Kaasaskantav mikroosakeste loendur PM1 PM2.5 PM10: 20 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Tänapäeval on õhusaaste kõikjal ja eriti meie linnades. Suured linnad on saagiks aastaringselt ja saastetase ulatub mõnikord (ja sageli ka teatud) tasemele, mis on inimeste tervisele väga ohtlik. Lapsed on väga tundlikud sissehingatava õhu kvaliteedi suhtes. See saastatud õhk viib nende juurde, muu hulgas allergiaprobleemideni. Õhk on saastunud väljaspool meie kodu, aga ka kõige olulisemate aegade tasemel, meie kodudes ja autodes. Õhukvaliteedi tase on saadaval järgmisel saidil. See Hiina sait koondab kõik režiimi andurite õhukvaliteedi mõõtmised. Õhukvaliteedi tase on vormistatud vastavalt AQI indeksile, mis võib riigiti veidi erineda. See dokument selgitab, kuidas seda indeksit arvutada. See teine dokument on arusaadav juhend.

Selleks, et teada saada, millise õhu kvaliteeti me hingame, olenemata sellest, kus me läheme ja reaalajas, hakkasin looma kaasaskantavat atmosfääriosakeste loendurit (mida me edaspidi CPA -ks nimetame)., mahub taskusse. See loodi:

• Hoia taskus.
• Teil on suur autonoomia.
• Ole kergesti mõistetav
• Saab mõõtmised arvutisse salvestada.
• Et olla laetav.
• Selleks, et pääseda sellele juurde oma telefoniga ilma kohalike WiFi -võrkude olemasoluta.
• Võimalik juhtida õhupuhastusseadet, kui reostus ületab teatud läve.

Omadused

• Mõõdud: 65x57x23mm
• Mõõdetud osakesed: PM1, PM2.5 ja PM10
• Autonoomia: 3 tundi kuni mitu nädalat, sõltuvalt valitud töörežiimist.
• Liitium -ioon aku 3v7 - 680 mAh
• Micro USB liides laadimiseks ja andmeedastuseks.
• Mälu 2038 mõõtmisest (680 PMxx tüübi kohta)
• Proovivõtuperiood: pidev, 5 min, 15 min, 30 min, 1 h
• 3v3 käsu väljund vastavalt saastetasemele.
• Mitmevärviline LED -liides arusaadavuse huvides
• Juhtimisliides arvutis, tahvelarvutis, telefonis (Android, iOS) Wifi kaudu.

Samm: kasti prototüübid

Alustasin sellest, et mõtlesin kujule, mille saaksin karbile anda, inspireerituna esemete kaasaegsest kujundusest.

Siin on mõned joonistatud kastid.

Lõpuks valisin kõige lihtsama ja väikseima ümbrise: vaadake selle juhendi põhifotot.

2. samm: kaardi prototüübid

Mul on kõik 3 prototüübi kaarti. Kuid siin on näha ainult 2.

Prototüübid on võimaldanud arendada 5V ja 3v3 toiteallikaid. Neid oli raske välja töötada, kuna pidin leidma komponendid, et saada WiFi mikrokontrolleri käivitamiseks vajalikku energiat (ESP8266 - 12). Liitium-ioonaku elektrooniline laadimisosa töötas kiiremini. Pärast seda muutsin seadme ergonoomika tagamiseks mitu korda erinevate lülitite ja pistikute asukohta.

3. samm: kast

LEDid on läbipaistvalt nähtavad läbi korpuse. Õhu sisselaskeavad asuvad korpuse vasakul küljel. Paremal küljel leiame:

• Kuvamisrežiimi valimise nupp.
• Sisse / välja lüliti.
• Valikulüliti mõõtmiste arvutile ülekandmiseks. See võimaldab vahetada jadaühenduse vahel ESP8266 ja osakeste anduri vahel või ESP8266 ja mikro -USB -pordi vahel. Tähelepanu, kui see pole hästi paigutatud, ei ole elektroonilise kaardi ja anduri vaheline side enam tagatud ning CAP ei saa õigesti käivituda.
• Mikro -USB pesa aku laadimiseks või jadaprotokolli edastusmeetmed.

