Vollständiger Leitfaden zur optischen Staubsensortechnologie GP2Y1010AU0F

Optische Staubsensoren werden zur präzisen Erkennung feiner Staub- und Rauchpartikel bei gleichzeitig geringem Stromverbrauch und einfacher Systemintegration eingesetzt.Unter den am häufigsten verwendeten Lösungen zeichnet sich der GP2Y1010AU0F durch sein kompaktes Design, seinen analogen Ausgang und seine zuverlässige Infrarot-Lichtstreuungstechnologie aus.In diesem Artikel werden die Pinbelegung, Spezifikationen, Funktionen, das Funktionsprinzip und mehr des GP2Y1010AU0F erläutert.

Katalog

GP2Y1010AU0F Übersicht

Der Scharfe GP2Y1010AU0F ist ein kompakter optischer Staubsensor zur Erkennung feiner Partikel in der Luft wie Staub und Rauch.Aufgrund seines einfachen Aufbaus, seiner stabilen Leistung und seines geringen Stromverbrauchs wird es häufig in Luftqualitätsüberwachungssystemen eingesetzt.Der Sensor liefert einen analogen Spannungsausgang, der mit steigender Staubpartikelkonzentration in der Luft ansteigt, was die Verbindung mit Mikrocontrollern wie Arduino oder ESP32 erleichtert.

Dieser Sensor arbeitet mit einer Infrarot-LED und einem Fototransistor, die diagonal in einer kleinen Sensorkammer angeordnet sind.Wenn in der Luft befindliche Partikel die Kammer passieren, streuen sie das Infrarotlicht.Das Streulicht wird vom Fototransistor erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt, das proportional zur Staubdichte ist.Aufgrund dieser optischen Lichtstreuungsmethode ist der GP2Y1010AU0F effektiv bei der Erkennung sehr feiner Partikel, die häufig in Innenräumen vorkommen.

Wenn Sie Interesse am Kauf des GP2Y1010AU0F haben, kontaktieren Sie uns bitte bezüglich Preis und Verfügbarkeit.

GP2Y1010AU0F Pinbelegungsdetails

Pin Nein.	Pin Name	Beschreibung
1	V-LED	Versorgungsspannung für die interne Infrarot-LED (normalerweise mit einem Impuls betrieben, um die Leistung zu reduzieren). Verbrauch).
2	LED-GND	Bodenreferenz für die Infrarot-LED-Schaltung.
3	LED	Steuerstift für die IR-LED;normalerweise über einen Widerstand verbunden und durch einen gepulst Mikrocontroller.
4	S-GND	Signalmasse Referenz für den Sensorausgangskreis.
5	VOUT	Analoger Ausgang Spannung proportional zur erfassten Staubkonzentration.
6	VCC	Hauptstrom Versorgung für die interne Signalverarbeitungsschaltung des Sensors (typischerweise 5 V).

Alternativen und gleichwertiges Modell

• Nova PM-Sensor SDS011

• DSM501A PM2,5-Staubsensor

• Scharf GP2Y1023AU0F

• Scharf GP2Y1030AU0F

• Plantower PMS5003

GP2Y1010AU0F Spezifikationen

Parameter	Spezifikation
Sensortyp	Optischer Staub Sensor (Infrarotlichtstreuung)
Erkennbar Partikelgröße	≥ 0,5 µm
Ausgabetyp	Analoge Spannung
Staubdichte Reichweite	0 bis 580 µg/m³
Empfindlichkeit	0,5 V pro 100 µg/m³
Typische Ausgabe Spannung	0,9 V (kein Staub)
Betrieb Spannung (VCC)	4,5 V bis 5,5 V
LED-Antrieb Spannung	5 V (gepulst Betrieb)
Aktuell Verbrauch	20 mA (maximal)
Antwort / Zeit spüren	< 1 second
Betrieb Temperatur	−10 °C bis +65 °C
Lagerung Temperatur	−20 °C bis +70 °C
Empfohlene LED Impulsbreite	0,32 ms
Zeitpunkt der Probenahme	0,28 ms danach LED AN
Abmessungen (L × B × H)	46,0 × 30,0 × 17,6 mm
Gewicht	Ca.20 g
Montageart	Durchgangsloch
Compliance	Bleifrei, RoHS konform
Speziell Fähigkeit	Kann unterscheiden Rauch aus Hausstaub

GP2Y1010AU0F-Funktionen

Optische Stauberkennungstechnologie

Der GP2Y1010AU0F nutzt Infrarot-Lichtstreuungstechnologie zur Erkennung von Staubpartikeln in der Luft.Wenn Staub durch die Sensorkammer strömt, streut er IR-Licht in Richtung einer Fotodiode, sodass der Sensor die Partikelkonzentration genau abschätzen kann.

