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光散射粒子傳感器

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樂控（上海）環(huán)境技術(shù)有限公司

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技術(shù)文章

PM-300激光顆粒物傳感器使用說明書

閱讀：2333發(fā)布時間：2020-4-11

1、產(chǎn)品概述

PM-300激光顆粒物傳感器是一款采用激光散射原理檢測大氣環(huán)境中PM1.0、PM2.5、PM10質(zhì)量濃度的傳感器模組。該傳感器采用國外進口處理芯片以及感光元件，通過微處理器進行信號的采集、處理并以通用數(shù)字接口形式輸出，實時準確檢測大氣環(huán)境中不同粒徑的質(zhì)量濃度。

2、應(yīng)用范圍

空氣凈化器、空氣品質(zhì)檢測儀、新風系統(tǒng)、帶空氣凈化功能的空調(diào)、汽車以及消費類電子的配套。

3、產(chǎn)品優(yōu)勢

一致，穩(wěn)定，可靠
零點漂移小，重復(fù)性好
體積小，便于安裝
低功耗，壽命長
靈敏度高，響應(yīng)速度快
產(chǎn)品通過EMC、EMI測試，抗干擾性強

4、工作原理

本傳感器基于MIE散射法粒子濃度分析技術(shù)，外界空氣均勻通過自主研發(fā)的風道，采樣氣體中的粒子通過光束時發(fā)生散射現(xiàn)象，信息處理電路通過光電傳感器采集散射光的光強信號轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號，經(jīng)前置放大,AD轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，經(jīng)噪聲處理及優(yōu)算法，得出單位體積內(nèi)等效粒徑的顆粒個數(shù)，進而得出單位體積內(nèi)等效粒徑的質(zhì)量濃度。傳感器各功能框圖如下：

5、技術(shù)參數(shù)

	參數(shù)	備注
輸出數(shù)據(jù)	PM1.0、PM2.5、PM10質(zhì)量濃度	/
PM2.5測量范圍	0-999	μg/m³
PM2.5有效測量范圍	0-500	μg/m³
顆粒物濃度一致性	0-100：±10 100-500：±10%	μg/m³
*小檢出粒子直徑	0.3	μm
供電電壓	5V±0.1V	紋波<100mV
*大工作電流	100	mA
工作溫度范圍	-10-60	℃
工作濕度范圍	0-95%RH（非凝結(jié)）	/
存儲溫度	-30-70	℃
響應(yīng)速度	<1.5	s
分辨力	1	μg/m³
*大尺寸	5042.720.4	mm

6、引腳定義

引腳	名稱	備注
1	VCC	5V
2	GND	——
3	CTRL	控制引腳，高電平工作，電平電壓為3.3V 低電平休眠
4	RX	TTL電平信號, 電平電壓為3.3V
5	TX	TTL電平信號, 電平電壓為3.3V
6	NC	——
7	NC	——
8	NC	——

注：傳感器接口為1.25T-1-LT-8A 立貼式連接器

7、通訊協(xié)議

串口通訊協(xié)議：9600 N1(速率 9600,協(xié)議總長度：24字節(jié)，校驗位無，停止位 1)

串口上報通訊周期：1.5秒

名稱	說明	備注
起始位1	0x42	幀頭
起始位2	0x4D	幀頭
幀長度高八位	0x00	幀長度
幀長度低八位	0x14	幀長度
數(shù)據(jù)1高八位	0XXX	PM1.0質(zhì)量濃度，單位μg/m³
數(shù)據(jù)1低八位	0XXX	PM1.0質(zhì)量濃度，單位μg/m³
數(shù)據(jù)2高八位	0XXX	PM2.5質(zhì)量濃度，單位μg/m³
數(shù)據(jù)2低八位	0XXX	PM2.5質(zhì)量濃度，單位μg/m³
數(shù)據(jù)3高八位	0XXX	PM10質(zhì)量濃度，單位μg/m³
數(shù)據(jù)3低八位	0XXX	PM10質(zhì)量濃度，單位μg/m³
數(shù)據(jù)4高八位	0XXX	保留數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)4低八位	0XXX
數(shù)據(jù)5高八位	0XXX
數(shù)據(jù)5低八位	0XXX
數(shù)據(jù)6高八位	0XXX
數(shù)據(jù)6低八位	0XXX
數(shù)據(jù)7高八位	0XXX
數(shù)據(jù)7低八位	0XXX
數(shù)據(jù)8高八位	0XXX
數(shù)據(jù)8低八位	0XXX
數(shù)據(jù)9高八位	0x71	保留數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)9低八位	0x00	保留數(shù)據(jù)
校驗和高八位	0XXX	和校驗，起始位到數(shù)據(jù)9的低八位
校驗和低八位	0XXX	和校驗，起始位到數(shù)據(jù)9的低八位

