DSM501A 먼지 센서로 아두이노 기반 공기질 모니터 만들기

부품 및 소모품

필요한 도구

• 납땜 인두 (일부 연결 필요)

소프트웨어

• Arduino IDE

프로젝트 소개

공기질 모니터링은 1980년대부터 시작된 과학 분야지만, 당시에는 기술이 제한적이고 장비가 복잡하며 매우 비쌌습니다. 오늘날 최신 기술을 활용하면 더 정밀하고 빠르며, 소형이고 저렴한 장치를 만들 수 있습니다.

이 프로젝트는 Samyoung DSM501A 먼지 센서를 사용합니다. 알리익스프레스 등에서 몇 달러에 구매 가능한 가장 저렴한 센서 중 하나로, PM2.5와 PM10 입자를 모두 감지할 수 있습니다.

센서 핀아웃 및 연결

• Vout1 (PM2.5) → Arduino D2
• Vout2 (PM10) → Arduino D3
• Vcc → Arduino 5V
• GND → Arduino GND

LED 5개는 아날로그 핀 A1~A5에 연결하며, 코드에서 출력으로 설정합니다.

LCD 표시 내용

16x2 LCD에는 PM10 농도(개/0.01cf)와 공기질 5단계가 표시됩니다:

1. Clean (깨끗함) - PM10 < 1,000
2. Good (좋음) - 1,000 ≤ PM10 < 10,000
3. Acceptable (보통) - 10,000 ≤ PM10 < 20,000
4. Heavy (나쁨) - 20,000 ≤ PM10 < 50,000
5. Hazard (매우 나쁨) - PM10 ≥ 50,000

시리얼 모니터에서는 PM10, PM2.5 농도 모두 확인 가능합니다. 오염도에 따라 해당 색상의 LED가 점등되어 직관적으로 상태를 파악할 수 있습니다.

중요 팁: 팬 설치

센서 출구 쪽에 공기를 빨아들이는 팬을 설치하면 원치 않는 피크값을 크게 줄여 측정 정확도가 향상됩니다. 전체 장치는 전기 설치용 플라스틱 박스에 조립했습니다.

향후 계획

추후 몇 가지 저가 먼지 센서를 추가로 테스트하여 비교 결과를 다음 프로젝트에서 공유할 예정입니다.

소스 코드

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

int pin2 = 3;  // PM10
int pin1 = 2;  // PM2.5
unsigned long duration1, duration2;
unsigned long starttime;
unsigned long sampletime_ms = 30000;  // 30초 샘플링
unsigned long lowpulseoccupancy1 = 0;
unsigned long lowpulseoccupancy2 = 0;
float ratio1 = 0, ratio2 = 0;
float concentration1 = 0, concentration2 = 0;

int wLed = A1;  // Clean - 흰색
int gLed = A2;  // Good - 녹색
int yLed = A3;  // Acceptable - 노란색
int rLed = A4;  // Heavy - 빨간색
int bLed = A5;  // Hazard - 파란색

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(2, INPUT);
  pinMode(3, INPUT);
  pinMode(wLed, OUTPUT);
  pinMode(gLed, OUTPUT);
  pinMode(yLed, OUTPUT);
  pinMode(rLed, OUTPUT);
  pinMode(bLed, OUTPUT);
  starttime = millis();
  lcd.begin(16, 2);
}

void loop() {
  duration1 = pulseIn(pin1, LOW);
  duration2 = pulseIn(pin2, LOW);
  lowpulseoccupancy1 += duration1;
  lowpulseoccupancy2 += duration2;

  if ((millis() - starttime) > sampletime_ms) {
    ratio1 = lowpulseoccupancy1 / (sampletime_ms * 10.0);
    concentration1 = 1.1 * pow(ratio1, 3) - 3.8 * pow(ratio1, 2) + 520 * ratio1 + 0.62;

    ratio2 = lowpulseoccupancy2 / (sampletime_ms * 10.0);
    concentration2 = 1.1 * pow(ratio2, 3) - 3.8 * pow(ratio2, 2) + 520 * ratio2 + 0.62;

    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("PM10 ");
    lcd.setCursor(6, 0);
    lcd.print(concentration1, 3);

    Serial.print("concentration1 = ");
    Serial.print(concentration1);
    Serial.print(" pcs/0.01cf - ");
    Serial.print("concentration2 = ");
    Serial.print(concentration2);
    Serial.println(" pcs/0.01cf - ");

    // LCD 2번째 줄 초기화
    lcd.setCursor(0, 1);
    for (int i = 0; i < 16; ++i) lcd.write(' ');

    // 공기질 등급 판별 및 LED 제어
    if (concentration1 < 1000) {
      lcd.setCursor(4, 1); lcd.print("CLEAN");
      setLED(wLed);
    } else if (concentration1 < 10000) {
      lcd.setCursor(4, 1); lcd.print("GOOD");
      setLED(gLed);
    } else if (concentration1 < 20000) {
      lcd.setCursor(4, 1); lcd.print("ACCEPTABLE");
      setLED(yLed);
    } else if (concentration1 < 50000) {
      lcd.setCursor(4, 1); lcd.print("HEAVY");
      setLED(rLed);
    } else {
      lcd.setCursor(4, 1); lcd.print("HAZARD");
      setLED(bLed);
    }

    lowpulseoccupancy1 = 0;
    lowpulseoccupancy2 = 0;
    starttime = millis();
  }
}

void setLED(int activePin) {
  digitalWrite(wLed, activePin == wLed);
  digitalWrite(gLed, activePin == gLed);
  digitalWrite(yLed, activePin == yLed);
  digitalWrite(rLed, activePin == rLed);
  digitalWrite(bLed, activePin == bLed);
}

회로도

프로젝트 페이지의 'Schematics' 섹션에서 전체 회로도 이미지를 확인할 수 있습니다.