Hohe Empfindlichkeit gegenüber feinen Partikeln (≥ 0,5 µm)

Dieser Sensor kann sehr feine Partikel wie Zigarettenrauch und Hausstaub erkennen.Aufgrund seiner Fähigkeit, Partikel mit einer Größe von nur 0,5 µm zu erkennen, eignet es sich für Anwendungen zur Überwachung der Luftqualität in Innenräumen.

Analoger Spannungsausgang

Der Sensor liefert eine lineare analoge Ausgangsspannung proportional zur Staubdichte.Dies erleichtert die Verbindung mit Mikrocontrollern wie Arduino oder ESP32 ohne komplexe digitale Kommunikationsprotokolle.

Geringer Stromverbrauch

Mit einem maximalen Stromverbrauch von etwa 20 mA ist der GP2Y1010AU0F effizient für kontinuierliche Überwachungssysteme und tragbare Geräte, bei denen der Stromverbrauch minimiert werden muss.

Schnelle Reaktionszeit

Der Sensor reagiert in weniger als einer Sekunde und ermöglicht so die nahezu Echtzeiterkennung von Änderungen der Staubkonzentration.Dies ist nützlich für Anwendungen, die eine schnelle Rückmeldung der Luftqualität erfordern.

Fähigkeit zur Unterscheidung von Rauch und Staub

Aufgrund seiner optischen Reaktionseigenschaften kann der Sensor dabei helfen, feine Rauchpartikel von größerem Haushaltsstaub zu unterscheiden und so die Erkennungsgenauigkeit in Innenräumen zu verbessern.

Kompaktes und RoHS-konformes Design

Sein kompakter Formfaktor ermöglicht eine einfache Integration in kleine Gehäuse, während Bleifreiheit und RoHS-Konformität für Umweltsicherheit und behördliche Kompatibilität sorgen.

GP2Y1010AU0F Funktionsprinzip

Der GP2Y1010AU0F erkennt in der Luft befindlichen Staub und Rauch mithilfe eines optischen Lichtstreuverfahrens.Wie im Bild gezeigt, platziert die interne Struktur des Sensors eine Infrarot-LED (IR) und einen Fototransistor diagonal über dem Lufteinlass.Diese physikalische Anordnung ist beabsichtigt – sie verhindert, dass direktes IR-Licht den Detektor erreicht, und stellt sicher, dass nur von Partikeln gestreutes Licht gemessen wird.

Wenn Luft durch die Einlassöffnung eindringt, gelangen Staub- oder Rauchpartikel zwischen die IR-LED und den Fototransistor.Die IR-LED sendet Licht in kurzen, kontrollierten Impulsen aus.Während sich Partikel durch den beleuchteten Bereich bewegen, streuen sie das Infrarotlicht in verschiedene Richtungen.Ein Teil dieses Streulichts erreicht den Fototransistor, wie im Bild dargestellt.

Der Fototransistor wandelt das empfangene Streulicht in ein elektrisches Signal um.Dieses schwache Signal wird dann durch die im Blockschaltbild dargestellten internen Verstärkerstufen verstärkt.Schließlich erscheint das verarbeitete Signal als analoge Ausgangsspannung (VOUT).Der Ausgangsspannungspegel steigt, wenn die Konzentration der Staubpartikel in der Luft höher wird, sodass der Sensor die Partikeldichte genau schätzen kann.

Schnittstelle zu Arduino

Das Diagramm zeigt, wie der GP2Y1010AU0F zur Staubkonzentrationsmessung mit einem Arduino Uno verbunden wird.Der Sensor benötigt zwei Leistungsbereiche: einen für die interne Infrarot-LED und einen weiteren für die Signalverarbeitungsschaltung.Im Diagramm ist der VCC-Pin des Sensors mit der 5-V-Versorgung des Arduino verbunden, während S-GND mit der Arduino-Masse verbunden ist, um eine stabile Referenz für das analoge Ausgangssignal bereitzustellen.

Der VOUT-Pin des Sensors ist direkt mit einem der analogen Eingangspins des Arduino verbunden.Dadurch kann der Arduino die vom Sensor erzeugte analoge Spannung ablesen, die je nach Staubmenge in der Luft variiert.Mit zunehmender Staubkonzentration wird mehr Infrarotlicht im Sensor gestreut, was zu einer höheren Ausgangsspannung führt, die der Arduino in einen digitalen Wert umwandeln kann.

Die Infrarot-LED im Sensor wird separat über die LED- und V-LED-Pins angesteuert.Im Diagramm wird ein strombegrenzender Widerstand zum Schutz der LED verwendet, und ein Kondensator wird über die Stromleitungen gelegt, um Rauschen zu reduzieren und die Messwerte zu stabilisieren.Normalerweise pulsiert der Arduino die LED kurzzeitig und liest die Ausgangsspannung in einem präzisen Zeitintervall ab.Dieser gepulste Betrieb verbessert die Messgenauigkeit und reduziert gleichzeitig den Stromverbrauch und die Sensorerwärmung.