8、尺寸圖

9、典型輸出特性

9.1常溫一致性

9.2低溫一致性

9.3高溫一致性

9.4長時間運行一致性

10、可靠性測試

序號	檢驗項目	單位	技術(shù)要求	數(shù) 量		檢驗結(jié)果	單項判定
1	低溫貯存	-	環(huán)境溫度：-30℃±2℃，持續(xù)時間：500H，常溫環(huán)境下2H后，檢測其一致性；		5PCS	一致性符合：0-100μg/m³： ±10； 100-500μg/m³; ±10%； 500-700μg/m³; ±15%；風扇無明顯異響;外觀無變形；輸出數(shù)值穩(wěn)定	合格
2	高溫貯存	-	環(huán)境溫度：70℃±2℃，持續(xù)時間：500H，常溫環(huán)境下2H后，檢測其一致性；		5PCS		合格
3	高溫高濕貯存	-	溫度70℃±2℃，濕度90%-95%環(huán)境下，不通電放置500H，常溫環(huán)境下2H后，檢測其一致性；		5PCS		合格
4	通斷	-	5min間歇運行1000次，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；		5PCS		合格
5	低溫運行	-	環(huán)境溫度： -10℃±2℃，連續(xù)運行48H，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；繼續(xù)放置到120H，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；		5PCS	一致性符合：0-100μg/m³： ±15； 100-500μg/m³; ±15%； 500-700μg/m³; ±20%；風扇無明顯異響;外觀無變形；輸出數(shù)值穩(wěn)定	合格
6	高溫運行	-	環(huán)境溫度： 60℃±2℃，連續(xù)運行48H，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；繼續(xù)放置到120H，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；		5PCS		合格
7	高低溫循環(huán)	-	樣機在溫度60℃環(huán)境中不通電放置4H，然后再30S內(nèi)轉(zhuǎn)移到-20℃環(huán)境中放置4H，反復(fù)循環(huán)5次。試驗后在常溫下放置2H，檢測其一致性		5PCS		合格
8	高溫高濕運行		溫度：60℃，濕度：85%RH，連續(xù)運行2D，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；繼續(xù)放置到5D，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；		5PCS		合格
9	低溫低濕運行	-	溫度：-10℃，濕度：20%RH，連續(xù)運行48h，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；繼續(xù)放置到120h，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；		5PCS		合格
10	常溫高濕運行	-	溫度：25℃±2℃，濕度：85%RH，連續(xù)運行48h，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；繼續(xù)放置到120h，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；		5PCS		合格
11	高灰塵	-	溫度：25℃，濕度：40%RH，取2g干水泥，置于實驗箱內(nèi)，通過風扇吹起，每隔24h加2g干水泥，連續(xù)運行48h。放置正常環(huán)境通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；繼續(xù)放置48h，再次放置正常環(huán)境通過測試裝置從 0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；		5PCS		合格
12	汽車尾氣	-	溫度：25℃，濕度：40%RH，在錫爐中加入20ml汽油，以200℃的溫度進行蒸發(fā)，蒸發(fā)30分鐘后停止，開啟風扇攪拌，每隔12h重復(fù)上述操作，連續(xù)運行2D，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；繼續(xù)放置到4D，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；		5PCS		合格
13	油煙	-	溫度：25℃，濕度：40%RH，在錫爐中加入20ml食用油，以200℃的溫度進行蒸發(fā)，蒸發(fā)30分鐘后停止，開啟風扇攪拌，每隔12h重復(fù)上述操作，連續(xù)運行2D，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；繼續(xù)放置到4D，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；		5PCS	一致性符合：0-100μg/m³： ±15； 100-500μg/m³; ±15%； 500-700μg/m³; ±20%；風扇無明顯異響;輸出數(shù)值穩(wěn)定	合格
14	混合氣體實驗	-	取樣機依次做汽車尾氣、油煙、高灰塵測試，共計6D（取各個實驗2D的實驗部分）；全部測試完畢后，通過測試裝置從0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；		5PCS		合格
15	長時間運行	-	放置常溫環(huán)境中連續(xù)通電30D，通過測試裝置0-700μg/m³，取10個測試點，一致性符合要求；并此后所有進行測試實驗未損壞機型標注清晰長期運行		10PCS		合格
16	振動	-	10㎡封閉實驗室，溫度20℃，濕度50%，顆粒物發(fā)生器送煙，空氣凈化器調(diào)節(jié)。振動頻率：50Hz。加速度：9.8/S2。振動方向：X、Y、Z方向。振幅（垂直方向）：±2mm。試驗時間：X、Y、Z方向各60分鐘。直流5V通電檢測一致性。		5PCS		合格
17	零點漂移	-	連續(xù)運行2h，量程漂移應(yīng)不超過±15%		5PCS		合格
18	量程漂移	-	連續(xù)運行2h，量程漂移應(yīng)不超過±15%		5PCS		合格
19	工作電流	mA	不大于100		5PCS		合格
20	電快速瞬變脈沖群	I/O 端口	試驗電壓峰值4kV（4級），群脈沖頻率5/100kHz，樣機工作正常；		5PCS		合格
21	靜電放電	-	接觸放電：端口面、試驗電壓1KV, 其它面、試驗電壓8KV（4級）試驗中無異?，F(xiàn)象。		5PCS		合格
22	浪涌（沖擊）	-	線與線之間2KV（4級，0度、90度、180度、270度）工作正常。		5PCS		合格
23	跌落	-	將樣機從高度1米處進行自由跌落，不同角度各跌落2次，試驗后通電,功能應(yīng)正常。		5PCS		合格
24	鹽霧	-	放置在溫度為35℃的鹽霧箱內(nèi)用濃度為5%氯化鈉溶液噴霧48小時，試驗后用水清洗干凈。表面不允許有紅銹生成		5PCS	金屬件無生銹及變色	合格

