Pimoroni Enviro+ FeatherWingi kasutamine Adafruit Feather NRF52840 Expressiga: 8 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:45

Pimoroni Enviro+ FeatherWing on tahvel, mis on täis andureid, mis on loodud töötama koos Adafruit Feather seeria laudadega. See on kasulik koht alustamiseks kõigile, kes on huvitatud keskkonnaseirest, õhusaastest ja andmete segamisest. Toas on:

• Bosch BME280 - temperatuuri-, rõhu-, niiskusandur;
• Lite-On LTR-559-valgus- ja lähedusandur;
• SensorTech MiCS -6814 - oksüdeerivad gaasid, redutseerivad gaasid ja ammoniaagi andur;
• Analoogmikrofon - mürasaaste mõõtmine;
• Plantower PMS5003 tahkete osakeste anduri pistik (ei kuulu komplekti).

MiCS-6814 metallioksiidiandurite trio sisaldab vähem levinud andurit oksüdeerivate gaaside jaoks. See on kasulik selle tundlikkuse tõttu lämmastikdioksiidi (NO2) suhtes, mis on saasteaine levinud linnades ja suuremate teede läheduses.

Pimoroni soovitab kas Adafruit'i

• Feather M4 Express (120MHz, 192kB ram) või
• Feather nRF52840 Express (64MHz, 256kB ram).

Selle juhendi jaoks valiti nRF52840, kuna see toetab Bluetooth Low Energy (BLE) tehnoloogiat, mis annab plaadile võimaluse saata andmeid teise seadmesse.

Feather ja FeatherWing on mõlemad kinnitamata isaste päistega. Laudade virnastamiseks on vaja naissoost päiseid. See juhend näitab "virnastamispäiste" kasutamist, mis võimaldab sulgplaadi sisestada ka leivaplaadile, hõlbustades täiendavate anduritega katsetamist. Päised tuleb plaatidele jootma panna, kuid see on mõistlikult lihtne.

Enviro+ FeatherWingil on oma sugulasega võrreldes üks väike peen erinevus, Enviro+ Air Quality for Raspberry Pi. FeatherWingi versioon näib olevat loodud töötama pingega alla 5 V, mis võimaldab kasutada ühte liitiumpolümeeraku (LiPo), mis toodab 3,7–4,3 V. Sellel on DC-DC muundur, mis tagab 5 V lisavarustusse kuuluva PMS5003 jaoks, ja see võib toita MiCS-6814 sisemisi küttekehasid eraldi, et nende madalamate pingetega toime tulla.

Põhipildil on Enviro+ FeatherWing, mis kuvab PMS5003 PM2.5 ja PM10 andmed. Küünla süütamiseks on poolel maal läbi löödud Luik Vestase tikk.

Teine artikkel hõlmab süsinikdioksiidi taseme joonistamist Pimoroni Enviro+ FeatherWing ja Adafruit SCD-30 abil.

Tarvikud:

• Pimoroni Enviro+ FeatherWing - Pimoroni | Adafruit - (Raspberry Pi jaoks on olemas veel üks sarnane plaat)
• Adafruit nRF52840 Feather Express - Pimoroni | Adafruit
• Sulgede virnastamispäised - Pimoroni | Adafruit - kasutada võiks ka tavalisi naissoost päiseid või FeatherWingi kahekordistajat/triplerit
• Jootma
• Valikuline: Plantower PMS5003 tahkete osakeste andur - Pimoroni | Adafruit

Samm: alglaaduri täiendamine

Sulgede tahvlit saab enne jootmist kontrollida, ühendades selle arvutiga USB kaudu. See on kasulik aeg alglaaduri kontrollimiseks - vanad versioonid võivad Windowsis tekitada segadust tekitavaid, kuid kahjutuid vigu.

Topeltklõps sulgi lähtestamisnupul põhjustab draivi nimega FTHR840BOOT esitamise hostarvutisse. Versiooni kontrollimiseks saab avada faili nimega INFO_UF2. TXT. Allolev näide näitab versiooni 0.2.6 sisaldavat sisu:

F2 alglaadur 0.2.6 lib/nrfx (v1.1.0-1-g096e770) lib/tinyusb (legacy-525-ga1c59649) s140 6.1.1

Mudel: Adafruit Feather nRF52840 Express Board-ID: NRF52-Bluefruit-v0 Bootloader: s140 6.1.1 Kuupäev: 21. detsember 2018

Versioonid enne 0.2.9 kannatavad ülalmainitud vea all. Kergelt vaevalist täiendamisprotsessi on kirjeldatud Adafruit Learn: Adafruit nRF52840 Feather: Bootloader'i tutvustus ja seda arutati Adafruit'i foorumites: Windowsi vead kopeerivad CircuitPython UF2 faili FTHR840BOOT.

