CPC osztályú szennyeződés -ellenőrző: 10 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

Sziasztok, belgiumi hallgató vagyok, és ez az első nagy projektem az alapképzéshez! Ez az utasítás az arról szól, hogyan készítsen légzésmérőt zárt helyiségekhez, különösen az osztálytermekhez!

Hallom, hogy gondolkodik, miért ez a projekt? Nos, az egész akkor kezdődött, amikor gimnáziumba jártam. Délután egy jó ebéd és egy kis szünet után újra kezdődnek az órák. De van egy probléma, a tanító elfelejtette kinyitni az ablakot, amíg ebédeltünk, így meleg, izzadt, és nem tud koncentrálni, mert álomba merül. Ez azért van, mert túl sok CO2 van a levegőben.

A projektem megoldja ezt, és koncentráltabbá teszi a diákokat az órákon.

Kellékek

1 xRaspberry Pi 4 (55 €)

1 x steppenmotor vezetővel (5 €)

2 x 12V 6800 mAh akkumulátor (2x 20 €)

2 x stepdown modul (2x 5 €)

1 x 16x2 LCD (1,5 €)

Érzékelők: 1x MQ8, 1x MQ4, 1x MQ7, 1x MQ135, 1x HNT11, 1x TMP36 (1 x 23 €)

IC -k: 1x MCP3008, 2x 74hc595AG (1x 2,30 €, 2x 0,40 €)

LED -ek: 2x zöld, 2x piros, 3x sárga (megtalálható néhány régi hardverben, normál esetben 0,01 €)

Csatlakozó az akkumulátorokhoz (2 x 0,35 €)

40 f-to-f csatlakozó kábel (1,80 €)

40 f-m csatlakozó kábel (1,80 €)

20 m-m csatlakozó kábel (1,80 €)

2 x NYÁK forrasztáshoz (2x 0,70 €)

Eszközök:

Forrasztópáka (előnyös 60 W)

Ón a forrasztáshoz

Alumínium lemez 50x20

Ház (régi mini számítógépházat használtam)

Ez könnyen lehet néhány MDF vagy saját ötlet.

1. lépés: Az RPi beállítása

Tehát szívünk, agyunk és lelkünk ebben a termékben van. Fenyegesd jól, mert így vagy úgy fájhat. RPi 4B 4gb -ot használok, más modelleknek jól kell működniük. A régebbi modelleken nagyobb késésre számíthat.

Az operációs rendszert az iskolánkból szereztük be néhány előre telepített szoftverrel, mint például a phpMyAdmin.

Először is győződjön meg arról, hogy csatlakozhat a Raspberry Pi -hez az ssh -n keresztül, és sok időre lesz szükségünk.

Tehát először engedélyeznünk kell az SPI buszt, a GPIO-tűket, és le kell tiltanunk más buszokat, nem lesz rájuk szükség.

Ezt a raspi-config menüben teheti meg. Navigáljon az interfészekhez, és engedélyezze a GPIO -t és az SPI -t, általában nem szükséges. Ha itt van, bővítse tárhelyét a haladó szintre lépve, majd nyomja meg az Enter billentyűt a tárhely bővítésében.

Most indítsa újra. Szükségünk lesz néhány kiterjesztésre, hogy a VS -kódot használhassuk a pi -n, kiszolgálónk és adatbázisunk futtatásához.

A VS kódbővítmény telepítési folyamata itt található.

Most telepítjük a szerverünk és adatbázisunk bővítményeit. Használja a terminált, és írja be: „python install flask, flask-cors, mysql-python-connector, eventlet”, várjon, amíg befejeződik.

Most kezdhetjük a projekt elkészítésével.

2. lépés: MCP3008 + TMP36

Tehát 6 érzékelőnk van: 4 gáz-, 1 páratartalom + hőmérséklet- és 1 hőmérséklet -érzékelő. Valódi feladat, hogy működésbe hozzák őket. Minden érzékelő analóg érzékelő, ezért az analóg jelet digitális jellé kell alakítanunk. Ez azért van, mert az RPi (Rasberry Pi) csak "megérti" a digitális jeleket. További információkért kattintson ide.

Ennek a feladatnak az elvégzéséhez szüksége lesz egy MCP3008 -ra, ez nagyszerűen elvégzi a munkát!

