Spezifikationen und Funktionsprinzip des Nova PM Sensor SDS011

Die Überwachung der Luftqualität wird immer wichtiger, da die Feinstaubverschmutzung weiterhin Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit, den Innenraumkomfort und die Umweltsicherheit hat.Der Nova PM Sensor SDS011 zeichnet sich durch seine laserbasierte Erkennungsmethode, einen stabilen digitalen Ausgang und eine einfache Integration mit gängigen Mikrocontrollern aus.In diesem Artikel werden das Funktionsprinzip, die Pinbelegung, Spezifikationen, Anwendungen und mehr des SDS011-Sensors erläutert.

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Übersicht über den SDS011-Sensor

Der Nova PM Sensor SDS011 ist ein laserbasierter Luftqualitätssensor.Es dient zur Messung der Feinstaubkonzentrationen, insbesondere PM2,5 und PM10.Diese Partikel kommen häufig in Staub, Rauch, Pollen und Luftverschmutzung vor und können schwerwiegende Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben.Der SDS011 wird häufig in Luftüberwachungssystemen eingesetzt, da er stabile und wiederholbare digitale Messungen liefert.Der SDS011 unterstützt den seriellen UART-Ausgang und den PWM-Ausgang und erleichtert so die Verbindung mit Mikrocontrollern wie Arduino, ESP8266 und ESP32.

Wie funktioniert der SDS011-Sensor?

Der Nova PM Sensor SDS011 arbeitet auf Basis des Laserstreuprinzips zur Messung von Feinstaub wie PM2,5 und PM10 in der Luft.Wie im Bild zu sehen ist, gelangt Umgebungsluft zunächst durch die Partikeleinströmöffnung in den Sensor.Durch diesen Zufluss können schwebende Staub- und Schmutzpartikel kontrolliert in die interne Sensorkammer gelangen.

Im Inneren der Kammer saugt ein eingebauter Ventilator kontinuierlich Luft durch die Messzone und drückt sie in Richtung Partikelauslass.Während die Partikel die Kammer passieren, sendet eine Laserdiode einen fokussierten Lichtstrahl aus.Wenn Partikel diesen Laserstrahl kreuzen, streuen sie Licht in verschiedene Richtungen.Die Streulichtintensität ist proportional zur Partikelgröße und -konzentration.

Ein rauscharmer Verstärker verarbeitet die vom Fotodetektionssystem erzeugten schwachen elektrischen Signale und gewährleistet so eine genaue Messung mit minimalen Störungen.Der interne Prozessor des Sensors wandelt diese Daten dann in digitale Werte um, die die PM2,5- und PM10-Konzentrationen darstellen, die zur einfachen Integration mit Mikrocontrollern über UART oder PWM ausgegeben werden.

Details zur Pinbelegung des SDS011-Sensors

Pin Nein.	Pin Etikett	Beschreibung
1	NC / 1 µm	Nicht verbunden oder für den internen Gebrauch reserviert (keine externe Funktion)
2	5V	Stromversorgung Eingang (arbeitet mit 5 V DC)
3	25 µm	PWM-Ausgang für Feinstaubmessung (PM10)
4	GND	Boden Verbindung
5	RX	UART-Empfangspin (wird verwendet, um Befehle vom Mikrocontroller zu empfangen)
6	TX	UART-Übertragung Pin (sendet PM2.5- und PM10-Daten an den Mikrocontroller)

Alternativen und gleichwertiges Modell

• SDS018 Laser-PM-Sensor

• Feinstaubsensor PMS5003

• Feinstaubsensor PMS7003

• PMSA003 PM-Sensor

• SEN0177 Laserstaubsensor

• HPMA115S0 PM-Sensor

• GP2Y1010AU0F Staubrauchpartikelsensor

• DSM501A Staubsensor

• ZH03B Laser-PM-Sensor

• Optischer Partikelzähler OPC-N2

Technische Daten des SDS011-Sensors

Parameter	Spezifikation
Ausgabetyp	PM2,5, PM10
Messbereich	0,0 – 999,9 µg/m³
Betrieb Spannung	4,7 V – 5,3 V
Maximal Betriebsstrom	100mA
Schlafstrom	≤ 2mA
Reaktionszeit	≤ 1 Sekunde
Datenausgabe Häufigkeit	1 Lesung pro zweitens
Partikel Durchmesserauflösung	≤ 0,3 µm
Messung Fehler	±10 %
Betrieb Temperaturbereich	−20 °C bis +50 °C
Erkennungsmethode	Laserstreuung
Datenschnittstelle	UART (PWM-Ausgang optional)
Luftstromsystem	Eingebauter Ventilator
Genauigkeit & Stabilität	Hoch Konsistenz, stabile Messwerte

SDS011 Sensor funktioniert mit Arduino

Der Nova PM Sensor SDS011 wird mit einem Arduino UNO und einem 0,96-Zoll-OLED-Display verbunden, um ein einfaches Luftqualitätsüberwachungssystem aufzubauen.Der Arduino fungiert als Hauptcontroller, empfängt Feinstaubdaten vom SDS011-Sensor und zeigt die Ergebnisse dann in Echtzeit auf dem OLED-Bildschirm an.

In diesem Setup wird der SDS011-Sensor direkt über die 5V- und GND-Pins des Arduino mit Strom versorgt.Der Sensor kommuniziert mit dem Arduino über die serielle UART-Kommunikation, wobei der TX-Pin des SDS011 mit dem RX-Pin des Arduino verbunden ist und der RX-Pin des Sensors mit dem TX-Pin des Arduino verbunden ist.Über diese serielle Verbindung sendet der SDS011 kontinuierlich PM2,5- und PM10-Konzentrationswerte an den Arduino.

