拆解: “某鱼”30元激光PM 2.5检测仪，当纸巾被点燃的那一刻……
来源:电子发烧友网发布时间:2023-07-011089浏览
询问 AI电子发烧友网报道（文/李诚）近年来，随着大气污染问题的加剧，人们对空气质量的关注与日俱增。在此背景下，PM 2.5检测设备也逐渐成为大家关注的焦点。
PM 2.5检测仪的工作原理是什么？究竟是如何检测空气微粒的呢？近日，笔者对一款仅花30元从“某鱼”上买来的激光PM 2.5检测仪进行了测试、拆解，并将其测评结果与工作原理总结如下。
除此之外，本次拆解的激光PM 2.5检测仪，还能够检测PM 1.0和PM 10两种特定粒径颗粒物，并记录下近半个小时每分钟的PM 2.5含量变化，方便使用者实时追踪和分析室内空气中PM 2.5浓度的波动情况。
其中，激光颗粒传感器负责检测空气颗粒大小及数量，主板负责对传感器输出的数据进行二次处理，最终通过屏幕将测量数据直观地展示给用户。通过观察得知，这款PM 2.5检测仪所使用的传感器是来自攀藤科技的国产激光颗粒传感器，传感器内置了激光发射器、小型风机以及一颗光敏器件。通过风机不断吸入周围的空气，利用激光散射的原理对空气悬浮颗粒进行检测。
激光颗粒传感器内部结构如上图所示，当设备开始工作时，在风机的作用下，腔体内部就会有气流流动，并且激光发射器会持续不断地向光散射测量腔体发射激光，而这些激光束会与空气中的颗粒发生相互作用。当激光束照射到空气中的颗粒时，受到颗粒周围散射和吸收的影响，激光的强度会有所减弱。随后，位于光散射测量腔体下方的光敏器件，就会对经过散射后的激光束能量进行测量，并将测量结果传递至后级电路，从而实现对颗粒大小及数量的检测。
需要注意的是，经过光敏器件输出的信号为微弱的电信号，需要经过滤波、放大电路去除噪声干扰，增强电信号幅值后，才会被输入到激光颗粒传感器的MCU上，再利用预先建立的数学模型，根据信号特征计算出颗粒的大小和数量，最终以数字信号的形式传递至主板的主控。为此，这款攀藤的激光颗粒传感器在光敏器件和MCU之间，还专门设计了滤波放大电路对光敏器件的输出信号进行预处理。
令人迷惑的是，激光颗粒传感器的MCU上方放置了一块金属片，并且金属片的另一端与传感器电路的电容相连，这究竟是为了芯片散热、屏蔽干扰还是其他原因呢？
激光PM 2.5检测仪主板集成了主控、电源管理、数据存储、按键控制等几个电路模块。其中，主控芯片采用的是美满电子的88MW300，款芯片融合了WiFi和MCU功能，自2015年起在物联网和智能家居领域广泛应用。例如，小米的智能插座、Yeelight的智能LED灯泡等产品中都采用了这一芯片。
在这款设备上，88MW300主要负责设备的联网，以及对传感器回传的数据进行二次处理。根据PM 2.5数值的大小，通过主板背面的20 Pin插座向屏幕输出相应的指令，并以不同颜色展示不同数值，向使用者呈现出更直观、可读性更高的结果（屏幕自带驱动芯片）。
在电源供给方面，这款激光PM 2.5检测仪采用了上海如韵的CN3153线性充电IC对电池进行充电控制，最大充电电流可达1A。此外，还使用了一颗首鼎的升压芯片SDB628对电池输出电压进行升压处理，该芯片的电压输出范围在5V～28V之间，可为屏幕的正常工作，提供稳定的电压支持。
主板背面是一颗来自华邦电子容量大小为4MB的W25Q32JV闪存芯片，该芯片主要用于存储传感器近30分钟的测量数据及系统固件。
PM 2.5检测仪的工作原理是什么？究竟是如何检测空气微粒的呢？近日，笔者对一款仅花30元从“某鱼”上买来的激光PM 2.5检测仪进行了测试、拆解，并将其测评结果与工作原理总结如下。
激光PM 2.5检测仪烟雾测试
