盐雾试验 | 根据GB/T2423.17,将传感器置于35℃的盐雾箱中,用5%氯化钠盐水喷洒24小时。实验后,用蒸馏水洗涤,用空气吹干。 | 在标准环境下,恢复应不小于1h,不大于2h,外观应无不良和腐蚀。 | N=2 C=0 |
振动 | 在X / Y / Z轴裸机应能承受以下条件的振动测试: 频率范围:10~55~10Hz/min; 振幅:1.5mm; 扫描周期:2H | 测试后,外观应无不良。传感器满足基本性能测试标准。 | N=4 C=0 |
包装跌落 | 下落高度:根据GB/T4857.18规定的重量高度来设定高度。按照GB/T4857.5包装运输包装跌落试验方法进行试验。跌落试验顺序为一角、三楞、六面。 | 包装跌落试验后,传感器应无不良外观,无部件脱落,传感器应正常工作。 | N=1 箱 C=0 |
图表18
传感器必须垂直安装,确保入口和出口保持畅通,避免强气流。
远离人工气流如风扇,如当用于空气清新机时,风扇的前方和后方都不能安装,可任选外壳一侧安装,但外壳上要保留通风口以保证外部气流可以流进来。
安装时要避免粘性粒子如油类进入传感器,当这种粒子粘在光学部件上将会产生故障。
潮湿,否则会坏掉。
避免在室外操作或尘土飞扬的环境中操作。
本产品外壳金属部分与内部电路板的直流地连接,如果人直接触碰整机的直流地会出现安全问题,因此需要将传感器安装在人体不能直接触碰到的位置,且只有断电后才能触碰到传感器。