Arduino PPD42NJ — Датчик твердых частиц (пыли)

Описание

PPD42NJ — это оптический датчик концентрации твердых частиц в воздухе (PM2.5 / PM10), выпускаемый компанией Shinyei (Япония). Датчик используется для мониторинга качества воздуха, определения уровня пыли и дыма.

Принцип работы: внутри датчика находится инфракрасный светодиод и фотодиод. Поток воздуха проходит через камеру датчика, частицы пыли вызывают рассеяние света, которое фиксируется фотодиодом. Датчик выдает:

• ШИМ-сигнал (PWM) — короткие импульсы при обнаружении частиц
• Аналоговый сигнал — напряжение, пропорциональное концентрации пыли

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Напряжение питания | 5 В (DC) | | Ток потребления | ~20 мА (макс. 40 мА) | | Выходной интерфейс | Цифровой (PWM), стабильный ИК-сигнал | | Детектируемый размер частиц | ≥ 1 мкм | | Диапазон измерений | 0 – 1000 мкг/м³ (по результатам калибровки) | | Время отклика | < 60 секунд | | Допустимая влажность | 0 – 95 % RH (без конденсата) | | Допустимая температура | −10 °C … +60 °C | | Размеры (Д x Ш x В) | 59 x 45 x 22 мм | | Вес | ≈ 20 г |

Разъем и распиновка (5-pin)

| Pin № | Имя | Назначение | |---|---|---| | 1 | GND | Земля | | 2 | Output 1 (PWM) | Цифровой импульсный выход | | 3 | Output 2 (Analog) | Аналоговый выход | | 4 | VCC | 5 В питание | | 5 | VCC (доп.) | альтернативное питание |

Некоторые версии имеют совместимый разъем со стандартными моделями (фактически пин 1 и 5 запаяны вместе — GND и 5В).

Партномера и эквиваленты

• Оригинал: PPD42NJ (Shinyei)
• Также распространены близкие по спецификациям модели:
  • PPD42NS — датчик того же семейства, один импульсный выход.
  • PPD60PV — для автономных счетчиков (двухканальный импульсный).
  • SDS011 / SDS021 — лазерные датчики (другой конструктив).
  • GP2Y1010AU0F / GP2Y1014AU0F — Sharp, аналоговый, полностью совместим по подключению.
  • PlanTower PMS5003 / PMSA003 — лазерный PM1.0/PM2.5/PM10 стандартные для Arduino.

В магазинах часто встречаются клоны под названием «Габорон НР » (NY8/ N32), которые смонтированы по аналогичной схеме, но менее стабильны по калибровке.

Совместимость с платформами

• Arduino Uno, Nano, Mega (подключение через digital pin + analog pin).
• Raspberry Pi (через ADC).
• ESP8266 / ESP32 (с внутренним АЦП, до 0-3,3 В — для 5 В надо делитель во время питания от 5 В, чтобы защитить вход).
• STM32, FPGA и любые MCU с GPIO и прерываниями 5 В логикой (STM32 нельзя напрямую, нужен уровень).

Библиотеки для Arduino

Простейший вариант чтения — библиотека Datafruits PPD42, либо написав собственный:

#include <ros.h>
unsigned long lowPulseOccupancy = 0;
double concentration = 0;
void setup() { pinMode(2, INPUT); }
void loop() {
  unsigned long start = millis();
  while (millis() - start < 30000) {
    lowPulseOccupancy += pulseIn(2, LOW, 1000000);
  }
  double ratio = lowPulseOccupancy / 30000000.0;
  concentration = 1.1 * pow(ratio, 3) - 3.8 * pow(ratio, 2) + 520 * ratio + 0.62;
  Serial.print(concentration); Serial.println(" ug/m^3");
}

Датчик старый, но по-прежнему широко используется в школьных, личных метеостанциях и установках DIY.