CN204286997U - 一种基于gp2y1010au0f模块的灰尘检测电路 - Google Patents

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郑�和
梁卫华
刘修军
况君
林稳章
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Abstract

本实用新型公开了一种基于GP2Y1010AU0F模块的灰尘检测电路，包括单片机和灰尘检测传感器，所述灰尘检测传感器为GP2Y1010AU0F模块；所述灰尘检测传感器的驱动信号输入口与单片机的输出端相连接，所述灰尘检测传感器的电压输出口与单片机的模拟输入口相连接。本实用新型具有电路结构简单，硬件成本低，能实现设备小型化，便携式的优点。

Description

一种基于GP2Y1010AU0F模块的灰尘检测电路
技术领域
本实用新型涉及一种灰尘检测电路，具体是一种采用GP2Y1010AU0F灰尘检测传感器模块实现的灰尘检测电路，属于测控技术领域。
背景技术
城市灰尘是指粒径小于20目，分散于城市不同区域(位置、功能区)的表面固体颗粒物。城市灰尘是城市环境学研究的对象之一，城市灰尘污染和城市大气污染、水污染、噪声污染、城市热岛、光化学烟雾等构成了不同类型的城市环境灾害，城市灰尘对生态系统的破坏是隐蔽的、潜在的、长期的，而城市灰尘中的颗粒物对人体的危害则是直接的，有时甚至是致命的。除城市灰尘颗粒物本身外，其携带的有毒有害重金属，更增强了城市灰尘的危害性。
城市灰尘对城市环境的侵害已被越来越多的人所认识，而城市灰尘环境污染问题更应该引起城市经营者、决策者、行业管理者的高度重视，应该投入相应资金研究城市灰尘污染问题。通过建立城市灰尘防护林带、城市灰尘阻滞植被带、城市灰尘吸附绿化区等；对城郊土壤污染、城市地下水污染等进行大面积转基因植物修复、地球化学工程治理等，城市灰尘环境污染是可以预防、可以改善的。
但是在灰尘污染度检测方面，灰尘污染检测还不能像温度、湿度、气压、风速、风向等气象参数的监测那样普遍和引起重视，现在天气预报即使会对灰尘污染程度进行提示，但其灰尘污染程度数据所代表的是较大范围的污染程度(采用大型气象监测系统进行大范围监测)，无法精确到小区域的污染程度测量，因此设计一种小型化，便携式的灰尘检测装置就显得十分必要。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是：怎样提供一种电路结构简单，硬件成本低，能实现设备小型化，便携式的灰尘检测电路。
为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案。
一种基于GP2Y1010AU0F模块的灰尘检测电路，其特征在于：包括单片机和灰尘检测传感器，所述灰尘检测传感器为GP2Y1010AU0F模块；
所述灰尘检测传感器的驱动信号输入口与单片机的输出端相连接，所述灰尘检测传感器的电压输出口与单片机的模拟输入口相连接；
所述单片机与LCD显示器相连接；所述单片机与数据存储模块相连接。
进一步的，单片机采用MSP430G2553芯片。
相比现有技术，本实用新型具有如下优点：
本实用新型中采用GP2Y1010AU0F灰尘检测传感器模块和单片机MSP430G2553芯片实现灰尘检测电路，单片机只需向灰尘检测传感器模块加载一个驱动信号控制其内部发光二极管工作状态，并且，灰尘检测传感器输出的电压信号只需要经单片机的模拟输入口采入进行处理即可，在硬件设计上是很简单的，并且GP2Y1010AU0F具有测量精度高，适合小范围测试的特点，因此相比现有技术中所采用的大型气象监测系统对灰尘浓度进行监测，本实用新型具有电路结构简单，硬件成本低，能实现设备小型化，便携式的优点，适合于小范围区域的灰尘浓度精确检测。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构图；
图2为本实用新型中灰尘检测传感器的内部结构图；
图3为本实用新型中灰尘检测传感器输出电压与灰尘浓度关系曲线图；
图4为本实用新型中灰尘检测传感器输入驱动信号示意图；
图5为本实用新型中灰尘检测传感器输入驱动信号与输出电压对应示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于GP2Y1010AU0F模块的灰尘检测电路，主要由单片机和灰尘检测传感器组成。
