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【雕爺學(xué)編程】Arduino動手做（121）---夏普粉塵傳感器模塊

2023-06-23 18:50 作者:驢友花雕 0人讀過 | 我要投稿

37款傳感器與執(zhí)行器的提法，在網(wǎng)絡(luò)上廣泛流傳，其實(shí)Arduino能夠兼容的傳感器模塊肯定是不止這37種的。鑒于本人手頭積累了一些傳感器和執(zhí)行器模塊，依照實(shí)踐出真知（一定要動手做）的理念，以學(xué)習(xí)和交流為目的，這里準(zhǔn)備逐一動手嘗試系列實(shí)驗(yàn)，不管成功（程序走通）與否，都會記錄下來—小小的進(jìn)步或是搞不掂的問題，希望能夠拋磚引玉。

【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料代碼+仿真編程+圖形編程）

實(shí)驗(yàn)一百二十一：夏普SHARP PM2.5 灰塵/粉塵傳感器 GP2Y1014AU0F 帶線

知識點(diǎn)：細(xì)顆粒物

又稱細(xì)粒、細(xì)顆粒、PM2.5。細(xì)顆粒物指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于 2.5 微米的顆粒物。它能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴(yán)重。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。2013年2月，全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會將PM2.5的中文名稱命名為細(xì)顆粒物。細(xì)顆粒物的化學(xué)成分主要包括有機(jī)碳（OC）、元素碳（EC）、硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽、鈉鹽（Na?）等。

細(xì)顆粒物生成來源

顆粒物的成分很復(fù)雜，主要取決于其來源。主要有自然源和人為源兩種，但危害較大的是后者。在學(xué)術(shù)界的分為一次氣溶膠（Primary aerosol）和二次氣溶膠（Secondary aerosol）兩種。

自然源

自然源包括土壤揚(yáng)塵（含有氧化物礦物和其他成分）海鹽（顆粒物的第二大來源，其組成與海水的成分類似）、植物花粉、孢子、細(xì)菌等。自然界中的災(zāi)害事件，如火山爆發(fā)向大氣中排放了大量的火山灰，森林大火或裸露的煤原大火及塵暴事件都會將大量細(xì)顆粒物輸送到大氣層中。

人為源

人為源包括固定源和流動源。固定源包括各種燃料燃燒源，如發(fā)電、冶金、石油、化學(xué)、紡織印染等各種工業(yè)過程、供熱、烹調(diào)過程中燃煤與燃?xì)饣蛉加团欧诺臒焿m。流動源主要是各類交通工具在運(yùn)行過程中使用燃料時向大氣中排放的尾氣。PM2.5可以由硫和氮的氧化物轉(zhuǎn)化而成。而這些氣體污染物往往是人類對化石燃料（煤、石油等）和垃圾的燃燒造成的。在發(fā)展中國家，煤炭燃燒是家庭取暖和能源供應(yīng)的主要方式。沒有先進(jìn)廢氣處理裝置的柴油汽車也是顆粒物的來源。燃燒柴油的卡車，排放物中的雜質(zhì)導(dǎo)致顆粒物較多。在室內(nèi)，二手煙是顆粒物最主要的來源。顆粒物的來源是不完全燃燒、因此只要是靠燃燒的煙草產(chǎn)品，都會產(chǎn)生具有嚴(yán)重危害的顆粒物，使用品質(zhì)較佳的香煙也只是吸煙者的自我安慰，甚至可能因?yàn)槌粑遁^低，而造成更大的危害；同理也適用于金紙燃燒、焚香及燃燒蚊香。但是炒菜5分鐘，PM2.5增加20倍系誤讀。

大氣化學(xué)反應(yīng)

除自然源和人為源之外，大氣中的氣態(tài)前體污染物會通過大氣化學(xué)反應(yīng)生成二次顆粒物，實(shí)現(xiàn)由氣體到粒子的相態(tài)轉(zhuǎn)換。比如：H?SO?+NH?——NH?HSO?等，其中氣態(tài)硫酸來自O(shè)H自由基氧化二氧化硫SO?的氣態(tài)反應(yīng)。鹽的水合物：如xCl·yH?O、xNO?·yH?O、xSO?·yH?O，隨著濕度的變化，水合物對PM2.5的影響較大，水不僅與鹽化合物生成水合物，由于濕度的改變還形成了鹽的微小溶液液滴。

細(xì)顆粒物主要危害

雖然細(xì)顆粒物只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，細(xì)顆粒物粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。研究表明，顆粒越小對人體健康的危害越大。細(xì)顆粒物能飄到較遠(yuǎn)的地方，因此影響范圍較大。細(xì)顆粒物對人體健康的危害要更大，因?yàn)橹睆皆叫?，進(jìn)入呼吸道的部位越深。10μm直徑的顆粒物通常沉積在上呼吸道，2μm以下的可深入到細(xì)支氣管和肺泡。細(xì)顆粒物進(jìn)入人體到肺泡后，直接影響肺的通氣功能，使機(jī)體容易處在缺氧狀態(tài)。

