Cảm biến bụi quang học GP2Y1014AU0F

09/08/23

Chuyên mục: Kiến Thức Chung

GP2Y1014AU0F cảm biến bụi quang học là cảm biến phát hiện bụi bằng cách sử dụng hệ thống cảm nhận quang học như nguồn sáng. Được sử dụng để phát hiện các hạt bụi trong không khí.

Ngoài ra, nó có thể được sử dụng để đo chất lượng không khí. Mạch bên trong gồm một diode phát ánh sáng hồng ngoại và một transistor quang. Cả hai linh kiện có nguyên lý hoạt động dựa vào quang học được đặt ở vị trí chéo nhau.

Cảm biến bụi sử dụng ánh sáng tán xạ của bụi trong không khí để phát hiện bụi. Hơn nữa, nó có thể xác định khói bụi trong nhà như khói thuốc lá và tạo ra một loạt xung điện áp đầu ra tỉ lệ với lượng bụi trong không khí.

Sơ đồ chân GP2Y1014AU0F

Cảm biến bụi quang học có sáu chân:

sơ đồ chân GP2Y1014AU0F

Chi tiết cấu hình chân

Số chân	Tên chân	Mô tả
1	V-LED	Chân cấp nguồn 5V cho LED
2	LED - GND	Chân nối đất của LED
3	LED	Chân sử dụng để bật LED phát ra ánh sáng hồng ngoại
4	S-GND	Chân nối đất của cảm biến bụi quang GP2Y1014AU0F
5	VOUT	Chân này tạo ra các xung điện áp ở dạng tín hiệu tương tự (analog) tỉ lệ với lưu lượng bụi.
6	VCC	Chân Vcc cấp nguồn cho cảm biến quang học và điện áp hoạt động nằm trong khoảng từ 4,5V đến 5V

Lưu ý: Cảm biến đo nồng độ bụi GP2Y1014AU0F tiêu thụ 20mA khi sử dụng ở điều kiện hoạt động bình thường. Do đó, chúng ta có thể cấp chung nguồn cấp với vi điều khiển. Hơn nữa, cũng có thể cấp nguồn 5V trực tiếp trên chân điện áp đầu ra 5V của Arduino

Các đặc tính và thông số kỹ thuật của GP2Y1014AU0F

Mức tiêu thụ dòng điện thấp (tối đa 20mA) giúp dễ giao tiếp với các bộ vi điều khiển như Arduino, TM4C123, ESP32, v.v. Do đó, không yêu cầu sử dụng thêm các linh kiện khác.
Có thể phát hiện cả bụi và khói trong không khí
Cung cấp đầu ra điện áp ở dạng tín hiệu tương tự tỉ lệ với lưu lượng bụi trong không khí và có độ nhạy là 0,5 V / (100 µg / m3). Có nghĩa là nó có thể phát hiện kích thước bụi nhỏ nhất là 0,5µm.
Dải điện áp hoạt động tiêu chuẩn: 4,5V đến 5,5V
Thiết kế nhỏ gọn với kích thước 1,81 x 1,18 x 0,69 ”(46,0 x 30,0 x 17,6 mm)
Thời gian xử lý của cảm biến bụi GP2Y1014AU0F dưới một giây. Nói cách khác, nó có thể cảm nhận các hạt bụi trong vòng chưa đầy một giây và xuất đầu ra điện áp ở dạng tín hiệu tương tự analog

Để biết thêm thông số kỹ thuật của GP2Y1014AU0F, hãy xem datasheet. Link tải datasheet ở cuối hướng dẫn.

Nguyên lý hoạt động cảm biến bụi quang

Như đã thảo luận trước đó, mạch cảm biến GP2Y1014AU0F cps một diode phát tia hồng ngoại và một phototransistor. Nó cũng có một van đầu vào cho không khí đi qua cảm biến. Cả IR LED và phototransistor đều được đặt theo đường chéo gần van đầu vào không khí.

Nguyên lý hoạt động cảm biến bụi quang

Nguyên lý hoạt động cơ bản của cảm biến dựa vào quang học và cụ thể hơn là nguyên lý tán xạ ánh sáng. Không khí đi vào cảm biến thông qua một van nạp khí, nơi mà đèn LED hồng ngoại bật tắt liên tục.

Đèn LED hồng ngoại chiếu sáng các hạt bụi có trong không khí. Sau đó xuất hiện ánh sáng phân tán và được phát hiện bởi phototransistor của máy dò ánh sáng. Đầu ra của máy dò được khuếch đại bởi mạch khuếch đại, và được xử lý lấy được giá trị tương ứng với lưu lượng bụi.

so-do-nguyen-ly-hoat-dong-GP2Y1014AU0F

Cuối cùng, cảm biến bụi quang học tạo ra tín hiệu điện áp dạng tương tự (analog) ở chân Vo tỉ lệ với lưu lượng bụi hoặc khói trong không khí.

Điểm quan trọng nhất cần lưu ý ở đây là giá trị của điện áp đầu ra phụ thuộc vào cường độ ánh sáng tán xạ mà mạch dò ánh sáng phát hiện được. Ngoài ra, cường độ của ánh sáng tán xạ còn phụ thuộc vào lưu lượng hạt bụi trong không khí.

Tóm lại, lưu lượng bụi càng nhiều thì điện áp đầu ra sẽ càng lớn.

Giao tiếp với vi điều khiển

Để giao tiếp cảm biến quang GP2Y10 với vi điều khiển như Arduino , chúng ta chỉ cần một chân Analog để đọc đầu ra điện áp tương tự (analog) của cảm biến. Ngoài ra, cũng cần một chân đầu ra digital để bật tắt đèn LED hồng ngoại của cảm biến GP2Y10.

Vì vậy, chúng ta có thể giao tiếp cảm biến bụi GP2Y10 với các bộ vi điều khiển nào có một kênh ADC và có ít nhất một chân đầu ra digital.

Ví dụ, Arduino có 5 kênh ADC hoặc tương tự (analog) có thể được sử dụng để đọc giá trị điện áp đầu ra của cảm biến bụi quang. Hơn nữa, Arduino cũng hỗ trợ 10 chân đầu vào-đầu ra digital. Chúng ta có thể sử dụng bất kỳ chân nào để bật tắt đèn LED hồng ngoại của GP2Y10.

Các ứng dụng

Hệ thống lọc không khí
Máy dò khói
Nhà máy lọc không khí

Mô hình 2D GP2Y1014AU0F

Hình ảnh dưới đây là mô hình 2D của cảm biến bụi quang học. Nó có kích thước nhỏ gọn và phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp. Mô hình 2D này sẽ giúp ích trong khi thiết kế mạch PCB.

Mô hình 2D GP2Y1014AU0F