DSENSOR 数字式通用颗粒物浓度传感器
PMS5XXXST系列数据手册
主要特性
激光散射原理实现精准测量 零错误报警率
实时响应并支持连续采集 最小分辨粒径0.3μm
全新专利结构，六面全方位屏蔽，抗干扰性能更强 进出风口方向可选，适用范围广，用户无需再进行风道设计 可实时输出甲醛监测数据 可实时输出温度及湿度数据
概述
PMS5XXXST系列是一款可以同时监测空气中颗粒物浓度、甲醛浓度及温湿度的三合一传感器。其中颗粒物浓度的监测基于激光散射原理，可连续采集并计算单位体积内空气中不同粒径的悬浮颗粒物个数，即颗粒物浓度分布，进而换算成为质量浓度。甲醛浓度的监测基于电化学原理，具有高精度、高稳定性的特点。传感器同时内嵌瑞士生产的温湿度一体检测芯片。颗粒物浓度数值、甲醛浓度数值及温度、湿度合并以通用数字接口形式输出。本传感器可嵌入各种与空气质量监测和改善相关的仪器设备，为其提供及时准确的环境参数。
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工作原理
本传感器采用激光散射原理。即令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射，同时在某一特定角度收集散射光，得到散射光强随时间变化的曲线。进而微处理器利用基于米氏（MIE）理论的算法，得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量。传感器各功能部分框图如图1所示 传感器 图1 传感器功能框图
甲醛监测功能采用电化学原理实现，加入数据处理算法，所获得的数据稳定、精确。 技术指标 如表1所示
表1 传感器技术指标
参数 颗粒物测量范围 颗粒物计数效率 指标 0.3~1.0；1.0~2.5；2.5~10 50%@0.3微米 98%@>=0.5 微米 单位 微米（μm） 微克/立方米 空气 电化学探头 电信号 激光源 激光空气通道 光散射 测量腔体 空气 温湿度芯片 电信号 滤波放电信号 微处理器 大电路 数字信号
颗粒物质量浓度有效量0~500 程（PM2.5标准值） 颗粒物质量浓度最大量0~2000 程（PM2.5标准值） 颗粒物质量浓度分辨率 1 微克/立方米 微克/立方米 北京攀藤科技有限公司2015年产品数据手册
颗粒物质量浓度一致性 ±10%@100~500微克/立方米 （PM2.5标准值） 称准体积 甲醛有效量程 甲醛最大量程 甲醛分辨率 甲醛最大误差 温度测量范围 温度测量分辨率 温度测量精度 湿度测量范围 湿度测量分辨率 湿度测量精度 响应时间 直流供电电压 最大工作电流 待机电流 数据接口电平 工作温度范围 工作湿度范围 平均无故障时间 最大尺寸
±10微克/立方米@0~100微克/立方米 0.1 0~1 0~2 0.001 ＜±5% 0~99 0.1 ±0.5 0~99 0.1 ±2 ≤10 5.0 100 ≤200 L <0.8 @3.3 H >2.7@3.3 -10~+50 0~99% ≥3 50×38×21 升（L） 毫克/立方米 毫克/立方米 毫克/立方米 FS ℃ ℃ ℃ ％ ％ ％ 秒（s） 伏特（V） 毫安（mA） 微安（μA） 伏特（V） 摄氏度（℃） 年（Y） 毫米（mm） 北京攀藤科技有限公司2015年产品数据手册
数字接口定义
PIN1 图2 接口示意图
管脚序号 PIN1 PIN2 PIN3 PIN4 PIN5 PIN6 PIN7 PIN8* 功能标号 VCC GND SET RXD TXD RESET NC PWM/NC 说明 电源正（+5V） 电源负 设置管脚 /TTL电平@3.3V，高电平或悬空为正常工作状态，低电平为休眠状态 串口接收管脚/TTL电平@3.3V 串口发送管脚/TTL电平@3.3V 模块复位信号/TTL电平@3.3V，低复位 PWM周期为1s，其中低电平对应大气环境下的PM2.5质量浓度数据，每1ms低电平代表1ug/m³。例如低电平时间长度为210ms，则代表此时PM2.5质量浓度值（大气环境）为210ug/m³
输出结果