16 portja van, felülről (a kis buborék) számítva balra, lefelé, a másik oldalra és felfelé. A Pin1-8 érintkezők az érzékelőink analóg jelének bemenetei. A másik oldalon lévő 9 -es csap GND, ezt a teljes áramkör GND -jéhez kell csatlakoztatni, különben ez nem működik. A 10-13-as csapokat óvatosabban kell csatlakoztatni, ezek az adatokat továbbítják az RPi-hez és onnan. A 14 -es csap egy másik GND, a 15 -ös és 16 -os csapok pedig a VCC -k, ezeket az áramkör pozitív oldalához kell csatlakoztatni.

Ez a thr vezetékek elrendezése:

• MCP3008 VDD külső 3.3V -ra MCP3008 VREF külső 3.3V -ra
• MCP3008 AGND külső GND -hez
• MCP3008 DGND külső GND -hez
• MCP3008 CLK a Raspberry Pi csaphoz 18
• MCP3008 DOUT a Raspberry Pi csaphoz 23
• MCP3008 DIN a Raspberry Pi csaphoz 24
• MCP3008 CS/SHDN a Raspberry Pi 25 tűhöz

Ez egy jó alkalom arra is, hogy összekapcsolja a GND -t az RPI -ről a külső GND -vel. Ezáltal az áramerősség áramlik az RPi -ből.

Az alábbiakban bemutatjuk, hogyan csatlakoztathatja a megfelelő módon.

Ügyeljen arra, hogy a megfelelő módon csatlakoztassa, különben mindent rövidre zárhat!

Itt jön be az első kódrészlet.

A kódomat a projekt github -ból másolhatja a modellek alatt. Analog_Digital.

Az oldal alján megtalálja a forráskódot annak működéséhez.

De szükségünk van az első érzékelőnkre, így tesztelhetünk.

Tesztelnünk kell az érzékelőnket, ha működik. Csatlakoztasson egy 3.3V vagy 5V tápegységet a TMP36 pozitív oldalához. Ne felejtse el csatlakoztatni a GND -hez is, talán valami hülyeség fog történni, de higgye el. Ez a valóság;). Multiméterével tesztelheti az érzékelő kimenetét, ez a középső csap. Ezzel az egyszerű egyenlettel ellenőrizheti a hőmérsékletet ° C -ban. ((milivolt*bemeneti feszültség) -500)/10 és voila donne! Viszlát! Nos, hahah, szükségünk van az MCP3008 -ra. Csatlakoztassa a TMP36 analóg érintkezőjét az MCP3008 első bemeneti tűjéhez. Ez a 0 -as tű.

Ennek az MCP-osztálynak az alján található példakódját használhatja. Vagy valami, amit találsz az interneten, jól fogja végezni a munkát.

3. lépés: Adatbázis

Tehát most, hogy beolvashatjuk az első érzékelőnket, be kell jelentkeznünk egy adatbázisba. Ez az agyunk emlékezete. Ezt az adatbázist úgy terveztem, hogy bővíthető és könnyen módosítható legyen a jövőbeni változásokhoz.

Tehát először meg kell gondolnunk, hogy mit kapunk bemenetként, és ha naplóznunk kell bizonyos dolgokat, például bizonyos objektumok állapotát.

A válaszom az lenne: 6 érzékelőből származó bemenet, tehát érzékelő táblázatot kell készítenünk, ezekkel az érzékelőkkel értékeket készítünk. Mi kapcsolódik egy értékhez? Számomra ez az ablak állapota, nyitva van vagy zárva van, miközben az érzékelő mérte az értéket. De a helyszín is fontos tényező az értékemhez, ezért ezt hozzáadjuk. Az érték és a dátum szintén fontos, ezért ezt hozzáadom.

A jövőbeni bővítéshez hozzáadtam egy felhasználói táblázatot.

Tehát mi az elképzelésem a táblázatokkal kapcsolatban: táblaértékek, táblacím (szobához kapcsolódva), táblaszoba (értékhez kötve), táblaablak (értékhez kötve), táblaérzékelő (értékhez kötve) és egy táblázat a vadonban felhasználók.

Ami a táblázatok összekapcsolását illeti. Minden értékhez szükség van egy érzékelőre, egy ablakra, az érzékelő értékére, egy azonosítóra, hogy egyedivé tegyük az értéket, egy időbélyeget arra az időpontra, amikor az értéket létrehozták, és utolsónak nem kell egy szoba, amely opcionális, de lehet - tette hozzá.

Szóval most így néz ki. Ezt használom a projekt többi részében.

4. lépés: HNT11, az igazi fiúk számára

Tehát mivel semmilyen könyvtárat nem használhattunk. Mindent magunknak kell programoznunk.

