DSENSOR数字式通用颗粒物浓度传感器
PMS5XXXS系列数据手册
主要特性
◆激光散射原理实现精准测量
◆零错误报警率
◆实时响应并支持连续采集
◆最小分辨粒径0.3μm
◆全新专利结构，六面全方位屏蔽，数据更稳定
◆进出风口方向可选，适用范围广，用户无需再进行风道设计
◆可实时输出甲醛监测数据
概述
PMS5XXXS系列是一款可以同时监测空气中颗粒物浓度和甲醛浓度的二合一传感器。其中颗粒物浓度的监测基于激光散射原理，可连续采集并计算单位体积内空气中不同粒径的悬浮颗粒物个数，即颗粒物浓度分布，进而换算成为质量浓度。甲醛浓度的监测基于电化学原理，具有高精度、高稳定性的特点。颗粒物浓度数值和甲醛浓度数值合并以通用数字接口形式输出。本传感器可嵌入各种与空气质量监测和改善相关的仪器设备，为其提供及时准确的浓度数据。
工作原理
本传感器采用激光散射原理。即令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射，
同时在某一特定角度收集散射光，得到散射光强随时间变化的曲线。进而微处理器利用基于米氏（MIE）理论的算法，得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量。传感器各功能部分框图如图1所示
图1 传感器功能框图
甲醛监测功能采用电化学原理实现，加入数据处理算法，所获得的数据稳定、精确。
技术指标
如表1所示
表1 传感器技术指标
输出结果
主要输出为单位体积内各浓度颗粒物质量以及个数，其中颗粒物个数的单位体积为0.1升，质量浓度单位为：微克/立方米。
输出甲醛浓度，单位为：毫克/立方米
数字接口定义
PIN1
图2 接口示意图
型号定义
尺寸结构
单位：
mm
图3 外形尺寸图
图4a 进风口及出风口 图4b 底部安装孔
安装注意事项
1.金属外壳与内部电源地导通，注意不要和其他外部板组电路或机箱外壳短接。
2.进风口与出风口所在平面紧贴用户机内壁，并在该侧壁上开孔与外部空气连
通，开孔尺寸应不小于进风口和出风口尺寸。
3.传感器底部用2mm自攻螺钉固定，螺钉进入壳体长度应不大于5mm。
附：PMS5XXXS传输协议
1.默认波特率：9600Kbps 校验位：无停止位：1位
2.PMS5XXXS对外输出数据格式（被动式，需主机指令引发）
DSENSOR数字式通用颗粒物浓度传感器 PMS3XXX系列数据手册 主要特性 ◆激光散射原理实现精准测量 ◆零错误报警率 ◆实时响应并支持连续采集 ◆最小分辨粒径0.3μm 概述 PMS3XXX系列是一款基于激光散射原理的数字式通用颗粒物浓度传感器，可连续采集并计算单位体积内空气中不同粒径的悬浮颗粒物个数，即颗粒物浓度分布，进而换算成为质量浓度，并以通用数字接口形式输出。本传感器可嵌入各种与空气中悬浮颗粒物浓度相关的仪器仪表或环境改善设备，为其提供及时准确的浓度数据。 工作原理 本传感器采用激光散射原理。即令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射，同时在某一特定角度收集散射光，得到散射光强随时间变化的曲线。进而微处理器利用基于米氏（MIE）理论的算法，得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同
粒径的颗粒物数量。传感器各功能部分框图如图1所示 图1 传感器功能框图 技术指标 如表1所示 表1 传感器技术指标
数字接口定义 图2 接口示意图 注:产品型号后缀为P的系列有PWM输出 输出结果 主要输出为单位体积内各浓度颗粒物质量浓度单位为：微克/立方米。 输出分为主动输出和被动输出两种状态。传感器上电后默认状态为主动输出，即传感器主动向主机发送串行数据，时间间隔为200~800ms，空气中颗粒物浓度越高，时间间隔越短。主动输出又分为两种模式：平稳模式和快速模式。在空气中