PM 2.5检测仪主要用于检测空气中的颗粒大小及数量，在这一测试环节中，笔者以点燃纸巾所产生的烟雾作为变量，以评估激光PM 2.5检测仪的响应速度。
除此之外，本次拆解的激光PM 2.5检测仪，还能够检测PM 1.0和PM 10两种特定粒径颗粒物，并记录下近半个小时每分钟的PM 2.5含量变化，方便使用者实时追踪和分析室内空气中PM 2.5浓度的波动情况。内部结构及工作原理
卸下屏幕后即可看到设备的内部结构，激光PM 2.5检测仪内部由电路主板和激光颗粒传感器、电池三部分组成。其中，激光颗粒传感器负责检测空气颗粒大小及数量，主板负责对传感器输出的数据进行二次处理，最终通过屏幕将测量数据直观地展示给用户。通过观察得知，这款PM 2.5检测仪所使用的传感器是来自攀藤科技的国产激光颗粒传感器，传感器内置了激光发射器、小型风机以及一颗光敏器件。通过风机不断吸入周围的空气，利用激光散射的原理对空气悬浮颗粒进行检测。激光颗粒传感器内部结构如上图所示，当设备开始工作时，在风机的作用下，腔体内部就会有气流流动，并且激光发射器会持续不断地向光散射测量腔体发射激光，而这些激光束会与空气中的颗粒发生相互作用。当激光束照射到空气中的颗粒时，受到颗粒周围散射和吸收的影响，激光的强度会有所减弱。随后，位于光散射测量腔体下方的光敏器件，就会对经过散射后的激光束能量进行测量，并将测量结果传递至后级电路，从而实现对颗粒大小及数量的检测。需要注意的是，经过光敏器件输出的信号为微弱的电信号，需要经过滤波、放大电路去除噪声干扰，增强电信号幅值后，才会被输入到激光颗粒传感器的MCU上，再利用预先建立的数学模型，根据信号特征计算出颗粒的大小和数量，最终以数字信号的形式传递至主板的主控。为此，这款攀藤的激光颗粒传感器在光敏器件和MCU之间，还专门设计了滤波放大电路对光敏器件的输出信号进行预处理。令人迷惑的是，激光颗粒传感器的MCU上方放置了一块金属片，并且金属片的另一端与传感器电路的电容相连，这究竟是为了芯片散热、屏蔽干扰还是其他原因呢？激光PM 2.5检测仪主板集成了主控、电源管理、数据存储、按键控制等几个电路模块。其中，主控芯片采用的是美满电子的88MW300，款芯片融合了WiFi和MCU功能，自2015年起在物联网和智能家居领域广泛应用。例如，小米的智能插座、Yeelight的智能LED灯泡等产品中都采用了这一芯片。在这款设备上，88MW300主要负责设备的联网，以及对传感器回传的数据进行二次处理。根据PM 2.5数值的大小，通过主板背面的20 Pin插座向屏幕输出相应的指令，并以不同颜色展示不同数值，向使用者呈现出更直观、可读性更高的结果（屏幕自带驱动芯片）。在电源供给方面，这款激光PM 2.5检测仪采用了上海如韵的CN3153线性充电IC对电池进行充电控制，最大充电电流可达1A。此外，还使用了一颗首鼎的升压芯片SDB628对电池输出电压进行升压处理，该芯片的电压输出范围在5V～28V之间，可为屏幕的正常工作，提供稳定的电压支持。主板背面是一颗来自华邦电子容量大小为4MB的W25Q32JV闪存芯片，该芯片主要用于存储传感器近30分钟的测量数据及系统固件。结语
对于激光PM 2.5检测设备而言，最重要的器件当属激光颗粒传感器，其性能直接决定了设备测量的精度和响应速度。令人惊讶的是，在进行烟雾测试时，这款采用国产攀藤传感器的设备，竟然能够实现秒级响应。尽管没有进行对照试验，无法对传感器的精度做出评估，但从它的响应速度来推断，其测量精度也应该很出色。毕竟，市面上也有不少售价在几百元的PM 2.5检测仪使用的也是攀藤的传感器。
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