A HNT11 egy egyvezetékes rendszer, így ez azt jelenti, hogy rendelkezik GND és VCC-vel, mint bármely más elektronikus eszközzel, de a 3-as érintkező be- és kimeneti tű. Szóval furcsa, de sokat tanultam belőle.

Csatlakoztassa a VCC -t a külső 3.3V -hoz, és a GND -t a külső GND -hez.

A DHT11 adatlapja mindent tartalmaz az érzékelők használatához.

Meg tudjuk állapítani, hogy egy magas bit tartalmaz egy alacsony és egy magas bitet. De a magas rész időtartama határozza meg a bit valós értékét. Ha a magas részt 100 µs -nál hosszabb ideig bocsátja ki (normál esetben 127 µs), akkor a bit magas. Ha a bit rövidebb 100 µs -nál (általában 78 µs körül), akkor a bit alacsony.

Ha a HNT11 aktiválva van, akkor jeleket kezd kibocsátani. Ez mindig 41 bit. Kezdő bittel kezdődik, ez nem jelent semmit, így ezt kihagyhatjuk. Az első 16 bit/ 2 bájt a páratartalom egész és úszó része. Ugyanez vonatkozik az utolsó 2 bájtra, de most a hőmérsékletre vonatkozik.

Tehát csak ki kell számítanunk az egyes bitek időtartamát, és akkor kész.

A DHT11 alatti forráskódban megtalálod a módszeremet a probléma megoldására.

5. lépés: Gázérzékelők (csak legendák)

Így a projekt elején úgy gondoltam, hogy nagyszerű ötlet lenne sok érzékelő használata. Gondolkodjon, mielőtt cselekszik, és vásároljon helyben, ez sok alvási órát takarít meg! Mert hamarabb elkezdheted, és így szívesebben teszel érte.

Tehát 4 gázérzékelőm van. Az MQ135, MQ8, MQ4 és az MQ7 mindezen érzékelők speciális gázokkal rendelkeznek, amelyeket a legjobban mérnek. De ezek mind különbözőek a konfigurációjukban.

Tehát először az adatlapot használtam, ettől nem lettem kíváncsi. Aztán kódpéldákat kerestem. Találtam egy Adafruit könyvtárat. Próbáltam a lehető legjobban megismételni. A négy érzékelő egyikével működött.

Hagytam pihenni egy darabig, és visszatértem hozzá.

Azért csináltam, hogy működjön az egyik érzékelő:

- Az adatlap segítségével megjelöltem a mérni kívánt gáz azon pontjait. Tehát 1 ro/rs 400ppm, 1,2-600ppm…

- Ezután az excellbe helyeztem ezeket a pontokat, és kivettem a görbe képletét. Ezt elmentettem az adatbázisomba.

- Az adatlapból leolvasom a normál ellenállást és a tiszta levegő ellenállását is. Ezeket az értékeket az adatbázisban is elmentették.

Ezt az egészet valamilyen kódba öntöttem, ezt az MCP3008 osztály utolsó három funkciójaként találja meg. De ezzel még nincs vége, sajnos nem volt elég időm.

6. lépés: A váltóregiszter, 74HC595AG

Tehát ez egy IC. És valami különlegeset tesz, ezzel az eszközzel kevesebb GPIO kimenetet lehet használni ugyanahhoz a kimeneti jelhez. Ezt használtam az LCD (folyadékkristályos kijelző) és a ledjeimhez. Megmutatom az ip címet az LCD -n, hogy mindenki böngészhessen az oldalon.

A LED -ek bölcsen választanak: 2 piros, 3 sárga és 2 zöld. Ez bármikor megmutatja a helyiség levegőjének minőségét.

A váltóregiszter párhuzamos kimeneti eszköz, így nem lehetséges különböző jelek egy adott időszakban történő kiadása. Ez lehetséges lenne, ha kívülről programoznánk, de nincs natívan támogatva.

Hogyan kell használni az IC -t? Nos, van 5 bemenete és 9 kimenete. 8 logikai kimenet a 8 érintkezőhöz, majd a 9. tű a maradék adatok elküldéséhez egy másik váltóregiszterhez.