11、安裝及使用注意事項

本產(chǎn)品是作為家電產(chǎn)品配套用途而制造，對于醫(yī)療、礦業(yè)、防災(zāi)等需要高安全性、依賴性等用途時，請不要使用；
本產(chǎn)品采用金屬等無靜電吸附材料，避免在含有大量塵埃惡劣環(huán)境下工作；傳感器使用結(jié)束后，建議關(guān)閉采樣口。
本產(chǎn)品在系統(tǒng)中安裝使用時，應(yīng)保證進、出風口通暢，且不要有較大氣流正對進、出口風；并且其中兩個面（如下圖所示）不能朝下放置安裝，以免長時間使用灰塵沉積在敏感器件表面而影響傳感器測試準確性。

正確安裝錯誤安裝

進風口和出風口所在的平面緊貼用戶機內(nèi)壁與外界連通的氣孔為好的安裝方式，如無法實現(xiàn)，則出風口周圍 2cm 之內(nèi)無遮擋。進風口和出風口之間應(yīng)有結(jié)構(gòu)使氣流隔離，避免氣流在用戶機內(nèi)部從出風口直接回流到進風口。
用戶機內(nèi)壁為進風口所開的通氣孔不應(yīng)小于進風口的尺寸。
應(yīng)用于凈化器類產(chǎn)品時，盡量避免將傳感器直接置于凈化器自身風道中，如果無法避免，應(yīng)單獨設(shè)置一個獨立的結(jié)構(gòu)空間，將傳感器置于其中，使其與凈化器自身風道隔離。
應(yīng)用與凈化器或固定檢測設(shè)備時，傳感器位置應(yīng)高于地面 20cm 以上。否則有可能被近地面的大塵埃顆粒甚至絮狀物污染導(dǎo)致風扇纏繞阻轉(zhuǎn)。
傳感器應(yīng)用于戶外固定設(shè)備時，對于沙塵暴、雨雪等天氣以及楊柳絮的防護，應(yīng)由設(shè)備完成。傳感器是一個整體元件，用戶切勿將其拆解，包括金屬屏蔽殼，以防出現(xiàn)不可逆破壞。
本產(chǎn)品外殼金屬部分與內(nèi)部電路板的直流地連接，如果人直接觸碰整機的直流地會出現(xiàn)安全問題，因此需要將傳感器安裝在人體不能直接觸碰到的位置，且只有斷電后才能觸碰到傳感器。
本傳感器數(shù)據(jù)確保出廠個體之間的一致性，不以第三方檢測儀器或數(shù)據(jù)作為對比標準。如用戶希望測量結(jié)果和某第三方檢測設(shè)備一致，可由用戶根據(jù)實際采集結(jié)果進行數(shù)據(jù)擬合。
本傳感器適用于普通室內(nèi)環(huán)境。如用戶設(shè)備在以下實際環(huán)境中使用,則應(yīng)在傳感器外加相應(yīng)防護措施，否則有可能因過度積塵、積油、進水導(dǎo)致數(shù)據(jù)一致性下降：
1）全年塵埃濃度大于 400微克/立方米時間超過 60%，或大于 650微克/立方米時間超過 35%，如吸煙室。
2）油煙環(huán)境，如廚房。
3）高水霧環(huán)境，如溫泉、浴室。

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