GP2Y1010AU0F Anwendungen

• Systeme zur Überwachung der Luftqualität in Innenräumen

• Luftreiniger und Filtereinheiten

• HVAC- und Lüftungssteuerungssysteme

• Smart-Home-Luftqualitätssensoren

• Staub- und Raucherkennungsgeräte

• Umweltüberwachungsprojekte

• Arduino- und Mikrocontroller-basierte DIY-Projekte

• Tragbare Luftqualitätsmessgeräte

Mechanische Abmessungen

Hersteller

Der GP2Y1010AU0F wird hergestellt von Sharp Corporation , ein weltweit führender Anbieter elektronischer Komponenten und Sensorlösungen, der auf jahrzehntelange Erfahrung in der Präzisionsoptoelektronik und Qualitätskontrolle zurückgreift.Mit gut etablierten Forschungs-, Design- und Produktionsanlagen stellt Sharp sicher, dass der GP2Y1010AU0F nach strengen Leistungs- und Zuverlässigkeitsstandards gebaut wird. Dabei kommen fortschrittliche Infrarot-Lichtstreuungstechnologie und robuste Herstellungsprozesse zum Einsatz, die eine konsistente Partikelerkennungsgenauigkeit, einen kompakten Formfaktor und Langzeitstabilität für die Luftqualitätsüberwachung bieten.

Fazit

Der optische Staubsensor GP2Y1010AU0F ist eine zuverlässige Lösung zur Erkennung feiner Partikel in der Luft in einer Vielzahl von Anwendungen.Sein Infrarot-Lichtstreuungsprinzip ermöglicht eine genaue Staub- und Raucherkennung, während der analoge Spannungsausgang die Integration mit Arduino und anderen Mikrocontroller-Plattformen vereinfacht.Mit Funktionen wie schneller Reaktionszeit, geringem Stromverbrauch und der Fähigkeit, Partikel mit einer Größe von nur 0,5 µm zu erkennen, eignet sich der Sensor gut für die Überwachung der Luftqualität in Innenräumen, Smart-Home-Systeme und Umweltprojekte.

Datenblatt PDF

GP2Y1010AU0F Datenblatt:

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Wie genau ist der GP2Y1010AU0F im Vergleich zu PM2,5-Lasersensoren?

Der GP2Y1010AU0F liefert relative Staubkonzentrationstrends anstelle einer PM2,5-Genauigkeit in Laborqualität und eignet sich daher für die Überwachung von Veränderungen anstelle zertifizierter Messungen.

2. Wie rechnet man den Spannungsausgang des GP2Y1010AU0F in Staubkonzentration um?

Die Staubkonzentration wird anhand der Empfindlichkeit des Sensors (0,5 V pro 100 µg/m³) berechnet, indem die Basisspannung subtrahiert und eine lineare Umrechnungsformel angewendet wird.

3. Beeinflusst die Luftfeuchtigkeit die Staubmesswerte des GP2Y1010AU0F?

Hohe Luftfeuchtigkeit kann zu Lichtstreuung durch Feuchtigkeitspartikel führen, die die Messwerte leicht erhöhen kann, insbesondere in schlecht belüfteten Umgebungen.

4. Kann der GP2Y1010AU0F im Freien verwendet werden?

Der Einsatz im Freien ist nur in einem geschützten Gehäuse möglich, da die direkte Einwirkung von Regen, Wind und Sonnenlicht die Genauigkeit und Lebensdauer beeinträchtigen kann.

5. Warum schwankt mein GP2Y1010AU0F-Ausgang?

Schwankungen werden oft durch elektrisches Rauschen, Luftturbulenzen oder falsches LED-Timing verursacht;Das Hinzufügen von Mittelung und ordnungsgemäßer Entkopplung verbessert die Stabilität.

6. Was ist die beste Platzierung für GP2Y1010AU0F in einem Projektgehäuse?

Der Sensor sollte in der Nähe von Lüftungsöffnungen mit ungehinderter Luftzirkulation und fern von Wärmequellen und direkten Ventilatorabgasen angebracht werden.

7. Kann der GP2Y1010AU0F Zigarettenrauch erkennen?

Ja, es reagiert sehr empfindlich auf feine Rauchpartikel und wird häufig zur Erkennung von Zigarettenrauch und ähnlichen Aerosolen in Innenräumen verwendet.

8. Wie oft sollten GP2Y1010AU0F-Messwerte abgetastet werden?

Die Messung alle 1–2 Sekunden mit gemittelten Messwerten liefert stabile Ergebnisse und minimiert gleichzeitig Rauschen und Stromverbrauch.