2. samm: päiste jootmine

Enviro+ FeatherWing peab oma isased päised kinnitama ja Feather vajab virnastatud naissoost päiseid.

Tavaline tehnika tihvtide jootmise ajal õiges asendis leidmiseks on nende sisestamine leivalauale. Selle FeatherWingiga tuleb olla ettevaatlik, kuna alumisel küljel olev pikaplaadi pistik on kõrgem kui päises olevad plastist vahekaugused. See võib põhjustada plaadi tahtmatu nurga all jootmise. Ülaltoodud pilt näitab nurka. Seda saab hõlpsasti lahendada, tõstes päised leivaplaadist ühtlaselt 2-3 mm (0,1 tolli) võrra.

Virnastatavad naissoost päised peavad olema plaadiga risti. Seda on võimalik saavutada, asetades need tasasele pinnale ja tagades, et sulgedelaud on kindlalt nende vastu surutud. Ülaltoodud pildil on näha, et pliiatsiga rakendatakse survet, mille abistavad käed-seadmed võtavad pliiatsile kaalu. Mõned varupealkirjad pakuvad vahede hoidmisel täiendavat abi.

MiCS-6814 andmelehel on kirjas:

Andur tuleb joota tagasi neutraalses atmosfääris ilma jooteaurudeta. Sensorit ei tohi kokku puutuda orgaaniliste lahustite, silikoonaurude ega sigaretisuitsu kõrge kontsentratsiooniga, et vältida tundliku kihi mürgitust.

Väike tükk maskeerivat linti, mis katab gaasiandurit, on tark ettevaatusabinõu jootmise ja voolu puhastamise ajal. Ka ekraani kaitsja võib selles etapis sisse lülitada, et tulla toime triikrauaga jootmise vältimatute pisikeste voogude tekkimisega. Mikrofonile tuleks kasu ka maskeeriva lindi kaitsest voolu puhastamise ajal.

Leibalaualt või muust pistikupesast eemaldades saab tihvtide pikki ridu kergesti painutada. Olge ettevaatlik, et vältida tahvli ühest otsast üles tõstmist.

Adafruitil on juhis virnastamispäiste jootmise kohta, Pimoronil on üldine jootmisjuhend, mis sisaldab päiseid, ja YouTube'is on kena video, mis näitab, kuidas joota päised sarnase stiili tahvlile, GurgleApps: Raspberry Pi Pico Upgrade Number1 - Snazzy Header Pins!

Samm 3: CircuitPythoni ja kombineeritud plotteri näite installimine

Kui te pole CircuitPythoniga tuttav, siis tasub kõigepealt lugeda Tere tulemast CircuitPythoni juhendisse.

Allpool toodud installimisetapid põhinevad pimoroni / EnviroPlus-FeatherWing README-l ja alustamisjuhendil koos hilisema raamatukoguga, et rahuldada CircuitPython 6.x.

1. Installige CircuitPythoni uusim versioon (6.0.0 detsembris 2020) saidilt https://circuitpython.org/ - seda protsessi on kirjeldatud jaotises CircuitPython for Feather nRF52840.
2. Kontrollige installimist, ühendades USB kaudu jadakonsooliga. REPL viip näitab versiooni. Versiooni saab kontrollida ka kontrollides CIRCUITPY draivi boot_out.txt.

3. Installige need teegid saidi https://circuitpython.org/libraries komplektist CIRCUITPY kataloogi lib:

   1. adafruit_bus_device
   2. adafruit_bme280 (mitte adafruit_bmp280)
   3. adafruit_st7735r (mitte adafruit_st7735)
   4. adafruit_display_text

4. Installige need teegid GiHubi failist EnviroPlus-FeatherWing-1.0.zip: pimoroni/EnviroPlus-FeatherWing: versioon 1.0, CIRCUITPY kataloogi lib:

   1. i2cdevice (mitte segi ajada Adafruit'i i2c_device koguga)
   2. pimoroni_envirowing
   3. 559
   4. pimoroni_füüsilised_suled_nööpnõelad
   5. 5003
   6. Ärge installige siit pimoroni_circuitpython_adapterit
5. Installige uusim Pimoroni CircuitPythoni adapteriteek, laadides alla _init_.py faili CIRCUITPY äsja loodud kataloogi lib/pimoroni_circuitpython_adapter.
6. Laadige plotteri näidisprogramm CIRCUITPY alla, klõpsates plotters_combined.py nupul Salvesta link nimega…
7. Nimetage või kustutage CIRCUITPY -s olemasolev code.py -fail, seejärel pange plotters_combined.py ümber koodiks.py. See fail käivitatakse CircuitPythoni tõlgi käivitamisel või uuesti laadimisel.

