Page 91 - 《橡塑技术与装备》2020年21期（11月上半月橡胶）

产品与设计 水生宏·基于单片机橡胶车间空气粉尘浓度检测仪的设计

路； P3 口主要完成控制外围电路。
2.3 信号采集电路
2.3.1 敏感元件 GP2Y1010AU0F
粉尘浓度传感器的结构特征如图 5 所示，GP2Y10
10AU0F 是一种光学橡胶车间空气质量感应器。光照
射到灰尘时，会发生光的发射现象，即使颗粒再小也
会有光的反射，为了能够测到灰尘在反射时的光，传
感器内有观点晶体管和发光二极管 [16] 。这种传感器测
得的浓度数据适合电压成正比，只需要测得电压就可
以知道所测得的浓度了。粉尘传感器 GP2Y1010AU0F
在正常运行状态下所需要的电压是 0.3~7V 之间，流
图 6 单片机与粉尘传感器简易硬件连接图
过仪器的电流是 20mA [17] 。
样我们就可以利用灰尘传感器中的观点二极管、三极
管，然后再根据放大器的作用对所产生的信号进行放
大，经过 5 接口将信号传出去。但是由于由传感器得
到的信号是模拟信号，单片机不能够对这种模拟信号
进行直接的整合处理 [20] 。所以我们就需要将所得到的
信号进行进一步的转换，将信号通过下文介绍的 0809
转换器，转换成为数字信号，这样就可以将数字信号
送到单片机中，进行下一步的处理了。
图 5 传感器的结构

粉尘传感器 GP2Y1010AU0F 属光学传感器。这
是一款利用光学原理来检测空气中灰尘浓度的传感器。
它能够比较准确的监测到空气中所含有的粉尘，利用
仪器内的三极管以及放大电路，对测得的信号进行放
大，再根据一定的定律 [18] ，根据测得的电压以及浓度
的关系，输出脉冲模式的电压信号 [19] ，就可以比较容
易的得到我们所测地方的粉尘浓度的大小。这款仪器
的优点是比较多的，它具有着仪器小、便于携带、可
以测得的灰尘颗粒比较小、测量的结果比较准确、性
图 7 输出电压与灰尘密度曲线图
能稳定、所消耗的能量低、而且使用的过程中能够测
得的种类比较多，长时间使用过后清洗也比较容易以 2.3.2 A/D 转换电路
由 于单 片 机 不能 识 别模 拟 信 号，所 以 必 须要 借
及易处理等特点。
助一定的方法将模拟信号转化为数字信号。因此必
由 GP2Y1010AU0F 内部示意图中的①、②、③、
④、⑤、⑥，可以得到 GP2Y1010AU0F 粉尘传感器 须把得到的模拟电压信号经过 A/D 转化，转化后才
可送到单片机。转换的器件比较多，本文采用的是
的接线方式。在本设计中利用在不同的电阻情况下不
ADC0809。 ADC0809 由 5 部分构成。有 8 个模拟通道，
同的电压模拟粉尘浓度传感器。其硬件连接方式如图
6 所示。 能够一次性送入 8 个模拟量，且能够一起被转换。若
是 OE 端口是 1 时，那么转化后的量就会被三台输出
通过输出电压与灰尘密度曲线图 7 我们可以看到，
锁存器读取，反之，则没有被读取。图 8 是 ADC089
空气中的灰尘颗粒经过仪器中的灰尘通过孔时，由于
的内部结构。
光的作用，就会使光在照射到灰尘颗粒上时产生一定

的能量损耗以及光会发生一定的散射和折射现象。这

年
2020 第 46 卷 ·39·