颗粒物浓度变化较小时，传感器输出为平稳模式，即每三次输出同样的一组数值，实际数据更新周期约为2s。当空气中颗粒物浓度变化较大时，传感器输出自动切换为快速模式，每次输出都是新的数值，实际数据更新周期为200~800ms。 PWM输出：PMS3XXXP系列产品带有PWM输出，PWM周期为1秒，低电平时间长度代表PM2.5浓度（大气环境下），每1ms低电平代表1ug/m3。例如低电平时间长度为210ms，则代表此时PM2.5质量浓度值（大气环境）为210ug/m3 典型电路连接 图3 典型电路连接示意图 电路设计应注意 1.PMSXXXX需要5V供电，这是因为风机需要5V驱动。但其他数据通讯和控制 管脚均需要3.3V作为高电平。因此与之连接通讯的主板MCU应为3.3V供电。 如果主板MCU为5V供电，则在通讯线（RXD、TXD）和控制线（SET、RESET）上应当加入电平转换芯片或电路。 2.SET和RESET内部有上拉电阻，如果不使用，则应悬空。 3.PIN7和PIN8为程序内部调试用，应用电路中应使其悬空。
型号：PM-G3 ?激光散射原理实现精确测量； ?传感器出厂执行100%检验和标定； ?恒定风压和流量自适应控制系统； ?光学系统采用高性能激光模组与感光元件； ?采用国际大厂长寿命、超静音风扇； ?采用深度算法优化补偿，保证不同环境测试结果稳 定与一致； ?防积尘传感器结构设计； ?产品经过EMI、EMC测试，并通过可靠性测试。 ?通用型传感器； ?对侧进出风； ?台阶设计，便于卡位安装； ?适用于空气检测仪、空气净化器及新风系统等。 系列 标准系列通用系列薄型系列红外升级系列户外系列型号 PM-D4 ★ PM-G3 ★ PM-E5 ★☆ PM-G7 ★★ PM-G7M ★★ PM-T7 ★☆★ PM-T7M ★☆★ PM-R3 ★ PM-H3 ★ PM-SP1 ★★：适用； ☆：部分情况下适用 标准系列：云彤专利标准产品 通用系列：可兼容市场其他主流产品
1.主机通讯协议格式 2.指令及特征字节定义 3.指令应答： 0xe2：应答 32字节，同传感器规格书协议。 4.校验字生成 从特征字开始所有字节累加和。 ● PWM 输出信号含义为PM2.5颗粒物质量浓度 ● PWM 周期T≈1000ms ● 一个周期内高电平的时间为t ● PM2.5=t/T*1000（μg/m 3） ● 上图第一个周期内，t=20ms ，T=1000ms ，则PM2.5=20 μg/m 3 ● 上图第二个周期内，t=100ms ，T=1000ms ，则PM2.5=100 μg/m 3 ● PWM 波形输出的PM2.5颗粒物质量浓度范围为（0~999）μg/m 3
数据帧校验检测处理例程 /********************************************** 函数名：check_sum 函数功能：检测传感器的数据包校验是否正确 输入参数：*dat ---数据存放地址 返回值：校验正确--0xff 校验错误返回--0x00 ***********************************************/ unsigned char check_sum(unsigned char *dat) { unsigned char i=0,result=0; unsigned short int sum=0; if((dat[0]==0x42)&&(dat[1]==0x4d))//判断帧头 { for(i=0;i<30;i++) { sum+=dat[i]; } if(sum==((dat[30]<<8)+dat[31])) { result=0xff; } } return(result); } 1.传感器采用5V供电，5V供电无反接保护，供电管脚不可反接；并且使用时建议在电源处 加一颗100uF电容，用于电源滤波； 2.其它控制和通讯引脚均为 3.3V电平接口； 3.第3管脚为睡眠引脚，传感器低电平进入睡眠状态，高电平进入工作状态，传感器内部在 该管脚有上拉电阻，如果不使用睡眠功能，建议悬空； 4.第4管脚为传感器的串口接收，如果不使用建议悬空； 5.第6、7管脚为空，如果不使用建议悬空； 6.第8管脚为PWM输出脚，不使用建议悬空。
