การใช้งาน PM 2.5 Sensor กับ UNO R3 (ตอนที่ 1)

วันนี้เรามาลองใช้งาน PM 2.5 sensor กันนะครับ  ช่วงนี้เพื่อนๆ คงได้เห็นฝุ่นขนาดเล็ก ซึ่งส่งผลค่อนข้างรุ่นแรงต่อสุขภาพของเด็กๆ ผู้ที่มีอาการภูมิแพ้ และผู้สูงอายุ  เรามาลองใช้งาน PMS xxx3 รุ่นต่างๆเพื่อตรวจสอบฝุ่นขนาดเล็กนี้กันนะครับ

     อันดับแรกคงต้องมาทำความรู้จักกับ PM2.5 กันก่อนว่าคืออะไร จากข้อมูลของ "กรมควบคุมมลพิษ" ให้ความหมายว่า 
อ้างอิง 

    กล่าวโดยสรุป PM2.5 ที่ว่ากันคือ ฝุ่นขนาด 2.5 ไมครอน ซึ่งมีขนาดเล็กมาก เมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผม ที่มีขนาดเฉลี่ย 60-80 ไมครอนแล้ว  ฝุ่น PM2.5 มีขนาดเล็กกว่ามากๆ  ทำให้ฝุ่นขนาดเล็กนี้สามารถเข้าไปในปอดได้ลึกกว่าฝุ่นที่มีขนาดใหญ่กว่า อย่าง PM10 (10 ไมครอน) หรือ PM50 (50 ไมครอน)  นอกจากนี้เนื่องจากมีน้ำหนักเบา  PM2.5 จึงสามารถลอยไปในอากาศได้นานเป็นวันๆ และไปได้ไกลจากแหล่งกำเนิดมากเป็น 1000 กิโลเมตร (ขึ้นกับความเร็วลม ความชื้น ขนาดของอนุภาคฝุ่น และความกดอากาศ) ซึ่งทำให้การเผาป่าจากประเทศเพื่อบ้าน หรือ ทางภาคเหนือ สามารถลอยมาได้ไกลถึงกรุงเทพ

   เอาล่ะครับ คราวนี้เราจะมาวัดค่าฝุ่นเหล่านี้กันได้อย่างไร  ปัจจุปันสำหรับนักประดิษฐ์ DIY อย่างเราแล้ว ก็มี sensor หลายแบบให้เลือก  ทั้ง Dust sensor และ PM 2.5 sensor ราคาก็แตกต่างกันไป 


    บางรุ่นก็เป็น sensor ที่ใช้ LASER ในการตรวจวัด บางรุ่นเป็น Infrared (IR) ซึ่งก็จะให้ผลในการวัด ความแม่นยำ และ ราคาที่แตกต่างกันไป  วันนี้สิ่งที่เราจะมาทดลองการใช้งานกันจะเป็น sensor ที่ใช้ LASER ตระกูล PMxxxx กันนะครับ 
    หากลองหา data sheet ของแต่ละรุ่นมาเปรียบเทียบ (PMS3003, PMS5003, PMS7003) ก็จะพบว่าไม่มีความแตกต่างกันที่หลักการที่ใช้ในการวัด ไม่มีความแตกต่างด้านความแม่นยำ   แต่ที่ต่างกันก็คือ ขนาดของอุปกรณ์ รูปร่าง ความหนาบาง ที่แตกต่างกัน  และทั้งหมดผู้ผลิตคือ Planttower เหมือนกัน
   มีผู้ทดลองวัดฝุ่น PM2.5 ด้วย sensor แบบต่างๆ และเปรียบเทียบกัน พบว่าประสิทธิภาพในการวัดมีความใกล้เคียงกันครับ   

อ้างอิง https://aqicn.org/sensor/

    หลักในการวัดปริมาณฝุ่นก็ง่ายๆ ครับ  ใช้ LASER ยิงเข้าไปที่ห้องมืด (Chamber) ภายใน sensor และวัดความกระเจิงของ LASER ที่ยิงผ่านอากาศที่ต้องการวัด แล้วใช้ LASER Diode เป็นตัวรับและวัดความเข้มแสง LASER   ถ้าแสงกระเจิงมาก  ก็แปลว่ามีฝุ่นมาก  ในทางตรงกันข้าม ถ้าแสงมีความเข้มสูง ไม่มีการกระเจิงก็แปลว่ามีฝุ่นในอากาศที่วัดน้อย

 
                           
อ้างอิง https://aqicn.org/sensor/pms5003-7003/

     ได้เวลาต่อวงจรกันแล้วครับ  ครั้งนี้เราจะต่อ Sensor PMS5003 กันนะครับ 
วิธีการต่อ เนื่องจาก PMS5003 จะส่งสัญญาณการวัดออกมาอย่างต่อเนื่อง หลังจากจ่ายไฟ VCC (5V) และ GND โดยใช้การสื่อสารแบบอนุกรม (UART)   สัญญาณจาก PM5003 จะออกจากขา TX  และจะต่อไปที่ขา RX ของบอร์ดไมโครคอนโทรเลอร์ดังรูป

อ้างอิง https://www.adafruit.com/product/3686

จากรูปจะเห็นว่าจะต้องต่อสายไฟดังนี้

1. แรงดัน 5 V
2. GND
3. TX จาก PMS5003 ไปที่ RX ของบอร์ด

   ให้ข้อมูลเพิ่มอีกนิด   การต่อสายกับตัว sensor นั้นจะต้องใช้หัวแปลง pin adaptor กันหน่อยครับ ในรูปข้างบนจะเป็นบอร์ดสีเขียงเล็กๆ (ถ้าไม่ต้องการยุ่งยากกับการต่อสาย)  เวลาเลือกซื้อให้สังเกตดูด้วยครับว่าเข้ากับ PMS ได้พอดี 

เริ่มต้นก็ไม่ได้ยากนะครับ  ต่อสายแค่ 3 เส้น กับ Sketch ตัวอย่างด้านบน  วันนี้พอแค่นี้ก่อนครับ ครั้งหน้าจะมาต่อให้เอาข้อมูลขึ้นไปบน Cloud

 โดย Mountain "A"

• Data sheet PM5003

• Adafruit learn PM5003

• สินค้าที่เกี่ยวข้องกับ PM2.5