[基础知识] 智能新风机中内置三莹粉尘传感器GPSM引领未来绿色生活

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发表于 2019-9-25 11:43 |只看该作者 |正序浏览

近几年由于雾霾的影响，越来越多的新风净化产品走入千家万户，这类产品虽然各不相同，但是其原理大致相同，大多数都是通过滤网对空气过滤的方式实现滤除空气中的颗粒物，主要指标有粉尘、PM2.5等，在新风净化产品中通过加入检测传感器的方式可以实时的检测空气状态（滤网前端的粉尘检测传感器），然后通过检测数据控制新风机的运行，这样既可让用户直观的看出空气质量，同时也可以科学合理的控制新风净化设备的运行，实现更加高效节能的空气净化能效。

接下来Isweek 技术工程师介绍一款Samyoung（三莹）的PM2.5粉尘检测传感器GPSM在中低端智能新风机中的应用，本智能新风机主要由2个粉尘检测传感器、温湿度传感器、PTC加热组件、主控芯片、电源管理、WiFi模组、轴流风扇、滤网等组成，其电气部件构成框图如下图1所示。

如上图1中所示，本智能新风机主要用于室内空气净化，主要通过安装与滤网前后端的两个粉尘传感器检测空气中的颗粒物含量，主控芯片根据传感器的检测数据控制轴流风扇运行，使得空气经过滤网实现对空气中的颗粒物过滤实现净化操作，并根据两个传感器的检测数据判断滤网的过滤效果及滤网剩余使用寿命，同时新风机可以将传感器的检测数据、风扇运行状态、PTC加热组件状态等新风机运行的主要参数通过WiFi上传到云端服务器，用户可以使用手机实现对新风机的操作，进一步提升用户的使用体验。

在本新风机中，粉尘传感器是控制本新风机智能化运行的关键部件，主要用于检测室内空气中的粉尘含量参数，因此该传感器的性能参数决定了本智能新风机检测出的空气质量参数是否准确以及新风机是否能高效节能的运行；同时本智能新风机定位于中低端的空气净化产品，因此各部件的成本在选型时也需要重点考虑，综合上述两点，本新风机选择使用Samyoung（三莹）的PM2.5粉尘检测传感器GPSM。

Samyoung（三莹）的PM2.5粉尘检测传感器GPSM是一款利用光学方法检测空气中粉尘浓度的粉尘检测传感器，对超细颗粒物的探测能力有了极大提升，可测到 0.3 ㎛~1.0 ㎛的颗粒物。这使其在确认 PM2.5/PM1.0 重量浓度值方面比传统传感器推定更精确。其内部检测原理框图如下图3所示，在粉尘传感器中有一个红外发光二极管和一个光接收传感器，两者间的光轴相交，当带灰尘的气流通过光轴相交的交叉区域，粉尘对红外光反射，反射的光强与灰尘浓度成正比。光接收传感器检测到灰尘反射的红外二极管发射的红外光，经信号调理电路，以PWM或UART输出实际测量的灰尘浓度，这种方式较为简单可靠，且成本也相对较低，比较适合用于本智能新风机。

GPSM采用DC-5V的供电方式，功耗仅85mW， PWM 和UART两种输出可选，可实际测量环境中的PM1.0或PM2.5的浓度值。整体结构紧凑、质量轻(W60x H45x D18 mm, ～25g) ，传感器的接线接口较为简洁，使用较为方便。

如果新风机的主控芯片采用DC-3.3V供电，那需要在传感器与主控芯片之间的数据接线需要做电平转换处理，以确保主控芯片对应的引脚不被5V电压损坏。就传感器安装使用方面而言，正确安装的GPSM传感器还可以通过加热电阻形成恒定的气流以提高传感器的检测稳定性及可靠性，除此之外，在本新风机中，因轴流风扇工作时会形成强气流对传感器检测产生影响，因此在新风机中将传感器放置于设计特殊设计的空气流通通路中，以避免轴流风扇工作时的强气流对传感器的检测精度影响。