4. samm: andur

Testisin kahte erinevat andurit. SDS011 V1.2 PM2.5 lasersensor firmalt Nova Fitness Co. Ltd. (doc) koos usb jadaliidese võtmega.

Teine andur (metallist korpus) on PMS7003M firmalt PLANTOWER (doc).

Seda kasutan ma oma juhtumi puhul. See on võimeline mõõtma väiksemate kui 1μm (PM1) osakeste kontsentratsiooni; vähem kui 2,5μm (PM2,5) ja alla 10μm (PM10). PSM7003M anduri tööpõhimõte on järgmine: laser valgustab õhu tolmu. Optiline andur haarab laservalgust ja genereerib elektrisignaali, mis on proportsionaalne õhus oleva tolmu kiiruse ja suurusega.

Selle omadused on näidatud tabelis.

Samm: paigaldamine

Anduri küljel on lihtsalt aku koht.

6. samm: toimimine

Süsteemi süda on ESP8266 (tüüp ESP-12F). See mikrokontroller on varustatud Wifi -saatjaga. ESP8266 on saadaval mitmes variandis. ESP8266 suhtleb anduriga PMS7003 jadalingi kaudu. See taastab osakeste kontsentratsiooni väärtused ja osakeste arvu. Seejärel arvutab see kvaliteedi AQI indeksi, kui väljundi juhtimisrežiim on "Automaatne" ja saastetase PM2.5 -s on kõrgem kui 50 (õhu kvaliteedi indeks AQI PM2.5> 50), väljund on seatud kõrgeks (3v3). Vastasel korral on see madalal (0v). ESP8266 on konfigureeritud pääsupunktis -> AP (Wifi punkt). See tähendab, et seda tuntakse Wifi -terminalina, millega telefon saab ühenduse luua. Telefon peab sellele juurdepääsuks valima selle Wifi -terminali ja sisestama koodi APPSK (natuke nagu ADSL -i kasti WEP -kood). Seejärel sisestab telefon jõudmiseks IP -aadressi. Siin saab olema 192.168.4.1. Seejärel kuvatakse telefonis veebileht, millelt saab juhtida kasti ja visualiseerida saasteväärtusi. Programmis konfigureeritud APPSK -kood on "AQI_index". Programmeerija saab muuta APPSK -koodi, kuna see sisaldub ESP8266 -sse laaditud programmis. Integreeritud veebilehe laadimise aadress on: "192.168.4.1".

ESP8266 mõõdab aku pinget. Kui see on alla piirpinge (3v2 = 0%), lülitatakse seade ooterežiimi. Aku on 100%, kui pinge on 4v2.

ESP suudab salvestada kuni 2038 PM1, PM2.5 ja PM10 osakeste kontsentratsiooni väärtust. Umbes 680 proovi osakeste suuruse kohta. Neid mõõtmisi saab alla laadida, ühendades USB / jadamuunduriga varustatud kaabli ja käivitades edastamise sisseehitatud rakenduse kaudu. Mäluruumi säästmiseks normaliseeritakse ülekantud proovide väärtused järgmiselt.

• PM1: (μg / cm3) / 5
• PM2.5: (μg / cm3) / 5
• PM10: (μg / cm3) / 6

Õige kontsentratsiooniväärtuse leidmiseks korrutage väärtus olenevalt juhtumist 5 või 6 -ga.

Samm 7: veebiliides 1/4

Vaadake veebiliidese videot

See on liides, mis on saadaval pärast CPA ja telefoni vahelist ühendust. See võimaldab visualiseerida PM1, PM2.5 ja PM10 mikroosakeste kontsentratsiooni väärtusi μg / m3. Õhukvaliteedi indeks on AQI, mida tähistab arv ja sõnasõnaline väljend, vastavalt AQI indeksi definitsioonitabelile. Seal on ka aku näidik.

