夏普 Sharp GP2Y10 空氣品質感測器（PM2.5）
https://www.nmking.io/index.php/2023/03/16/1017/
1. Sharp GP2Y10說明
GP2Y1014或GP2Y1010這顆感測器算是偵測空氣品質中較為便宜的版本，可以偵測空氣中的懸浮微粒，但不能區分微粒大小，售價大概都不會超過200，不過使用上不是那麼方便及準確，另一個系列GY2Y1051則是內建MCU，用TX直接提供數值，就不用在哪邊使用電壓換算，不過呢？台灣幾乎都沒有賣家再販售就是了。
GP2Y10產品除了本體之外，還有6P連接線、一個150歐姆電阻及220uF電容，
如果需要更精確的，那非常推薦攀藤系列的產品，例如PMS9003M，目前已經出到第七代的樣子，不僅也是直接產生數據，也能將PM10、PM2.5等不同大小的顆粒數據分別提供，售價則是七八百左右。
GP2Y10偵測的原理是在中間的圓洞處以光線（下圖的IRED）照到空氣中的懸浮粒子就會產生散射，然後透過光感（下圖的PD）來收集散射的強度，就可以知道顆粒的大約數量，如果收集到的光線越強，那麼就代表顆粒越多，當PD收集的光線越多，也會反應更高的電壓，而到時候我們就可以利用電壓來估計空氣中的懸浮粒子有多少了。
根據規格書所列的電壓與粒子的相關圖可以發現幾個重點
- 最小感應電壓0.6V，代表0.6V以下電壓值都難以估計
- 最大感應電壓3.6V，代表3.6V（0.5mg/M^3）以上電壓值都難以估計
- 經由圖表換算後，其關係式約為X=0.172Y-0.1，X懸浮粒子、Y電壓，以下為我的換算過程，不要太認真湊合著看就好：
雖然GP2Y10屬於便宜貨，但也沒那麼不堪，某網友測試的結果其實與氣象局的實際數據非常接近，再加上Sharp也算日本知名品牌啦，因此應該也算是可以信任的產品。關於本產品的其他規格可以參考官方規格書
2. 電路安裝
本次實驗使用小霸王ESP32進行實驗，GP2Y10我測試了GP2Y1014與GP2Y1010，其線路與程式完全相同，都可以參考以下線路接法。
GP2Y10一共六條線，分別代表意義如下
- 紅VCC->3.3V：接3.3V，這裡不建議使用5V
- 黑Vo->IO39：電壓輸出腳，我們將之接到IO39
- 黃GND->GND：接GND
- 白LED->IO5：此為內部IRED光源控制腳，由IO5控制光源開關時間
- 綠LED-GND->GND：此為內部IRED光源GND腳，接GND
- 藍V-LED->3.3V：此為內部IRED光源電源供應腳，此腳較為麻煩，須串接150歐姆電阻及220uF電容。
實際接好可能會長這樣，哈哈，亂得一塌糊塗。
由於包裝內付的連接線頭為1.25mm並沒有做杜邦頭，因此接麵包版非常容易脫落，建議另外購買1.25 6P轉2.54杜邦線，這樣會比較容易操作，如果只是先做實驗，可以像上圖這樣，把末端電路直接插在麵包版上，然後先用膠帶或橡皮筋稍微固定，當然實際應用還是要注意接線強度問題。
3. 程式撰寫
程式部份就是控制IRED在規定的時間亮暗，並在Vo檢查輸出的電壓後，對Vo進行電壓與懸浮微粒之間的換算，程式並不算難，請參考以下，程式中的等候時間是參考網路教學的寫法，為何等候這些時間我也不清楚了。
int Vopin=39; //Vo接到IO39
int IREDpin=5; //IRED接到IO5
float Vo = 0; //用以紀錄電壓
void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(Vopin, INPUT); //讀取電壓腳位
pinMode(IREDpin, OUTPUT);//控制IRED腳位
}
void loop() {
digitalWrite(IREDpin, LOW); //開啟IRED
delayMicroseconds(280); //等候280微秒
Vo = analogRead(Vopin); //讀取39腳的數值(0~4095之間)
Vo = (Vo / 4095) * 3.3; //換算成3.3V電壓
delayMicroseconds(40); //等候40微秒
digitalWrite(IREDpin, HIGH); //關閉IRED
delayMicroseconds(9680); //等候9680微秒
Serial.println(String("電壓：")+String(Vo )); //輸出電壓值，此用以除錯檢查
if (Vo >= 0.6) { //超過0.6才需要計算
Vo =(((0.172 * Vo) - 0.1) * 1000); //依照公式將電壓Vo換算成懸浮微粒ug
Serial.println(String("懸浮：")+String(Vo )); //顯示結果
} else {
Serial.println(String("懸浮：")+String(0)); //小於0.6，都當成0懸浮微粒
}
delay(1000); //一秒一次
}4. 實驗結果
程式燒錄後，就可以開始偵測了，實驗時可以利用衛生紙在感測圓洞處摩擦使其掉落纖維，就可以看到數值的變化，其結果如下圖。
最後總結一下
- 雖然感測不是那麼靈敏準確，但是簡單實驗還是可以
- 偵測範圍有限，且無法像攀藤感測器可區分顆粒大小(例如區分PM2.5、PM10)
- 接線稍微複雜，建議購買轉換杜邦頭，不然麵包板接線不好處理。
