Arduino Yun + Sharp Plasmacluster 智能空气净化器系统

核心硬件

必备工具

• 万用表、烙铁、剥线钳

云端与通讯架构

• AWS IoT Core：MQTT Broker，TLS 双向认证。
• Mosquitto MQTT：本地调试客户端。
• 终端/任意 MQTT 客户端：订阅 dustlevel 主题实时监控。

项目动机

传统净化器全天候运行浪费电能。本系统引入“感知-决策-执行”闭环：粉尘传感器实时采集 PM2.5 浓度，Yun 判断阈值（>0.25 mg/m³）控制继电器开关净化器，同时经 AWS IoT 推送至云端，用户随时随地通过 MQTT 客户端查看粉尘浓度与净化器状态。

硬件接线要点

1. GP2Y1010AU0F：VCC→5V（串联 150 Ω），GND→GND，Vo→A4，LED 驱动脚→D12（需并联 220 μF 电解电容滤波）。
2. 继电器模块：IN→D13，VCC→5V，GND→GND；常开触点串联净化器火线（高压危险，需绝缘端子台、热缩管防护）。
3. Yun 通过板载 WiFi/Ethernet 接入局域网，无额外模块。

核心代码结构

// 主循环伪代码
void loop() {
  float density = readDustDensity();      // GP2Y1010AU0F 采样算法
  mqttPublish("dustlevel", density);      // AWS IoT 上报
  digitalWrite(RELAY_PIN, density > 0.25); // 阈值控制
  delay(1000);
}

完整模块化代码见 Code 栏：

• Simple-and-Smart-Air-Purifier-System.ino 主程序
• iot_config.h/.cpp AWS IoT MQTT 连接/发布/订阅封装
• dust_config.h/.cpp 粉尘传感器采样与浓度换算（参考 Trefex 算法）
• aws_iot_config.h 证书/端点/ClientID 占位符，部署前替换为自有值

AWS IoT 部署清单

1. AWS 控制台创建 Thing、Policy、Certificate，下载 rootCA.pem、cert.pem、private.key。
2. 将三个文件放入 Yun /mnt/sda1/certs/ 目录（需挂载 SD 卡）。
3. 修改 aws_iot_config.h 中的宏定义：AWS_IOT_MQTT_HOST、AWS_IOT_CLIENT_ID、证书文件名等。
4. 上传草图，串口监视器观察 Connect/Subscribe/Publish 返回码均为 0 即成功。

实测效果

终端订阅 dustlevel 主题，收到类似：

Dust density: 0.32 mg/m3, air filter is ON
Dust density: 0.18 mg/m3, air filter is OFF

未来改进方向

• 引入 Node.js + WebSocket 前端仪表盘，替代终端文本监控。
• 增加温湿度、TVOC 传感器，构建多参数 IAQ 指数。
• 迁移至 ESP32/ESP8266 降低成本，利用 AWS IoT Device SDK for Embedded C。
• 加入 OTA 固件升级、本地按键手动/自动模式切换。

安全提示

220V 市电部分必须由具备电工资质人员操作，继电器触点额定电流留余量，外壳接地，所有高压节点绝缘防护到位。