Jaotis on pühendatud CPA juhtimise väljundi automaatsele juhtimisele ventilaatori konfiguratsiooni nime all. Pärast jaotise pealkirja ":" kuvatakse praegune režiim (Automaatne, Start, Stop). Põhjas juhiks see väljund õhupuhastusseadet (ventilaator = ventilaator). Seega on võimalik sundida sisse või välja lülitada või jätta see automaatrežiimi koos reisiga, kui õhk ületab AQI indeksi 50.

Jaotis on pühendatud mõõtmisele "Measure config". Pärast ":" näidatakse praegust režiimi (jätkub, perioodiline 5 min, 15 min, 30 min, 1 h, stop). Seega on võimalik mõõtmisi teha pidevalt (tegelikult on proovivõtuperiood peaaegu 2 sekundit) või iga 5, 15, 30 minuti, 1 tunni järel või proovide võtmine lõpetada.

Jaotis "Kuvamisrežiim" võimaldab valida, kuidas teave (kõik veebiliideses saadaolevad) kuvatakse kastil mitmevärviliste LED -ide kaudu. Pärast ":" näidatakse praegust režiimi (kompileeritud, PM1.0, PM2.5, PM10). Iga "Kuvarežiimi" vajutamine lülitub ühelt kuvarežiimilt teisele järgmises järjekorras:

• Koostatud
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

8. samm: veebiliides 2/4

LED -värvi tähendus režiimis "Kompileeritud" on järgmine: Aku tase:

• > 30% = roheline
• > 10% ja <30%: oranž
• <10% = punane

Mälu tase:

• > 30% = roheline
• > 10% ja <30%: oranž
• <10% = punane

Juhtimisväljund:

• Suur väljund: roheline
• Madal väljund: punane
• Automaatjuhtimisrežiim: sinine

9. samm: veebiliides 3/4

Väljund PM1.0, PM2.5 ja PM10: LED -i värv vastab AQI indeksi värvitabelile. 10 LED -i värvi tähendus režiimis "PM1.0, PM2.5, PM10" on järgmine:

• LEDide värv tähistab õhusaaste taset, nagu on näidatud AQI indeksi tabelis. Näiteks kui LED -id on punased, tähendab see, et saastetase on tervisele halb.
• Põlevate valgusdioodide arv näitab kõnealuse värvi AQI indeksi väärtust, nagu on näidatud AQI indeksi tabelis. Näiteks kui 10 -l on ainult üks roheline LED, on indeks 1/10 maksimaalsest rohelisest indeksist, st 50/10 = 5. Kui 5 rohelist LED -i põlevad 10 -l, on väärtus 50 / 10x5 = 25. Kui 5 lillad LED-id põlevad, väärtus on (300-201) /10x5+201=250,5.
• Iga kord, kui vajutate nuppu, vilgub üks paremal asuvast 4 LED -ist oranžilt. See näitab valitud kuvamisrežiimi:

10. samm: veebiliides 4/4

Jaotis "Andmed alles" näitab mõõtmiste salvestamiseks järelejäänud mäluruumi. Pärast ":" näidatakse ülejäänud %. Nupu "Kustuta mälu" vajutamine kustutab mälu. Nupu "allalaadimine" vajutamine käivitab proovide edastamise arvutisse. Veebiliidese lõpus kuvatakse AQI indeksi tabel.