1.颗粒物浓度：主要输出为单位体积内各浓度颗粒物质量以及个数，其中颗粒物个数的单位体积为0.1升，质量浓度单位为：微克/立方米（μg/m³）。此外传感 输出分为主动输出和被动输出两种状态。传感器上电后默认状态为主动输出，即传感器主动向主机发送串行数据，时间间隔为200~800ms，空气中颗粒物浓度越高，时间间隔越短。主动输出又分为两种模式：平稳模式和快速模式。在空气中颗粒物浓度变化较小时，传感器输出为平稳模式，即每三次输出同样的一组数值，实际数据更新周期约为2s。当空气中颗粒物浓度变化较大时，传感器输出自动
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切换为快速模式，每次输出都是新的数值，实际数据更新周期为200~800ms。 PWM输出：PMS3XXXP系列产品带有PWM输出，PWM周期为1秒，低电平时间长度代表PM2.5浓度（大气环境下），每1ms低电平代表1ug/m³。例如低电平时间长度为210ms，则代表此时PM2.5质量浓度值（大气环境）为210ug/m³ 2.甲醛浓度输出：单位体积内甲醛质量浓度，单位为毫克/立方米 3.温湿度输出：输出吸入传感器内部的采样空气温度及湿度。
典型电路连接
图3 典型电路连接示意图 电路设计应注意
1. PMS5003需要5V供电，这是因为风机需要5V驱动。但其他数据通讯和控制管脚均需要3.3V作为高电平。因此与之连接通讯的主板MCU应为3.3V供电。如果主板MCU为5V供电，则在通讯线（RXD、TXD）和控制线（SET、RESET）上应当加入电平转换芯片或电路。
2. SET和RESET内部有上拉电阻，如果不使用，则应悬空。 3. PIN7和PIN8为程序内部调试用，应用电路中应使其悬空。
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4. 应用休眠功能时应注意：休眠时风扇停止工作，而风扇重新启动需要至少30秒的稳定时间，因此为获得准确的数据，休眠唤醒后传感器工作时间不应低于30秒。 典型输出特性
纵坐标单位：μg/m³ 横坐标单位：次
图4-1 传感器常温一致性（20℃）
图4-2 传感器高温一致性（43℃）
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图4-3 传感器低温一致性（-5℃）
图4-4 传感器长时间连续运行一致性（30天）
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型号定义
尺寸结构 单位：mm
图3 外形尺寸图
传感器类型 PMS-颗粒物浓度传感器 型号版本 最小分辨粒径 03—0.3微米 05—0.5微米 10—1.0微米 25—2.5微米 S—甲醛增强版 T—温湿度增强版 P—PWM输出 PMS 50 03STP
图4a 进风口及出风口 图4b 底部安装孔
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安装注意事项
1. 金属外壳与内部电源地导通，注意不要和其他外部板组电路或机箱外壳短接。 2. 进风口和出风口所在的平面紧贴用户机内壁与外界连通的气孔为最佳安装方式，如无法实现，则出风口周围2cm之内无遮挡。进风口和出风口之间应有结构使气流隔离，避免气流在用户机内部从出风口直接回流到进风口。 3. 用户机内壁为进风口所开的通气孔不应小于进风口的尺寸。
4. 应用于净化器类产品时，尽量避免将传感器直接置于净化器自身风道中，如果无法避免，应单独设置一个独立的结构空间，将传感器置于其中，使其与净化器自身风道隔离。
5. 应用与净化器或固定检测设备时，传感器位置应高于地面20cm以上。否则有可能被近地面的大尘埃颗粒甚至絮状物污染导致风扇缠绕阻转。
6. 传感器应用于户外固定设备时，对于沙尘暴、雨雪等天气以及杨柳絮的防护，应由设备完成。
7. 传感器是一个整体元件，用户切勿将其拆解，包括金属屏蔽壳，以防出现不可逆破坏。
8. 传感器底部用2mm自攻螺钉固定，螺钉进入壳体长度应不大于5mm。 9. 为使得甲醛探头充分极化，传感器持续通电时间不应低于48小时。 10. 除甲醛外，其他多种活性气体会对电化学甲醛探头产生影响，主要有甲醇、乙醇、甲苯、二甲苯、一氧化碳、硫化氢等。
