构建一个空气质量检测设备

大多数空气质量设备将有趣的部分隐藏在屏幕上的数字背后。而这个作品则恰恰相反：它将DFRobot Gravity ENS160气体传感器的读数，转化为Arduino UNO Q上13x8蓝光LED矩阵上的生动动画。走过它时，你立刻就能知道空气状况——当空气清新时，会呈现出柔和的微光;当空气不洁时，则像暴风雨般翻腾。它既是一个实用的监测工具，又是一款桌面小玩具，是学习Arduino最新主板上I2C传感器和LED矩阵图形的绝佳方式。

它做什么

•矩阵底部的5块计数器随空气质量指数(AQI 1-5)上升。

•污染颗粒从测量仪上飘升而起——在洁净空气中是一缕轻烟，而在恶劣天气中则化作浓密的快速风暴。

•当挥发性有机物(VOC)浓度上升时，只需在传感器上呼吸，就会瞬间释放出一股粒子喷射而出。

•一道巨大的闪光，一道闪电划过整个面板。

物料清单

•Arduino UNO Q(x1) - STM32U585 + 内置 13x8 蓝色 LED 矩阵

•DFRobot Gravity ENS160(x1) - TVOC / eCO2 / AQI 传感器，I2C (0x53)

•跳线 / 重力电缆(x4)- VCC、GND、SDA、SCL

•USB-C 数据线(1根) - 供电 + 编程

•JUSTWAY 保护套(适用于 UNO Q)(x1)- 3D 打印，保护电路板

传感器

ENS160 是一款微型金属氧化物气体传感器，通过 I2C 接口报告三项数据：空气质量指数(1-5)、总挥发性有机化合物(TVOC，单位为 ppb)以及等效 CO₂ 值(eCO₂，单位为 ppm)。在 DFRobot Gravity 板上，它只需简单的 4 芯连接即可使用。

软件

•Arduino IDE 2.x(或 Arduino App Lab)。

•Arduino "Zephyr" 板子包(添加了 UNO Q、FQBN arduino:zephyr:unoq)。

•库：DFRobot_ENS160 和 ArduinoGraphics。(Arduino_LED_Matrix 与板芯一同提供。)

1 - 连接传感器

四根线，你就完成了。将ENS160连接到UNO Q的I2C引脚(SDA和SCL，位于AREF旁边)，并接上3V3和GND作为电源。

2 - 设置棋盘

从 arduino.cc 安装 Arduino IDE 2.x。

•在 Boards Manager 中，安装 Arduino “Zephyr” / UNO Q 板件包。

•选择工具 > 板子 > Arduino UNO Q，然后选择正确的 COM 端口。

•设置“USB CDC 启动时启用”，以便串行监视器通过 USB 运行。

注意 - UNO Q 需要现代的工具链。旧版 Arduino IDE 1.8.x 无法上传到它，因为它在查找“remoteocd”工具时会失败。请使用 Arduino IDE 2.x 或 Arduino App Lab。

3 - 安装库文件

打开图书馆管理器，安装 DFRobot_ENS160(传感器驱动程序)和 ArduinoGraphics(矩阵绘图基本图形)。无需单独安装 Arduino_LED_Matrix，它已包含在 UNO Q 板的套装中。

4 - 代码

创建一个新草图，粘贴下方代码并上传。它每两秒轮询一次传感器，将AQI映射到动画中，并以每秒约18次的速度重新绘制矩阵，实现平滑的运动效果。巧妙之处在于：

一个小的粒子系统(28个粒子)从光照水平方块上升起;其生成速率和速度均与AQI成比例。

•TVOC突然急剧上升，引发一次突发性爆发(>80 ppb)或一次全量雷击(>200 ppb)。

•读取和绘图是解耦的，因此即使传感器每秒只更新一次，风暴仍能保持平滑。

提示 - 如果之后仍未检测到传感器，95%的情况下是电源问题或SDA/SCL线接反。请确保VCC连接为3V3，并重新插拔连接器。该代码还会打印I2C扫描信息，帮助你快速定位问题。

5 - 显示屏如何映射到你的空气

EN160 将空气质量从 1(优秀)到 5(不健康)进行分级。以下是各等级在矩阵中的具体表现：随着空气质量恶化，方块数量增多，颗粒物风暴也更浓密;当达到“差”或“不健康”时，最上方的方块会闪烁。

6 - JUSTWAY 机箱

为了确保UNO Q安全地放置在桌面上，它被安置在一个由JUSTWAY制造的3D打印外壳中。一个重要的细节是：这个外壳仅保护电路板，而ENS160则保持在室外露天环境中。如果将气体传感器密封在盒内，它无法获取室内环境数据，读数会不准确，因此我们让其自由呼吸。

•打印JUSTWAY UNO Q外壳(使用PLA或PETG材料，0.2毫米层厚，填充率约15-20%即可)。

•将UNO Q安装在底座上，使LED矩阵与窗口对齐，USB-C接口也与缺口对齐。

•将四线传感器电缆从侧面引出，并将ENS160安装在外部，用短跳线固定，以便其通风。

•关闭盖子，并确保传感器远离USB-C接口及任何发热部件，以获得更清晰的读数。

7 - 充能并开始游戏

•插入USB-C接口。矩阵以一束光和轻柔的微风——洁净的空气，悄然苏醒。

•以115200波特率打开串行监视器，实时查看AQI、TVOC和eCO2数据。

•轻柔地吹气到传感器上：TVOC值飙升，颗粒物爆发，方块开始上升。

•用力呼吸，或在下方擦拭酒精湿巾或标记笔。

注意——全新的ENS160在“初始启动”阶段最多持续一小时，但在此期间始终会输出可用的AQI值，因此显示屏会立即开始动画显示，无需等待。

故障排除

•未找到 ENS160 / 网格上的 X - 检查 VCC->3V3、GND 以及 SDA/SCL 是否未交换;重新设置连接器。该代码会打印 I2C 扫描以提供帮助。

•IDE 1.8.x 上传错误(remoteocd)——请使用 Arduino IDE 2.x 或 App Lab;1.8.x 无法闪存 UNO Q。

•在串口监视器输出中 - 上传前请启用“启动时启用USB CDC”。

•读数停留在基线水平——热身;新传感器需要时间，但在此期间数值仍可用。

小贴士：给传感器留出几厘米的空隙，并避免风扇直接吹过它——你希望它读取的是房间内的环境，而不是被气流吹动。

本文编译自hackster.io