全球每年約210萬人死于PM2.5等顆粒物濃度上升

據(jù)悉，2012年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署公布的《全球環(huán)境展望5》指出，每年有70萬人死于因臭氧導(dǎo)致的呼吸系統(tǒng)疾病，有近200萬的過早死亡病例與顆粒物污染有關(guān)。《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）也發(fā)表了研究報告，報告中稱，人類的平均壽命因?yàn)榭諝馕廴竞芸赡芤呀?jīng)縮短了5年半。

倫敦毒霧事件

1952年12月5日的毒霧事件是倫敦歷史上最慘痛的時刻之一，那場毒霧造成至少4000人死亡，無數(shù)倫敦市民呼吸困難，交通癱瘓多日，數(shù)百萬人受影響。

世界衛(wèi)生組織首次認(rèn)定PM2.5致癌

2013年10月17日，世界衛(wèi)生組織下屬國際癌癥研究機(jī)構(gòu)發(fā)布報告，首次指認(rèn)大氣污染對人類致癌，并視其為普遍和主要的環(huán)境致癌物。然而，雖然空氣污染作為一個整體致癌因素被提出，它對人體的傷害可能是由其所含的幾大污染物同時作用的結(jié)果。

傷害器官

對顆粒的長期暴露可引發(fā)心血管病和呼吸道疾病以及肺癌。??當(dāng)空氣中PM2.5的濃度長期高于10μg/m3，就會帶來死亡風(fēng)險的上升。濃度每增加10μg/m3，總死亡風(fēng)險上升4%，心肺疾病帶來的死亡風(fēng)險上升6%，肺癌帶來的死亡風(fēng)險上升8%。此外，PM2.5極易吸附多環(huán)芳烴等有機(jī)污染物和重金屬，使致癌、致畸、致突變的機(jī)率明顯升高。

影響氣候

人們一般認(rèn)為，PM2.5只是空氣污染。其實(shí)，PM2.5對整體氣候的影響可能更糟糕。PM2.5能影響成云和降雨過程，間接影響著氣候變化。大氣中雨水的凝結(jié)核，除了海水中的鹽分，細(xì)顆粒物PM2.5也是重要的源。有些條件下，PM2.5太多了，可能“分食”水分，使天空中的云滴都長不大，藍(lán)天白云就變得比以前更少；有些條件下，PM2.5會增加凝結(jié)核的數(shù)量，使天空中的雨滴增多，極端時可能發(fā)生暴雨。

細(xì)顆粒物預(yù)防措施

霧霾天氣少開窗。出門在外一定要戴口罩，平常多飲水，可多泡飲菊杞茶這類中醫(yī)茶飲，預(yù)防疾病，多食用水果，從外回家后要深度清潔皮膚和頭發(fā)，此外喜愛晨練以及買菜遛彎的老年人要注意減少出門，因?yàn)殪F霾對老年人的身體危害極大。

外出戴口罩

多喝茶

適量補(bǔ)充維生素D

飲食清淡多喝水

多吃蔬菜

在霧霾天氣盡量減少出門

開車注意車速

出門時，做個自我防護(hù)，佩戴專門防霾的PM2.5口罩、防霾鼻罩，過濾PM2.5，隨時隨地呼吸新鮮空氣。

避免霧天鍛煉。可以改在太陽出來后再晨練。也可以改為室內(nèi)鍛煉。

患者堅(jiān)持服藥。呼吸病患者和心腦血管病患者在霧天更要堅(jiān)持按時服藥

別把窗子關(guān)得太嚴(yán)?？梢赃x擇中午陽光較充足、污染物較少的時候短時間開窗換氣。

盡量遠(yuǎn)離馬路。上下班高峰期和晚上大型汽車進(jìn)入市區(qū)這些時間段，污染物濃度最高。

補(bǔ)鈣、補(bǔ)維D，多吃豆腐、雪梨等。

GP2Y1014AU0F夏普粉塵傳感器

灰塵（粉塵）傳感器，是一款升級版光學(xué)質(zhì)量傳感器，其內(nèi)部對角安放著紅外線發(fā)光二極管和光電晶體管，使得其能夠探測到塵埃反射光，即使非常細(xì)小的如煙草煙霧粒也能夠被檢測到，通常在空氣凈化系統(tǒng)中應(yīng)用，可測量0.8微米以上的微小粒子，感知煙草產(chǎn)生的煙氣和花粉，房屋粉塵等。體積小、重量輕、便于安裝，廣泛應(yīng)用于空氣清新機(jī)、換氣空調(diào)，換氣扇等產(chǎn)品。

其在檢測非常細(xì)的顆粒，如香煙煙霧，是特別有效的，并且是常用的空氣凈化器系統(tǒng)。該裝置中，一個紅外發(fā)光二極管和光電晶體管，對角布置成允許其檢測到在空氣中的灰塵反射光。該傳感器具有極低的電流消耗（最大20mA，11毫安典型的），可以搭載高達(dá)7VDC的傳感器。輸出的是一個模擬電壓正比于所測得的粉塵濃度，敏感性為0.5V/0.1mg/m3。