11. samm: alustamine

1. Lülitage sisse / välja lüliti asendisse Sees.
2. Ilmub LED -ide vikerkaar, mis tagab, et kõik LED -id töötavad…. ja siis on ilus.
3. Türkiissinine valgusdiood süttib üksteise järel. See annab osakeste andurile initsialiseerimiseks aega.
4. Ilmub üks LED -ekraanirežiimidest.
5. Valige telefonis või arvutis Wifi võrk, mis algab tähega "AQI_I3D-"
6. Sisestage kood "AQI_index"
7. Avage näiteks Google ja tippige aadressiribale: 192.168.4.1
8. Kuvatakse veebileht

Video

12. samm: andmete edastamine arvutisse

Andmete ülekandmiseks karbist arvutisse peate:

1. Ühendage mikro -USB -kaabel / jadalink (pinge 5v) USB -arvutiga.
2. Avage arvutis jadaterminal ja konfigureerige see järgmiselt: 9600 BAUDS, 1 stopbit, pariteet MITTE, 1 stardibitt.
3. Lülitage mikrolüliti sisse, lubades andmete üleslaadimise
4. Vajutage liideses nuppu "Laadi alla"
5. Oodake jadaterminalis ülekande lõppu ja kopeerige andmed.
6. Lülitage mikrolüliti "andmete üleslaadimise lubamine" algsesse asendisse

Kui tundub, et ÜPP ei tööta, on võimalik, et lülitit ei asetata tagasi oma kohale.

13. etapp: ooteaeg proovivõtufaasi vahel

5min, 15min, 30min ja 1h proovivõturežiimis lülitub CAP pärast mõõtmisproovi võtmist automaatselt unerežiimi ning ärkab alles 5, 15, 30 või 60 minuti pärast. ÜPP autonoomia on seega äärmiselt suurenenud.

14. samm: lähtestage tehaserežiim

Juhul, kui ÜPP -l on mõningaid tööprobleeme, on võimalik kõik tööparameetrid lähtestada ja ÜPP usaldusväärselt taaskäivitada. Selle eest:

1. Lülitage CAP välja Vajutage nupule Süütage CAP.
2. Ilmub LED -i vikerkaar
3. Türkiissinine LED -riba ilmub vähem kui sekundiga
4. Lülitage CAP välja
5. ÜPP on nüüd lähtestatud.

Samm: programm Arduino all

Saadaval siin

Kaardi programmeerimiseks on vaja:

1. Avage arvutis Arduino
2. Seadistage Arduino ESP8266 tahvli jaoks
3. Ühendage UBS mikro -USB / jadakaabel (3v3) kaardi ja arvuti vahele
4. Lülitage SW3 nupp asendisse "prgm"
5. Jääge nupule "SW1"
6. Lülitage seade sisse -> Seade siseneb programmeerimisrežiimi
7. "SW1" vabastamine
8. Alustage Arduino all programmeerimist
9. Pärast programmeerimise lõppu lülitage "SW3" asendisse "SW3"
10. Lülitage seade välja ja taaskäivitage

16. samm: elektriskeemid

Samm 17: PCB

18. etapp: nomenklatuur

Siin see on

Samm: tehke seda ise

Kui soovite seda teha, ärge muretsege, pakun välja mitu võimalikku komplekti, sõltuvalt eelarvest, mille soovite panna

Külastage minu veebisaiti (saadaval prantsuse versioon)

Samm: ja veel…

Järgmine samm on seadme sidumine ionisaatoriga. Nii et õhk on saastunud, käivitab seade ionisaatori. Ionisaator võimaldab peenosakesed kuidagi maapinnale kukutada. See tekitab negatiivseid elektrone, mis seostuvad ümbritseva gaasi ja tolmuga, muutes nende positiivse elektrilaengu negatiivseks. Kuna maapinnal ja enamikul objektidel on positiivne laeng, tõmbavad ionisaatori poolt negatiivselt laetud osakesed ligi ja kleepuvad nende külge. Nii puhastatakse õhk. Õhu ioniseerimine on ka palju muud kasu tervisele. Täna töötab ionisaator. See esitlus on peagi ilmuva ajaveebi teema.