Монитор качества воздуха на Arduino с датчиком пыли DSM501A

Компоненты и материалы

Инструменты

• Паяльник

Программное обеспечение

• Arduino IDE

О проекте

Устройство для мониторинга качества воздуха на базе недорогого датчика DSM501A (Samyoung), способного определять частицы PM2.5 и PM10. Данные выводятся на LCD-дисплей и в Serial Monitor, а уровень загрязнения индицируется 5 цветными светодиодами.

Принцип работы датчика DSM501A

Датчик выдаёт два PWM-сигнала: Vout1 (PM2.5) и Vout2 (PM10). Низкий уровень сигнала соответствует наличию частиц. Arduino измеряет длительность низких импульсов за фиксированный интервал (3 сек), вычисляет концентрацию по формуле из даташита.

Схема подключения

• Vout1 (PM2.5) → D2 Arduino
• Vout2 (PM10) → D3 Arduino
• Vcc → +5V, GND → GND
• 5 светодиодов → A1–A5 (как выходы)
• LCD 16×2 → стандартная схема (RS, E, D4–D7)
• Вентилятор 40 мм дует воздух через датчик для стабильных показаний

Индикация качества воздуха (по PM10)

Программная реализация

Скетч использует pulseIn() для измерения длительности LOW-импульсов, накапливает их за 3 секунды, считает коэффициент заполнения (ratio) и концентрацию по полиному 3-й степени из спецификации датчика. На LCD выводится концентрация PM10 и текстовый статус. В Serial Monitor — обе концентрации (PM10 и PM2.5).

Важные замечания

• Вентилятор критически важен — без него показания «плавают» и дают ложные пики.
• Устройство собрано в коробке для электроустановки.
• Автор планирует тестировать другие дешёвые датчики пыли в следующих проектах.

Код (основной скетч)

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);
int pin2 = 3; int pin1 = 2;
unsigned long duration1, duration2, starttime;
unsigned long sampletime_ms = 3000;
unsigned long lowpulseoccupancy1 = 0, lowpulseoccupancy2 = 0;
float ratio1 = 0, ratio2 = 0, concentration1 = 0, concentration2 = 0;
int wLed = A1, gLed = A2, yLed = A3, rLed = A4, bLed = A5;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(2, INPUT); pinMode(3, INPUT);
  pinMode(wLed, OUTPUT); pinMode(gLed, OUTPUT);
  pinMode(yLed, OUTPUT); pinMode(rLed, OUTPUT); pinMode(bLed, OUTPUT);
  starttime = millis();
  lcd.begin(16, 2);
}

void loop() {
  duration1 = pulseIn(pin1, LOW);
  duration2 = pulseIn(pin2, LOW);
  lowpulseoccupancy1 += duration1;
  lowpulseoccupancy2 += duration2;

  if ((millis() - starttime) > sampletime_ms) {
    ratio1 = lowpulseoccupancy1 / (sampletime_ms * 10.0);
    concentration1 = 1.1*pow(ratio1,3) - 3.8*pow(ratio1,2) + 520*ratio1 + 0.62;
    ratio2 = lowpulseoccupancy2 / (sampletime_ms * 10.0);
    concentration2 = 1.1*pow(ratio2,3) - 3.8*pow(ratio2,2) + 520*ratio2 + 0.62;

    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("PM10 ");
    lcd.setCursor(6, 0);
    lcd.print(concentration1, 3);

    Serial.print("concentration1 = "); Serial.print(concentration1);
    Serial.print(" pcs/0.01cf - ");
    Serial.print("concentration2 = "); Serial.print(concentration2);
    Serial.println(" pcs/0.01cf - ");

    // Индикация на LCD и светодиодах
    lcd.setCursor(0, 1);
    for (int i = 0; i < 16; ++i) lcd.write(' ');
    lcd.setCursor(4, 1);

    if (concentration1 < 1000) { lcd.print("CLEAN"); setLED(wLed); }
    else if (concentration1 < 10000) { lcd.print("GOOD"); setLED(gLed); }
    else if (concentration1 < 20000) { lcd.print("ACCEPTABLE"); setLED(yLed); }
    else if (concentration1 < 50000) { lcd.print("HEAVY"); setLED(rLed); }
    else { lcd.print("HAZARD"); setLED(bLed); }

    lowpulseoccupancy1 = 0; lowpulseoccupancy2 = 0;
    starttime = millis();
  }
}

void setLED(int active) {
  digitalWrite(wLed, LOW); digitalWrite(gLed, LOW);
  digitalWrite(yLed, LOW); digitalWrite(rLed, LOW); digitalWrite(bLed, LOW);
  digitalWrite(active, HIGH);
}

Схема сборки

Все компоненты размещены на макетной плате или пайке в корпусе. Вентилятор установлен на выходе датчика для принудительного дутья.