如图2所示，灰尘检测传感器为GP2Y1010AU0F模块；
模块内部设有一个发光二极管，在模块的第3脚LED脚(也即是驱动信号输入口)上加载驱动脉冲，该脉冲被芯片内部三极管放大后加载到发光二极管的阳极上，则该发光二极管能发出光线，所发出的光线能够被光电二极管检测到。(当然芯片的1脚需接电源正极，芯片2脚接地)。
灰尘或烟颗粒通过灰尘吸入孔进入模块内部，由于灰尘或者烟是不透明的固体颗粒，因此它们进入模块后改变了光电二极管接收到的光线的明暗，发光二极管接收到的光线的明暗是与灰尘浓度直接相关的，因此发光二极管输出的光电流经内部放大电路放大后得到的输出电压信号中携带了灰尘浓度的信息。
考虑到GP2Y1010AU0F模块的以上特点，我们决定用单片机来该该模块提供输入驱动信号，并且可以将该模块输出电压中携带的浓度信息提取出来；具体电路连接关系是：
主要的电连接关系在于：
灰尘检测传感器的驱动信号输入口(第3脚LED)与单片机的输出端相连接，灰尘检测传感器的电压输出口(第5脚V0)与单片机的模拟输入口相连接；
配合的电路连接关系是：第1脚VLED可以通过一个电阻(可选为150欧姆阻值)与电源正极相连接，第2脚直接接地，第1脚和第2脚之间可以设置一个极性电容(用于电源滤波)，该极性电容的正极与第1脚相连接，负极与第2脚相连接。
为了提高单片机加载给第3脚LED的驱动信号的驱动能力，可以在单片机的输出口与第3脚LED之间设置一个MOS管作为驱动管，具体的，可采用一个NMOS管，NMOS管的栅极与单片机的输出口相连接，NMOS管的漏极与GP2Y1010AU0F模块的第3脚LED相连接，NMOS管的源极与地相连接。
单片机与LCD显示器相连接；
单片机与数据存储模块相连接，数据存储模块可以选择常规的EEPROM存储器。
其中，单片机采用MSP430G2553芯片。
本实用新型工作原理如下：
系统上电后，单片机通过其输出口向GP2Y1010AU0F模块的驱动信号输入口发送一个驱动信号，该驱动信号如图4所示，周期T为10ms，脉冲宽度PW为0.32ms。
该驱动信号进入GP2Y1010AU0F模块后，模块内部的发光二极管将在脉冲存在期间(高电平的0.32ms内)发光，在此期间，光电二极管检测光线后(光线明暗与灰尘浓度直接相关)送内部放大电路放大后输出。
如图5所示，输出电压脉冲在输入驱动信号高电平脉冲出现后0.28ms时将出现一个峰值，该峰值便是一个灰尘浓度采样点。每出现一个驱动信号高电平脉冲输出电压便会出现一个灰尘浓度采样点。
单片机将灰尘检测传感器的电压输出口输出的电压信号经过其模拟输入口采入后可由其内部设置的AD转换模块将此输出电压转换为数字信号，这样灰尘浓度采样点便被数字化，而输出电压信号中的灰尘浓度采样点电压与灰尘浓度的对应关系是如图3所示，根据图3所示曲线单片机便可得到灰尘浓度值。需要说明的是：图3所示曲线为，灰尘检测传感器GP2Y1010AU0F固有特性；对GP2Y1010AU0F输出信号的处理方式不限于这里所介绍的方式。
灰尘浓度值可以通过LCD屏幕进行显示，也可以存储在数据存储器中供调用回溯。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方。案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于GP2Y1010AU0F模块的灰尘检测电路，其特征在于：包括单片机和灰尘检测传感器，所述灰尘检测传感器为GP2Y1010AU0F模块；
所述灰尘检测传感器的驱动信号输入口与单片机的输出端相连接，所述灰尘检测传感器的电压输出口与单片机的模拟输入口相连接；
所述单片机与LCD显示器相连接；所述单片机与数据存储模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于GP2Y1010AU0F模块的灰尘检测电路，其特征在于，所述单片机采用MSP430G2553芯片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105158132A (zh) * 2015-09-25 2015-12-16 江苏省锡山中等专业学校 一种微型家用粉尘检测计
CN106198334A (zh) * 2016-07-19 2016-12-07 丁云广 一种空气质量检测仪的电路设计

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