Tehát a 16 -as érintkezőt a külső VCC -hez csatlakoztatjuk, a következő érintkező az első kimenet, így az LCD -re szükségünk lesz rá. A 14 -es tű az adatvonal, ide küldünk adatokat. A 13. érintkező a kapcsoló bekapcsolója, alacsony jel lehetővé teszi az IC -t, magas jel szükséges a leállításához. A 12 -es tű az a tű, amelyből megállapíthatjuk, hogy mikor küldtünk egy bitet, amikor lehúzzuk ezt a csapot, hogy a magasról az alacsonyra kiolvassa a 13 -as jel jelállapotát, és tárolja a 8 bites memóriájában. A 11 -es csap hasonló, ha ezt a csapot magasra, majd alacsonyra állítja, a 8 bitet a portjára adja ki. És az utolsó csap, a 10 -es csap a master reset, ennek a tűnek magasnak kell maradnia, különben nem fog működni. Az utolsó kapcsolat a GND 8 -as csapja, amelyet ehhez a külső GND -hez kell csatlakoztatnunk.

Tehát most csatlakoztassa a csapokat, ahogy tetszik, a málna pi -hez. Így tettem, hogy a lehető legközelebb kötöttem őket egymáshoz, hogy megbizonyosodjak arról, hogy hol vannak.

Amikor megfelelő kimenetet kap. Ezt forraszthatja PCB -re a LED -ekkel. és 220 Ohm ellenállások. Forrasztja az IC kimenetét a megfelelő ledre. Most valami ilyesmi kellene.

A tesztkódomat a Shiftregister alatt találod. Ha 74HC595N készülékkel dolgozik, nem lesz szüksége az MR -re, így hagyhatja azt csatlakoztatva.

Az LCD nagyjából ugyanaz. Elég könnyű használni a váltóregiszterrel, mivel az LCD bemenete pontosan a váltóregiszter bemenete.

Az LCD -nek van más kódja is, hogy működjön, de ez nagyjából ugyanaz, mint a váltóregiszter. A tesztkódot az LCD alatt találja.

7. lépés: Frontend, értékes lecke

Tehát itt el fogok bolyongni, ez egy rész arról, hogyan kell csinálni. Ez egy nagyon értékes dolog, amit megtanultunk.

Csináld a frontendet a backend előtt !!!!

Én fordítva csináltam. Hasztalan hívtam az adatbázisomat, sok időt töltök ezzel.

A céloldalon szükségem volt az aktuális hőmérsékletre és páratartalomra, valamint az összes gázérzékelő értékére egy szép táblázatban. Meg kell mutatnom az RPi IP -címét is.

Az érzékelők oldalán egy érzékelő kiválasztására és a kiválasztási időre van szükségem. Az egyik napot választottam, majd az adott naptól számított időszakot. Ez nagyban megkönnyítette a dolgomat, mert jobban tudtam irányítani.

Az utolsó oldalon, a beállítások oldalon lehetőség van bizonyos értékek, például az egészséges veszélyes vagy veszélyes gáz- és hőmérsékletszintek kezelésére. Az RPi újraindítását is elvégezheti, ha szükségesnek érzi ezt.

Tehát először elkészítettem egy tervet, hogy könnyen elkezdhessek dolgozni a kódoló részen. Fokozatosan haladtam előre egy -egy dologban. A feladat először mobil volt, ezért először erre fogok összpontosítani. Akkor a nagyobb képernyők felé veszem az utamat.

Az oldalaimat, a css -t és a js -t megtalálod a Githubomban.

8. lépés: A háttér

Ez a rész az a rész, amit összekevertem a kezelőfelülettel. Amikor készítettem valamit a kezelőfelületnek, akkor a háttérben is működőképessé tettem. Tehát később nem kell felülvizsgálni. Ezt először nem tettem meg, és emiatt biztosan 2 hetes időt veszítettem. Én hülye! De leckét veszek más projektekhez.

Tehát amikor háttérprogramot készít, készítsen valamit, amit használni fog. De tegye a jövő bizonyítékává azáltal, hogy újrafelhasználhatóvá teszi, és nem keményen kódolja. Tehát amikor szükségem lesz a DHT11 utolsó 50 értékére, ellenőrizni fogom, hogy vannak -e értékek? Igen, hogyan tehetem be őket az adatbázisba. Hogyan vegyem ki őket az adatbázisból. Hogyan mutassam ki? Diagram, grafikon vagy csak a sima adatok? Ezután új útvonalat készítek a különböző paraméterekkel és tulajdonságokkal, mint például a dátumok, a konkrét névnevek vagy az, amit hívni fogok. Úgy értem, hogy az összes értéket az MQ érzékelőkről hívom, vagy az összes olyan érzékelőt, amelynek MQ a neve. Aztán beleteszek egy kis hibakezelést. Ha a hívásból származó kérés a megfelelő módszer, csak akkor folytathatja, különben szép hibát kap.

