Monitore a Qualidade do Ar com Precisão usando o Sensor Sharp GP2Y1010AU0F

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• Ferro de solda

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• Arduino IDE
• Processing (The Processing Foundation)

Sobre o Projeto

O Sensor Óptico de Poeira Sharp (GP2Y1010AU0F) é especialmente eficaz na detecção de partículas muito finas como fumaça de cigarro, sendo comum em sistemas purificadores de ar. Um diodo emissor infravermelho e um fototransistor são dispostos diagonalmente para detectar a luz refletida pela poeira no ar.

Em vídeos anteriores mostrei monitores baseados nos sensores DSM501A e PPD42NS. Agora apresento o mesmo dispositivo baseado no Sharp GP2Y1010AU0F, também muito barato (~$5). O esquema elétrico é simples. O sensor consome pouca corrente (20mA máx, 11mA típico) e pode ser alimentado diretamente pelo Arduino. A saída é tensão analógica proporcional à densidade de poeira, com sensibilidade de 0.5V/0.1mg/m³.

Modifiquei o código de exemplo Arduino da "Dfrobot" para leitura em µg/m³. Escrevi um código Processing baseado na biblioteca "meter" para representar os valores no monitor do PC como um grande instrumento analógico, dando efeito visual distinto.

Comparação dos Sensores

Comparando os três sensores (DSM501A, PPD42NS e Sharp GP2Y1010AU0F) nas mesmas condições, o vencedor é o Sharp GP2Y1010AU0F. Pontos positivos:

• Mais sensível a valores muito baixos
• Consumo de energia muito baixo, alimentado direto do Arduino
• Código Arduino simples e facilmente personalizável
• Saída analógica, conecta direto a instrumento de medição sem eletrônica adicional

Este sensor pode ser comprado no AliExpress: link

Obrigado por assistir.

Código

Código Arduino Arduino

/* Standalone Sketch para Arduino UNO com Sensor Óptico de Poeira Sharp GP2Y1010AU0F */
int measurePin = 0; // Conecte sensor ao pino A0 do Arduino
int ledPower = 2;   // Conecte 3 pinos do driver do LED do sensor ao D2 do Arduino
int samplingTime = 280;
int deltaTime = 40;
int sleepTime = 9680;
float voMeasured = 0;
float calcVoltage = 0;
float dustDensity = 0;

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  pinMode(ledPower, OUTPUT);
}

void loop(){
  digitalWrite(ledPower, LOW); // Liga o LED
  delayMicroseconds(samplingTime);
  voMeasured = analogRead(measurePin); // Lê valor de poeira
  delayMicroseconds(deltaTime);
  digitalWrite(ledPower, HIGH); // Desliga o LED
  delayMicroseconds(sleepTime);
  // 0-5V mapeado para 0-1023
  calcVoltage = voMeasured * (5.0 / 1024.0);
  // Equação linear de https://www.howmuchsnow.com/arduino/airquality/
  // Chris Nafis (c) 2012
  dustDensity = 170 * calcVoltage - 0.1;
  Serial.println(dustDensity); // unidade: µg/m³
  delay(1000);
}

Código Processing C/C++

/* Meter como círculo parcial. Altere algumas cores.
   O círculo começa em 90 graus (6 horas) e move no sentido horário.
   Criado em 19 abril 2017 por Bill (Papa) Kujawa. Domínio público. */
import processing.serial.*;
import meter.*;

Serial port;
String[] list;
Meter m;

void setup() {
  size(1150, 910);
  background(255, 255, 200);
  port = new Serial(this, "COM4", 9600);
  m = new Meter(this, 125, 25, true);
  m.setMeterWidth(850);
  m.setFrameColor(color(100, 0, 0));
  m.setTitleFontColor(color(0, 200, 0));
  m.setPivotPointColor(color(255, 0, 0));
  m.setArcColor(color(0, 0, 200));
  m.setScaleFontColor(color(200, 100, 0));
  m.setTicMarkColor(color(217, 22, 247));
  m.setArcMinDegrees(90.0);
  m.setArcMaxDegrees(360.0);
  m.setArcThickness(5);
  m.setNeedleThickness(4);
  m.setMinScaleValue(0.0);
  m.setMaxScaleValue(800.0);
  m.setInputSignalOutOfRangeFontColor(color(0, 255, 0));
  m.setMinInputSignal(0);
  m.setMaxInputSignal(800);
  m.setHighSensorWarningActive(true);
  m.setHighSensorWarningValue((float)200.0);
  String[] scaleLabelsA = {"0", "100", "200", "300", "400", "500", "600", "700", "800"};
  m.setScaleLabels(scaleLabelsA);
  m.setTitle("Qualidade do Ar (µg/m³)");
  m.setDisplayDigitalMeterValue(true);
}

void draw() {
  if (port.available() > 0) {
    String val = port.readString();
    list = split(val, ',');
    float air = float(list[0]);
    println("Qualidade do Ar: " + air + " mg/m3 ");
    m.updateMeter(int(air));
  }
}

Esquemáticos