Der Anschluss des OLED-Displays erfolgt je nach dargestelltem Modultyp entweder über I²C oder SPI.Die Stromversorgung des Displays erfolgt über die VCC- und GND-Pins des Arduino, während die Daten- und Taktleitungen mit den entsprechenden digitalen Pins des Arduino verbunden sind.Der Arduino verarbeitet die eingehenden Partikeldaten vom SDS011 und formatiert sie, sodass die PM2,5- und PM10-Werte deutlich auf dem OLED-Bildschirm angezeigt werden können.

SDS011-Sensoranwendungen

• Systeme zur Überwachung der Luftqualität in Innenräumen

• Stationen zur Überwachung der Luftverschmutzung im Freien

• Smart Home- und Gebäudeautomationssysteme

• IoT-basierte Umweltüberwachungsprojekte

• Persönliche Luftqualitätsmonitore

• Luftüberwachung in Klassenzimmern und Laboren

• Community- und Citizen-Science-Netzwerke zur Luftqualität

• Luftqualitätskontrolle des HVAC-Systems

• Überwachung der Industrie- und Arbeitsplatzumgebung

• Forschungs- und Datenprotokollierungsanwendungen

SDS011 Mechanische Abmessungen

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile	Einschränkungen
Laserbasiert Die Erkennung bietet eine höhere Genauigkeit als herkömmliche Staubsensoren	Nicht geeignet für Erkennung von Gasen (CO₂, VOCs usw.)
Misst beides PM2,5 und PM10 gleichzeitig	Genauigkeit durch hohe Luftfeuchtigkeit und Kondensation beeinträchtigt
Breites Maß Bereich (0–999,9 µg/m³)	Erfordert regelmäßige Reinigung aufgrund von Staubansammlungen
Schnelle Reaktion Zeit mit Echtzeit-Updates	Eingebauter Ventilator erzeugt leichte Geräusche
Stabil und wiederholbare Messwerte	Größe ist größer im Vergleich zu neueren PM-Sensoren
UART-Seriell Ausgabe für eine einfache Datenintegration	Betrieb mit 5 V, benötigt für einige 3,3-V-MCUs eine Pegelverschiebung
Eingebauter Ventilator sorgt für einen gleichmäßigen Luftstrom	Begrenzte Lebensdauer aufgrund von Laser- und Lüfterverschleiß
Geeignet für DIY-, IoT- und Überwachungsprojekte	Nicht ein Labor- oder Referenzsensor

Fazit

Der Nova PM Sensor SDS011 ist eine zuverlässige und weit verbreitete Lösung zur Messung der PM2,5- und PM10-Konzentrationen im Innen- und Außenbereich.Seine Laserstreuungstechnologie, das integrierte Luftstromsystem und die UART-Kommunikation liefern konsistente Partikeldaten in Echtzeit, die für die Luftqualitätsüberwachung, Smart-Home-Systeme und IoT-Projekte geeignet sind.Obwohl es sich nicht um einen Referenzsensor in Laborqualität handelt und Einschränkungen hinsichtlich der Feuchtigkeitsempfindlichkeit und der Langzeitwartung bestehen, bietet er ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen Genauigkeit, Kosten und Benutzerfreundlichkeit.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Wie genau ist der PM-Sensor SDS011 im Vergleich zu Referenzmonitoren?

Das SDS011 liefert indikative PM2,5- und PM10-Daten, die zur Überwachung von Trends geeignet sind, ist jedoch nicht so genau wie zertifizierte Luftqualitätsinstrumente mit Referenzqualität.

2. Muss der SDS011-Sensor vor der Verwendung kalibriert werden?

Der Sensor ist werkseitig kalibriert und funktioniert sofort, eine regelmäßige Feldkalibrierung oder ein Vergleich mit einer bekannten Referenz kann jedoch die Langzeitgenauigkeit verbessern.

3. Wie lange hält der SDS011-Sensor im Dauerbetrieb?

Die typische Lebensdauer beträgt etwa 8.000–10.000 Stunden und wird hauptsächlich durch den Verschleiß der internen Laserdiode und des Lüfters begrenzt.

4. Ist für genaue SDS011-Messwerte eine Aufwärmzeit erforderlich?

Ja, eine Aufwärmzeit von 30–60 Sekunden trägt dazu bei, den Luftstrom und die Laserleistung zu stabilisieren und so zuverlässigere Messungen zu ermöglichen.

5. Kann der SDS011 ohne Schutz im Freien verwendet werden?

Nein, es sollte in einem wetterfesten Gehäuse installiert werden, um es vor Regen, direkter Sonneneinstrahlung und Kondensation zu schützen.

6. Wie wirkt sich die Luftfeuchtigkeit auf die Messwerte des SDS011-Sensors aus?

Hohe Luftfeuchtigkeit kann dazu führen, dass Partikel Feuchtigkeit absorbieren, was zu höheren PM-Messwerten und einer verringerten Messgenauigkeit führt.

7. Was ist die Standardbaudrate der SDS011 UART-Schnittstelle?

Der SDS011 kommuniziert normalerweise mit einer Standardbaudrate von 9600 Bit/s über die serielle UART-Kommunikation.

8. Kann der SDS011-Sensor in den Ruhemodus versetzt werden, um Strom zu sparen?

Ja, der Sensor unterstützt Sleep- und Wake-Befehle über UART, wodurch der Stromverbrauch deutlich reduziert wird, wenn nicht gemessen wird.