Itt találhatók a szálak is, ezek a szoftverek lehetővé teszik a párhuzamos kód futtatását. Futtathatja a webhelyhívásokat, az értékteremtő funkciót és a led+shiftregister -t. Ezek a funkciók teljesen függetlenek egymástól.

Tehát a ledekhez. Alsó/ egészséges értéket készítettem a CO2 -ra. Ez az érték több kormányzati forrásból származik. Az osztálytermek egészséges értéke 600 ppm alatti CO2 / köbméter. Az egészségtelen érték 2000 ppm felett van. Tehát a LED -ek alkotják a hidat. Ha az MQ4 érzékelő értéke 1400, akkor automatikusan kiszámítja, hogy milyen veszélyességi szintről van szó. 2000 - 600 = 1400, tehát a teljes tartomány 1400 /7 = 200. Tehát amikor az érték eléri az 550 -et, zöld led jelenik meg. 750 2 zöld LED -et mutat, 950 1 sárga 2 zöld LED -et. Stb.

Amikor az érték a középső fölé kerül, megnyílik az ablak. Steppenmotort használtam a nagy nyomaték és pontosság miatt. És amikor az érték meghaladja a 2000 -et, egy kis riasztás szólal meg. Ez riasztja a szobában tartózkodókat.

Füstgázokat is észlelhetünk, amikor tűz van. Ezt is regisztrálja. Ha egy bizonyos érték fölé lép, a riasztás bekapcsol, és a LED villog.

Az LCD főleg az IP -cím megjelenítésére szolgál, így böngészhet az oldalon.

Mindent + kódot megtalálsz a Githubin -omban, az app.py -ben

9. lépés: Az ügy elkészítése

Találtam egy kis számítógépházat az összes alkatrészemhez.

Alumínium lapot méretre vágtam. És fúrt néhány lyukat, ahol a lap nyugszik. Ez megfelel az alaplap lyukainak.

Aztán megnéztem, hogy minden elfér a tokban. Mindent elraktam és mozogni kezdtem.

Amikor elégedett voltam a működésével, elkezdtem megjelölni a lyukakat, amelyekre szükségem volt az érzékelők, RPi, PCB -k, teljesítménymodulok és steppenmotor modulok számára. A lyukak a NYÁK elkülönítésére szolgálnak, így lesz némi hely, hogy a fém alkatrészek ne érintkezzenek az alumíniumlemezzel. Ez is szép megjelenést kölcsönöz.

Minden IC -ről vagy más eszközről megragadtam a kábeleket, és összekötöttem őket. Ez azért van, mert láttam, hogy milyen kábelek mire valók. Mindent szépen elhelyeztem néhány állványon, és anyákkal és csavarokkal mindent szépen a helyükön tartottam.

Ennek áramellátásához 2 elemet használtam. Ezek sok energiát biztosítanak, de ezek még akkumulátorok, így idővel lemerülnek. Ezeket tépőzárral szereltem fel. Tépőzárat használtam, mert akkor könnyen cserélhetem vagy megszabadulhatok az elemektől.

A léptetőmotor, az LCD és a LED -ek a ház tetejéből kerülnek ki. Ezért óvatosan ráfektettem a tok fedelét, és megjelöltem a lyukakat, és fúróval fúrtam őket. Így könnyen láthatunk mindent.

Mivel az ügy befejeződött, mindent be kell vezetni, itt megtalálhatja a bekötési sémát.

10. lépés: Értékelés és következtetés

Szóval ez volt/volt az első projektem.

Jól néz ki szerintem.

Sok új dolgot tanultam, megtanultam a projektmenedzsment nagy és rossz oldalát. Valóban értékes lecke volt. Úgy döntöttem, hogy alig várod, hogy folytasd az adakozást. Dokumentálnia kell minden mozdulatát (majdnem nagyon), és meg kell tennie, amikor éppen megtette.

Fókuszáljon 1 dologra egyszerre. Szeretné a képernyőn megjelenő hőmérsékletet? Tedd ezt, ezt és azt. Ne várjon, és ne próbálja hagyni. Nem fog segíteni. És olyan értékes időt veszít el.

A 4 hét is sok időnek tűnik. De a kevesebb igaz. Ez egyszerűen nem helyes. Már csak 4 heted van. Az első 2 hét nem igazán nagy nyomás. 3 hét befejezése és a 4 hetes álmatlan éjszaka. Így nem szabad ezt tennie.

Talán kissé ambiciózus voltam: szuper kis tok, nincsenek könnyen használható érzékelők, elemek … Egyszerűsítsd le, majd fokozatosan nehezítsd és nehezítsd, csak akkor kapsz egy jó prototípust/ terméket.