Selle juhendi jaoks kasutati järgmisi versioone:

• CircuitPython 6.0.0
• CircuitPythoni raamatukogu kimp adafruit-circuitpython-bundle-6.x-mpy-20201208.zip
• EnviroPlus-FeatherWingi raamatukogu versioon 1.0
• pimoroni_circuitpython_adapter raamatukogu 9. detsember 2020 f062036

4. samm: kombineeritud joonistaja

Kombineeritud plotteril on neli ekraani:

1. Heli ja valgus.
2. PM2.5 ja PM10.
3. Temperatuur, rõhk ja niiskus.
4. OX, PUNANE ja NH3.

Tahkete osakeste (PM) ekraan ilmub ainult siis, kui Plantower PMS5003 on kinnitatud. Programm kontrollib selle olemasolu alguses ja prindib selle infosõnumi, kui see pole ühendatud:

PMS5003 Lugemise ajalõpp: kaadbaidi alguse lugemine ebaõnnestus

Tõenäoliselt pole teil pms5003 ühendatud, jätkates ilma tahkete osakeste logimiseta

Graafiku intervall on programmi ülaosas seatud 540 sekundile. Seda saab graafiku kiiruse reguleerimiseks reguleerida.

Samm: Enviro+ FeatherWing Pins

Enviro+ FeatherWing kasutab suurt hulka sulgede tihvte. Kasutatakse järgmisi, sulgudes olevad nimed pärinevad Pimoroni nimetamisskeemist:

• A0 (pin5) - gaasiandur MiCS6814
• A1 (tihvt 6) - vähendava gaasi andur MiCS8614
• A2 (pin7) - MiCS6814 oksüdeeriva gaasi andur
• A3 (pin8) - analoogmikrofon
• A4 (tihvt 9) - MiCS6814 lubatud
• D5 (pin19) - SPI -siini ekraani käsk
• D6 (pin20) - SPI siini ekraani kiibi valimine
• D9 (pin21) - taustvalgus (PWM)
• D10 (pin22) - PMS5003 lubamine
• D11 (tihvt 23) - PMS5003 lähtestamine
• D12 (pin24) - katkestus LTR -559 (CircuitPythoni teek ei toeta)
• SCK (pin11) - SPI siinikell
• MO (tihvt 12) - SPI -bussi juhtimine alam sisse
• MI (tihvt 13) - SPI siinibüroo on alluv
• RX (pin14) - PMS5003 saatmine (Featheri vastuvõtt)
• TX (pin15) - PMS5003 vastuvõtt (edastamine Featherilt)
• SCL (pin18) - I2C kell
• SDA (tihvt 17) - I2C andmed

See jätab A5, D2/DFU ja D13 kasutamiseks vaba.

6. samm: energiatarve

Energiatarve jääb USB spetsifikatsiooni piiresse isegi siis, kui LiPo aku on ühendatud ja laeb. Kasutamine on akutegevusele ülemineku kavandamisel asjakohasem. Mõned väga ligikaudsed voolu mõõtmised on järgmised:

• 100 mA tühikäigul, taustvalgus väljas;
• 100mA plotter töötab, taustvalgus madal;
• 120mA plotter töötab, taustvalgus kõrge.

Plantower PMS5003 andmelehel on märgitud, et vool on alla 100 mA, see oleks lisaks ülaltoodud numbritele. DC-DC muunduri kasutamine Enviro+ FeatherWingil võib seda arvu veidi suurendada.

Feather nRF52840 Expressi plaadil on NeoPixel (RGB LED), kuid selle heledustasemed programmi oleku indikaatorina vaikimisi lisavad tarbimisele vaid väikese summa. Feather -plaat ise on alla 10 mA, FeatherWing on võimsuse näljane plaat.

Samm 7: Plantower PMS5003 eriaineanduri lisamine

Met One Instruments BAM 1020 on levinud vaatepilt kogu maailmas, mõõtes linnades tahkeid osakesi. Olemas on mitmeid soodsamaid seadmeid ja Enviro+ FeatherWing on varustatud pistikuga Plantower PMS5003 tahkete osakeste anduri jaoks.

Selle anduri Pimoroni raamatukogu kood tundub praegu habras. Lihtne ja kiire täiustamine on programmis erandite tabamine. Programmi plotters_combined.py saab täiustada, lisades selle ülaossa:

importige pimoroni_pms5003

Ja selle rea asendamine põhilülitusahelas

# lugege

pms_reading = pms5003.read ()

koos:

# lugege

proovige: pms_reading = pms5003.read () välja arvatud pimoroni_pms5003. ChecksumMismatchError: print ("kontrollsumma viga")

8. samm: minge kaugemale

Kui olete Enviro+ FeatherWingi käivitanud, peate uurima mitmeid piirkondi.