11. 长期在高浓度醛类、醇类等高浓度敏感气体中贮存或使用，会影响传感器甲醛功能使用寿命。特别是长时间在超出最大量程的饱和气体浓度下使用，会使得传感器甲醛功能短期失效，或一定几率下长期失效。 12. 腐蚀性气体环境也会令传感器甲醛功能使用寿命降低或失效。
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附A：PMS5XXXST主动式传输协议
1. 默认波特率：9600bps 校验位：无 停止位：1位 2. PMS5XXXST对外输出数据格式 起始符1 起始符2 帧长度高八位 帧长度低八位 数据1高八位 数据1低八位 数据2高八位 数据2低八位 数据3高八位 数据3低八位 数据4高八位 数据4低八位 数据5高八位 数据5低八位 数据6高八位 数据6低八位 数据7高八位 数据7低八位 数据8高八位 数据8低八位 数据9高八位 数据9低八位 数据10高八位 数据10低八位 数据11高八位 数据11低八位 0x42 (固定) 0x4d (固定) …… 帧长度=2x17+2(数据+校验位) …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……. …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… *数据1表示PM1.0浓度（CF=1，标准颗粒物） 单位μg/m3 数据2表示PM2.5浓度（CF=1，标准颗粒物） 单位μg/m3 数据3表示PM10浓度（CF=1，标准颗粒物） 单位μg/m3 *数据4表示PM1.0浓度（大气环境下） 单位μg/m3 数据5表示PM2.5浓度（大气环境下） 单位μg/m3 数据6表示PM10浓度 （大气环境下） 单位μg/m3 数据7表示0.1升空气中直径在0.3um以上颗粒物个数 数据8表示0.1升空气中直径在0.5um以上颗粒物个数 数据9表示0.1升空气中直径在1.0um以上颗粒物个数 数据10表示0.1升空气中直径在2.5um以上颗粒物个数 数据11表示0.1升空气中直径在5.0um以上颗粒物个数 北京攀藤科技有限公司2015年产品数据手册
数据12高八位 数据12低八位 数据13高八位 数据13低八位 …… …… …… …… 数据12表示0.1升空气中直径在10um以上颗粒物个数 甲醛浓度数值。 注：真实甲醛浓度值=本数值/1000 单位：mg/m³ 数据14高八位 数据14低八位 …… …… 温度 注：真实温度值=本数值/10 单位：℃ 数据15高八位 数据15低八位 …… …… 湿度 注：真实湿度值=本数值/10 单位：％ 数据16高八位 数据16低八位 数据17高八位 数据17低八位 …… …… …… …… 保留 版本号 错误代码 校验码=起始符1+起始符2+……..+数据17低八位 数据和校验高八位 …… 数据和校验低八位 …… 注：标准颗粒物质量浓度值是指用工业金属颗粒物作为等效颗粒进行密度换算得到的质量浓度值，适用于工业生产车间等环境。大气环境颗粒物质量浓度值以空气中主要污染物为等效颗粒进行密度换算，适用于普通室内外大气环境。
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附B：PMS5XXXST被动式传输协议
默认波特率：9600bps 校验位：无 停止位：1位
主机通讯协议格式 特征字节1 特征字节2 指令字节 0x42 0x4d CMD
1. 指令及特征字节定义 CMD 0xe2 0xe1 0xe4 DATAH X X X DATAL X 00H-被动式 01H-主动式 00H-待机模式 01H-正常模式 说明 被动式读数 状态切换 待机控制 状态字节1 状态字节2 校验字节1 校验字节2 DATAH DATAL LRCH LRCL 2. 指令应答：
0xe2: 应答40字节，同附A协议。 3. 校验字生成
从特征字开始所有字节累加和
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