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技術-開發板 #12-自製PM2.5監測器，精確實用可攜帶

藉由第一個應用「土壤濕度感測器」開啟我的萬物聯網想像，除了搭建雲端協作模式以外，也不斷在尋找第二個應用。sensor 的種類似乎很多，但要找到有價值的應用還是不易。便宜的感測器如溫濕度，一氧化碳，人體，超音波測距，亮度，震動，聲音，傾斜度等等，在網路可找到的絕大多數經驗分享，都是「測通」就結束了，鮮少有人會分享「產品化」的案例，摸到邊都沒有！是的，這本來就是極為困難的工作，沒有絞盡腦汁，費時費工投入資源，怎能做出價值？我甚至覺得，政府和學校推的案子，也沒甚麼實用性，大多是虛張聲勢，真正有價值的應該都是賺錢公司的商業機密吧！要創造價值只有靠自己一點一滴的嘗試錯誤，慢慢累積經驗和實力。

空氣吧，人每時每刻都需要呼吸。一氧化碳和瓦斯不行，這不是我的菜，因為 sensor 可能長年都不會觸發動作，一觸發就是大事；二氧化碳可以，在聚會場合中監控二氧化碳和通風，可以避免與會者昏昏欲睡或精神不濟，只可惜「貴」，兩三千的單價不大適合當入門的實驗題目；PM 2.5？雖然氣象資訊已經很多，也有廠商廣泛佈點，但想起自己要出門跑步時，光看遙遠的觀測點還是不大安心，真的會想要自己測一下周遭環境的空氣狀況！曾經跑一跑覺得不舒服被迫提早結束回家…。對，就是它了，要不要出外運動，在自家陽台的觀測還是最準的，就往這個方向探索吧。

便宜沒好貨是真的，我首先嘗試了兩三百元的 LED 光源型的 sensor，雖然規格上說可以測到 0.8 微米讓我懷抱希望，很辛苦的接線，找程式寫法，輸出的電壓值還要自行轉換為灰塵量，其中還要調參數，搞了好久之後終於完成，結果 0, 0, 0, 0, …，參數難調又不精確已經很不妙了，連門檻值都很難達到，可能要火災或沙塵暴才會感應吧！只好宣告失敗，以下設備也成為電子垃圾 :(

接著找到「雷射激光散射原理」的機型，用甚麼米式理論算法原理我並未深究，只知很顯然精確度高多了，提高預算到接近千元，可以輸出區分 PM 1, 2.5, 10 等數據，實測後效果良好，市面上也有許多消費級產品價位大約會在 2000 以上，代表此研究具有一定的市場價值，找到原廠連結如下：http://www.plantower.com/content/?97.html

先搞定接線問題，這產品看起來的第一印象非常輕薄短小頗有好感，無奈為了接線讓我傷透腦筋，實在不懂為何不把接頭設計的通用一點，或是直接拉出線來，畢竟一個測量空氣的 sensor 不可能鎖在裝置盒子裡面，一定要拉出來接觸空氣，那麼一個轉接版到底要怎麼用！難道設計產品的人只想著在實驗室裡用嗎？網路搜尋這種接頭也無結果，真是超白癡的。

接線算簡單，兩條接地和 5V 電源是基本的，再接一條 Sensor 的 TX 端到主板的任何一個 Digital In，我是接 D1，此端點將用軟體模擬成 Serial Receive。程式也非常簡單，這函式庫是專為此廠牌製作的非常好用。

感測資料已經正確產生，那該如何檢視呢？可以用我的儲備技術：透過主機板本身的小型 Web，或是丟到雲端再從網頁顯示！但問題來了，這些顯示方式是適用在「長期監控，觀察趨勢」的情境下，若使用者準備出去運動時需要即時檢測一下周邊環境，還要開網頁那豈不很煩？所以我需要設計一個顯示裝置。先前試過的 1602 I2C LCD 實在是太大太笨重很難看，所以我又去找到這個嵌在主板的小巧可愛的 OLED 顯示器；只是廠商很壞心沒有焊接腳，我也首度拿起電烙鐵硬著頭皮做下去，果然每個焊點都跟狗啃的一樣醜到爆！唉，手工藝還是不及格。

接下來又一陣尋尋覓覓 OLED 的用法，細節就不多說了，參考這篇大概就夠了：https://www.twblogs.net/a/5d0b252ebd9eee1ede0409b9 最後發揮創意運用手邊資源創造出還可以看的最終產品。看到這個接線應該就能體會我前面罵的原因吧，我被迫把外殼開一個大洞。

插個一般手機用的行動電源，擺在家裡或帶到戶外都很方便。我準備帶著去騎腳踏車，了解哪些路段或何時的空氣不好，可以因應調整自己運動的習慣。你說，是不是很有用？

此裝置可以攜帶也可以固定放在家中陽台或庭院長期監控，除了每五秒更新資訊在這個小 OLED 以外，也可在有聯網能力時每小時保留一筆數據在雲端，長期關心自己的居住環境，真是超棒的，差不多就是一個產品了啦，哈哈。可知目前已經一生二了，再來就是二生三，三就要生萬物了！

By Newman Chen 2022/5/19

後記，2022/6/5 小改款，PMS 7003 改成 PMS 5003，因接線較穩固；另外 LED 改成外接 SSD1306。

參考資料

https://www.twblogs.net/a/5d0b252ebd9eee1ede0409b9