PMS200系列颗粒物传感器 使用说明书 1.产品简介 PMS200系列是基于激光散射原理的颗粒物浓度测量 传感器。它使用稳定性极好的激光LED和高灵敏度的探 测器，对颗粒物的个数和粒径分布进行精确测量，输出 精确的颗粒物浓度值。它体积小巧、支持数字通讯，便 于集成到其他产品中。 PMS200是常规颗粒物传感器，PMS200T是颗粒物和 温湿度一体式传感器。 2.产品特点 ●激光散射实现精准测量 ●零误报率 ●实时响应 ●最小分辨粒径0.3微米 3.工作原理 PMS200系列颗粒物传感器采用激光散射原理，即令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射，同时在某一特定角度收集散射光，得到散射光强随时间变化的曲线，再利用基于米氏（MIE）理论的算法，得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物浓度。传感器工作原理如图1所示。 图1 PMS200系列颗粒物传感器工作原理示意图
4.技术指标 5.输出接口 PMS200输出颗粒物的质量浓度，PMS200T输出颗粒物的质量浓度和温湿度。 （1）接口描述 数据接口：其中2pin为串行数据通讯接口，采用通用异步收发协议（UART）；所有电平均为3.3VTTL电平。 （2）接口管脚定义说明 图2 PMS200颗粒物传感器的接口管脚定义
注：SET=1，表示模块工作在连续采样方式，模块在每一次采样结束后主动上传采样数据，数据更新时间小于2s。 6.外形尺寸 单位：毫米（mm） 图3 PMS200颗粒物传感器外形尺寸示意图
默认波特率：9600bps 校验位：无停止位：1位
默认波特率：9600bps 校验位：无停止位：1位
传感器在智能穿戴中的应用 摘要：传感器是现代应用最为广泛的电子设备之一，它在科学研究、物联网建设、移动智 能终端等领域皆有庞大产业市场，特别是智能手机、平板等产品的普及，极大地拉近了人与传感器的距离。如今，作为现代电子产业的代表作，可穿戴智能设备已被视为未来消费类电子产品发展主流趋势之一。而作为高端科技产品，可穿戴设备领域的兴起，将极大地促进现代传感器市场再次增长。 引言：在可穿戴设备领域用到的传感器主要集中在三大块，分别是：运动传感器，包括加 速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器等；生物传感器，包括血糖传感器、血压传感器、心电传感器等；环境传感器，包括温湿度传感器、气体传感器、PH传感器等。这些传感器都在诸如智能手表、腕带等产品中应用广泛。 一般而言，可穿戴设备主要包括处理器、存储器、电源、无线通信，以及传感器和执行器。各类功能都依赖传感器功能性融合和创新来实现，可以说传感器是智能穿戴设备的要点。 1 运动传感器在可穿戴智能设备的应用 1.1 运动传感器简介 运动控制传感器是一种将非电量（如速度、压力）的变化转变为电量变化的原件，根据转换的非电量不同可分为压力传感器、速度传感器、温度传感器等，是进行测量、控制仪器及设备的零件、附件。 1.2运动传感器实现的功能 通过运动传感器随时随地测量、记录和分析人体的活动情况，用户可以知道跑步步数、游泳圈数、骑车距离、能量消耗和睡眠时间等。同时还能导航、娱乐、人机交互。 1.3.1相关技术介绍—一种可穿戴式人体运动捕捉系统的设计与实现 为了能够实时捕捉人体运动,需设计了一套可穿戴式人体运动捕捉系统。它通过分布在人身体上的惯性测量单元来获取人体实时姿态信息,每个惯性测量单元由微型MEMS 3轴陀螺仪、MEMS 3轴加速度计、MEMS 3轴磁力计和MCU组成,MCU获得各传感器数据并利用基于四元数的扩展Kalman滤波解算出对应部位姿态角,通过CAN总线和Bluetooth模块将数据实时上传至计算机,计算机通过VC++和OpenGL程序驱动虚拟人体运动,实现实时人体运动再现。 1.3.2其中运动传感器的部分 运动传感器需要实现的功能包括对３种不同类型惯性器件传感数据的采集、姿态角结算和有线通信。运动传感器主要包括５个部分：ＭＣＵ、加速度传感器、陀螺仪传感器、磁力计和ＣＡＮ接口。ＭＣＵ包括同步串行通信总线（Ｉ２Ｃ）、异步接收发送器（ＵＡＲＴ）、按键等模块，它控制节点的一系列操作。节点由有线供电，ＭＣＵ控制３种传感器的数据采集、姿态角解算和ＣＡＮ收发。
