GP2Y1010AU0F как подключить к есп32

Живёте у МКАДа? Тогда вы точно знаете: даже с закрытыми окнами в квартире оседает пыль — от выхлопов, строек, асфальта и промзоны. Но видимая пыль — лишь верхушка айсберга. Опасны ультрамелкие частицы PM2.5 (меньше 2.5 мкм), которые проникают глубоко в лёгкие. Датчик GP2Y1010AU0F от Sharp — один из самых доступных способов оценить уровень пыли в воздухе своими руками.

Что такое GP2Y1010AU0F?

Это оптический датчик пыли, основанный на принципе лазерного рассеяния (на самом деле — ИК-светодиода). Внутри корпуса:

• ИК-светодиод
• Фотодиод под углом 45°
• Воздушный канал

Когда пыль проходит через канал, ИК-луч рассеивается, и фотодиод фиксирует это. Чем больше пыли — тем выше выходное напряжение.

Что измеряет?

• Чувствителен к частицам от 1 мкм (включая PM2.5 и PM10)
• Выход: аналоговое напряжение (0.5–3.5 В)
• Диапазон: до ~500 мкг/м³ (условно)

⚠️ Важно: GP2Y1010AU0F не даёт точных значений PM2.5 в мкг/м³ «из коробки». Он показывает относительную концентрацию пыли. Но отлично подходит для:

• Сравнения «до/после» включения очистителя
• Обнаружения выбросов (стройка, приготовление пищи, уборка)
• Автоматизации вентиляции

А правда, что «туда надо дуть»?

Да! И это ключевой момент. У GP2Y1010AU0F нет встроенного вентилятора. Воздух должен проходить через канал самотёком или принудительно.

В официальной схеме Sharp используется мини-вентилятор (например, 5 В, 0.1 А), который создаёт слабый поток воздуха через датчик. Без потока:

• Пыль не попадает внутрь
• Показания будут близки к нулю даже в задымлённой комнате

Какой должна быть скорость потока?

Sharp рекомендует:

• Объёмный расход: ~1.2 л/мин
• Скорость: не критична, но поток должен быть постоянным и ламинарным (без турбулентности)

На практике: подойдёт любой маленький вентилятор от компьютера или 5 В DC-вентилятор с низким расходом. Главное — чтобы он работал постоянно во время измерений.

Подключение к ESP32

Датчик имеет 6 контактов, но используются только 3–4:

• V-LED → через резистор 150 Ом → 5 В (питание ИК-светодиода)
• LED-GND → GND
• S-GND → GND
• VOUT → аналоговый вход ESP32 (например, GPIO34)
• VCC → 5 В (питание логики)

ИК-светодиод внутри GP2Y1010AU0F работает импульсно — в оригинальной схеме Sharp он включается на 320 мкс каждые 10 мс. Это создаёт резкие скачки тока (до ~20–40 мА при включении).
👉 Конденсатор 220 мкФ между V-LED и LED-GND выполняет роль «буфера»

⚠️ Важно: аналоговый выход до 3.5 В

ESP32 работает с 0–3.3 В на аналоговых входах. Выход GP2Y1010AU0F может достигать 3.5 В — это немного выше предела.

Решение: поставьте резистивный делитель (например, 10 кОм + 100 кОм) или ограничьте напряжение диодом. Либо просто игнорируйте перегрузку — на практике максимум редко превышает 3.3 В.

Как управлять светодиодом?

ИК-светодиод нужно включать импульсно (на 320 мкс каждые 10 мс), как в оригинальной схеме Sharp. Это снижает нагрев и увеличивает срок службы.

Но для простых проектов можно подать на V-LED постоянное 5 В через резистор 150 Ом — датчик будет работать, хоть и менее стабильно.

Пример кода для ESP32 (упрощённый)

const int sensorPin = 34; // Аналоговый вход
const int ledPin = 5;     // Для импульсного управления (опционально)

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin, HIGH); // Постоянное включение ИК-LED
}

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(sensorPin);
  float voltage = sensorValue * (3.3 / 4095.0);

  // Примерная конвертация в мкг/м³ (калибровка нужна!)
  float dustDensity = (voltage - 0.1) * 0.17; // упрощённая формула
  if (dustDensity < 0) dustDensity = 0;

  Serial.print("Напряжение: ");
  Serial.print(voltage, 3);
  Serial.print(" В | Пыль: ");
  Serial.print(dustDensity, 2);
  Serial.println(" мкг/м³");

  delay(1000);
}
  

Ограничения GP2Y1010AU0F

• Не различает PM2.5 и PM10 — только общий уровень пыли
• Требует внешнего вентилятора
• Нужна калибровка по эталонному датчику (например, PMS5003)
• Чувствителен к вибрации и конденсату

Альтернатива

Если вам нужна точная цифровая концентрация PM2.5/PM10 — рассмотрите датчики:

• PMS5003 — цифровой, с вентилятором, UART-выход
• SDS011 — ещё точнее, но крупнее

Но GP2Y1010AU0F остаётся отличным выбором для обучения, бюджетных проектов и относительного контроля.

Вывод

GP2Y1010AU0F — это «глаз» для пыли. В условиях Москвы у МКАДа он поможет увидеть невидимое: насколько грязный воздух после открытия окна, эффективен ли очиститель, или пора менять фильтр в бризере. Главное — не забудьте про вентилятор и резистор 150 Ом для ИК-светодиода. Тогда даже простой ESP32 превратится в мини-метеостанцию качества воздуха.

Практические замечания после подключения

После добавления подтягивающих резисторов 47 кОм на каждый канал (как показано на схеме) датчик начал выдавать стабильные и логичные показания. В чистом воздухе значения составили: CO ~950/1024, NH₃ ~900/1024, NO₂ ~200/1024.

Два канала (CO и NH₃) корректно реагируют на алкоголь — аналоговые значения падают до 50/1024, что соответствует росту ppm до ~300. Канал NO₂ слабо реагирует на алкоголь (не должен), но не откликается и на газовую плиту или городской трафик — что вызывает вопросы о его калибровке или состоянии.

Согласно документации Sensirion (MiCS-6814), оптимальное значение сигнала — VCC/2 (~512/1024). Для этого я экспериментально подобрал резисторы: CO — 680 кОм, NH₃ — 470 кОм, NO₂ — 20 кОм. Получил все каналы около 500/1024 в покое.

На плате адаптера CJMCU-6814 нет встроенных нагрузочных резисторов — только резисторы нагревателей (27 Ом, 120 Ом, 820 Ом) и два нераспознанных SMD-конденсатора. Значит, подтяжка — обязательная доработка для работы с ESP32/Arduino.

Использовал модифицированную библиотеку MICS-6814-I2C (без I²C-части) для упрощения калибровки. Показания в ppm пока условны — требуют калибровки по эталонным газам. Но реакция на алкоголь подтверждает работоспособность двух каналов.

Выход датчика (Vo)
        │
       [R] ← резистор 4.7–10 кОм (обязательно!)
        │
        ├──► GPIO ESP32 (например, GPIO34)
        │
       [Z] ← стабилитрон 3V3
        │    (катод — к GPIO, анод — к GND)
       GND

Посетителей сегодня: 0

кто я | книга | контакты без контактов