颗粒物传感器
颗粒物传感器是一种用于检测空气中悬浮颗粒物浓度的装置，广泛应用于空气质量监测、智能家居、工业环境控制、车载空气净化、环保执法等领域。
操作方法
1.安装与接线
供电要求：
多数传感器需5V DC±5%（部分低功耗型号支持3.3V）
启动电流较大（如PMS5003瞬时可达200mA），建议使用稳压电源
通信接口连接：
UART（TTL电平）：最常见，TX/RX接主控MCU（注意共地）
I2C：如SPS30，节省引脚，适合多传感器系统
PWM输出：部分型号（如HPMA115S0）可输出占空比信号表示浓度
安装方向：
进气口朝下或水平，避免灰尘堆积
远离热源、强电磁干扰源（如电机、继电器）
2.启动与数据读取
预热时间：通电后30秒～2分钟内数据不稳定，建议丢弃初始数据
工作模式：
主动发送模式：传感器自动周期性输出数据（如每秒1次）
被动查询模式：主机发送指令后才返回数据（更省电）
数据解析示例（PMS5003 UART协议）：
数据帧：0x42 0x4D[帧长][PM1.0][PM2.5][PM10]...[校验和]
其中PM2.5值为两个字节（高位在前），单位μg/m3
3.软件配置建议
添加数据滤波算法（如滑动平均、卡尔曼滤波）提升稳定性
在高湿环境（＞70%RH）下，可结合温湿度传感器进行湿度补偿
设置异常值剔除机制（如突变＞50%视为无效）
工作原理
目前主流的颗粒物传感器主要基于以下两种技术：
1.光散射法（光学原理）
原理：利用激光或红外光源照射空气中的颗粒物，颗粒散射光线，光电探测器接收散射光强度，通过算法换算为颗粒物浓度。
优点：
成本低、体积小、响应快
适合消费级产品（如空气净化器、智能手表）
缺点：
易受湿度、灰尘污染影响
长期稳定性较差，需定期校准
代表型号：
激光型：Plantower PMS5003、PMS7003，Honeywell HPMA115S0，Sensirion SPS30
红外型（精度较低）：GP2Y1010AU0F（已逐步淘汰）
2.β射线吸收法/微振天平法（高精度，用于国控站）
原理：
β射线法：颗粒物沉积在滤纸上，通过测量β射线衰减计算质量。
微振天平（TEOM）：实时称量滤膜上颗粒质量。
优点：精度高、符合环保标准（如中国《HJ 653-2013》）
缺点：体积大、价格昂贵（数万元）、需专业维护
应用场景：环境监测站、科研机构
注意事项
避免高湿环境：水汽会误判为颗粒物，导致读数虚高（可加装干燥管或湿度补偿算法）。
定期清洁：光学窗口和进气道积灰会影响精度（部分型号支持自动反吹）。
预热时间：开机后需30秒～2分钟稳定（尤其冷启动）。
安装位置：远离墙壁、出风口，保证空气自然流通。
校准：长期使用建议每6–12个月用标准设备校准一次。
应用领域
1.智能家居
空气净化器：实时监测PM2.5，自动调节风速
新风系统：根据室外颗粒物浓度决定是否引入新风
智能空调/加湿器：联动控制，改善室内空气质量
2.环境监测
城市网格化监测站：低成本部署PM2.5微站（配合LoRa/NB-IoT）
工地扬尘监控：超标自动报警，联动喷淋系统
校园/医院空气质量公示屏
3.工业与交通
车载空气净化系统：隧道、拥堵路段自动切换内循环
洁净室监控：半导体、制药车间对PM0.5敏感区域
矿井/隧道安全监测：粉尘浓度超限预警
4.消费电子与穿戴设备
智能手表/手环：户外运动时提示空气污染风险
便携式检测仪：用于租房、装修后空气质量评估
5.科研与教育
高校实验教学：大气污染、传感器原理课程
公民科学项目：公众参与空气质量地图绘制