数字式通用颗粒物浓度传感器 PMSA003数据手册 版本V2.5 主要特性 ◆激光散射原理实现精准测量 ◆零错误报警率 ◆实时响应并支持连续采集 ◆最小分辨粒径0.3μm ◆全新专利结构，六面全方位屏蔽，抗干扰性能更强 ◆进出风口方向可选，适用范围广，用户无需再进行风道设计 ◆超薄超小设计，仅有12毫米，适用于便携式、穿戴式设备 概述 PMSA003是一款基于激光散射原理的数字式通用颗粒物浓度传感器，可连续采集并计算单位体积内空气中不同粒径的悬浮颗粒物个数，即颗粒物浓度分布，进而换算成为质量浓度，并以通用数字接口形式输出。本传感器可嵌入各种与空气中悬浮颗粒物浓度相关的仪器仪表或环境改善设备，为其提供及时准确的浓度数据。 工作原理 本传感器采用激光散射原理。即令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射，同时在某一特定角度收集散射光，得到散射光强随时间变化的曲线。进而微处理器利用基于米氏（MIE）理论的算法，得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量。传感器各功能部分框图如图1所示
图1 传感器功能框图 技术指标 如表1所示 表1 传感器技术指标
注1：最大量程指本传感器确保PM2.5标准值最高输出数值不小于1000微克/立方米。1000微克/立方米以上以实测为准。 注2：颗粒物浓度一致性数据为通讯协议中的数据2（见附录A）测量环境条件为20℃，湿度50% 输出结果 主要输出为单位体积内各浓度颗粒物质量以及个数，其中颗粒物个数的单位体积为0.1升，质量浓度单位为：微克/立方米。 输出分为主动输出和被动输出两种状态。传感器上电后默认状态为主动输出，即传感器主动向主机发送串行数据，时间间隔为200~800ms，空气中颗粒物浓度越高，时间间隔越短。主动输出又分为两种模式：平稳模式和快速模式。在空气中颗粒物浓度变化较小时，传感器输出为平稳模式，即每三次输出同样的一组数值，实际数据更新周期约为2s。当空气中颗粒物浓度变化较大时，传感器输出自动切换为快速模式，每次输出都是新的数值，实际数据更新周期为200~800ms。
水中颗粒物检测技术 一水处理中颗粒物主要检测方法 1.1 浊度检测 浊度：水对光的散射和吸收能力的量度，与水中颗粒的数目、大小、折光率及入射光波长有关。用来概括表示水中颗粒物质和病原微生物的含量。是饮用水中最重要的指标之一。 主要检测技术：透射检测法，散射检测法，综合检测法。 浊度检测的缺陷：浊度作为水中颗粒物和微生物的替代参数，能够以较低数值概括表示颗粒物质以及微生物的总体去除情况，但是水中浊度主要反映粒径小于1um的颗粒物含量，粒径达到数微米的颗粒物对浊度贡献较小。浊度仪存在不可避免的缺陷，其测定值不仅与水中颗粒的浓度、大小、形状、颜色等因素相关，同时也受到浊度仪具体参数的影响。 如果将颗粒检测与浊度检测相结合，则能更快速、可靠地检测颗粒物和可能的病原微生物总数量。 1.2颗粒计数检测技术 1.2.1电感应法 基本原理：使悬浮在电介质中的颗粒通过一个小孔，在小孔的两边各浸有一个电极，颗粒通过小孔是电阻变化而产生电压脉冲，其振幅与颗粒的体积成正比。这些脉冲经过放大、辨别和计数，可测得悬浮的颗粒大小分布。 特点：用于测定电导液体中悬浮颗粒的数量和粒径，该方法影响因素很少，且对结果影响小，测定精度不受装置限制，可根据实际需要确定。 缺陷：检测不导电液体悬浮颗粒时需在液体中加入电解质，导致这种方法不能用于在线检测，并且会污染被测液体
1.2.2光散射法 基本原理：基于光散射原理，当纯净介质中存在颗粒时，光束穿过该介质时就会向空间四周散射，而光的各个散射参数则与颗粒的粒径密切相关。 特点：测量范围约为0.1~10um， 缺陷：每次只检测单个颗粒粒径，故检测管道很细，容易被粒径较大的颗粒堵塞管道。仪器的光电接受器接受的是局部位置上的散射光信号，信号值往往非常微弱以至于被噪声淹没。基于光散射原理的颗粒计数器大多为台式，只能用于水质的抽样检测。 1.2.2光阻法 基本原理：被测流体流过横断面很小的通道，通道两侧装有光学玻璃窗口，来自恒定光源的细小光束穿过该窗口并被另一侧的光电元件所接收，细小光束与通道界面构成了测量区，若流过测量区的液体中含有一个颗粒，将会对光束产生一个“遮挡”作用，使光电元件所接收到的信号减小，并给出一个负脉冲信号，脉冲信号的幅值与颗粒的粒径相关。 特点：能够检测出粒径在2~50um的不溶性颗粒。 缺陷：光阻式颗粒计数仪对生产工艺的要求较高，因此生产成本高。其检测原理只允许每次只有一个微粒通过检测区域，故检测管道是一根极细的管子，很容易造成粒径较大的颗粒将管道堵塞，增加了仪器的维护成本。信噪比低，只能按照微粒粒径划分几档（如≥2um，≥5um，≥10um等）