• Välise temperatuurianduri lisamine. BME280 temperatuuriandur on nii sisemise kuumutamise kui ka läheduses asuvate komponentide poolt kuumutatud ja mõeldud teiste BME280 andurite kalibreerimiseks. Väärtust saab töödelda, et saada ligikaudne mõõt õhutemperatuurist, kuid taskukohaseid ja suurepäraseid väliseid võimalusi on palju.
• Andurite kalibreerimine. Rõhk on ilmastiku vaatluste või lühiajaliste prognooside abil lihtne (need on 0 jalga amsl), ülejäänud on rasked.
• PMS5003 väljundi korrigeerimine suhtelise niiskuse suhtes. Valem on esitatud PDF -i lehel 8 EPA kohta: PurpleAir PM2.5 USA korrektsioon ja toimivus suitsuürituste ajal 04.04.2020
• Koodi lisamine andurite andmete edastamiseks Bluetooth Low Energy kaudu teistele seadmetele.
• Uurige, kuidas vähendada energiatarbimist. Mõnel anduril on lubamisliinid, need võivad anduritelt voolu eemaldada või lülitada need väikese energiatarbega režiimi. Soojendusajaga andurite puhul ei pruugi proovide võtmine olla otstarbekas.
• Korpuse ostmine, kohandamine või sobitamiseks õues paigaldamiseks hoolikalt kavandatud sisemise õhuvooluga ja sobivate ettevaatusabinõudega otsese päikesevalguse eest. Gaasiandur SensorTech MiCS-6814 töötab kõige paremini pideva ja väikese õhuvooluga.
• Uurides, kuidas ilmastikutingimused mõjutavad reostust maapinnal. Vihje: inversioonid on märkimisväärsed.
• Akutoitega või päikesepatareiks muundamine. Päikeseenergia on keerulisem kui lihtsalt fotogalvaanilise päikesepaneeli lisamine, vaadake Adafruit Learn: USB, DC & Solar Lipoly Charger disaini märkuste jaotist.
• Teiste andurite lisamine tavaliste saasteainete, näiteks osooni (O3) ja vääveldioksiidi (SO2) või kasvuhoonegaaside, nagu süsinikdioksiid (CO2), mõõtmiseks. Mõned andurid mõõdavad "eCO2" ja ei sobi atmosfääri CO2 mõõtmiseks. Adafruit müüb nüüd väärtuslikku Sensirion SCD-30 NDIR CO2 andurit plaadil, millel on STEMMA QT i2c pistikud.
• Kui soovite uurida andmete saatmist Interneti kaudu Wi-Fi kaudu, näib FeatherS2 tahvel koos ESP32-S2 mikrokontrolleriga ühilduvat Enviro+ FeatherWingiga. ESP32-S2 analoog-digitaalmuundurite (ADC) puhul on probleemne piirang, mis takistab gaasiandurite nõuetekohast mõõtmist. Lisateabe saamiseks vaadake Adafruit'i foorumeid: Feather ADC võrdlus, sealhulgas 2,6 V piiratud ESP32-S2.

Seotud projektid:

• Adafruit Learn: võrdlus ja katsetamine tuleohtlike gaaside anduritega
• Adafruit Learn: TMP36 temperatuuriandur

Lisalugemist:

• Maailma Terviseorganisatsiooni (WHO) õhusaaste juhised
• Briti kopsufond - õhukvaliteet (PM2.5 ja NO2)
• Breathe London-võrk, mis täiendab Londoni õhukvaliteedi võrgustikku "taskukohaste, hõlpsasti paigaldatavate ja kõigile hooldatavate õhukvaliteedi anduritega", kasutades praegu Clarity Node-S-i.
• Maailma õhukvaliteedi indeks - kogub andmeid erinevatest allikatest koos kaardivaadete ja ajalooliste andmetega.
• Atmosphere Journal: Siseruumide õhusaaste eluruumide ahjudest: tahkete osakeste üleujutamise uurimine kodudesse reaalses kasutuses - see kasutab Enviro+ tahvli Raspberry Pi versiooni.
• Õigusaktid: 2010. aasta õhukvaliteedi standardite eeskirjad (Ühendkuningriik)
• Pimoroni ajaveeb: aasta kõige saastatum öö (Ühendkuningriik)
• The Economist: Kesköö taevas - Poola söeküttel töötav koduküte tekitab laialdast reostust (jaanuar 2021)
• BBC News: Liiklusmüra kahjustab laululindude võimeid (mürareostus)
• Tarkvaravead tahkete osakeste andurite raamatukogus - vaadake hoolt, mis on vajalik PMS5003 jadaprotokolli jõuliseks sõelumiseks.