Hordozható mikrorészecskék -számláló PM1 PM2.5 PM10: 20 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Napjainkban a légszennyezés mindenütt jelen van, különösen városainkban. A nagyvárosok egész évben áldozatul esnek, és a szennyezés néha eléri (és gyakran bizonyos) szintet, ami nagyon veszélyes az emberi egészségre. A gyermekek rendkívül érzékenyek a belélegzett levegő minőségére. Ez a szennyezett levegő hozzájuk vezet, más allergiás problémák mellett. A levegő szennyezett otthonunkon kívül, de a legfontosabb idők szintjén is, otthonunkban és autóinkban. A levegőminőség a következő oldalon érhető el. Ez a kínai webhely a teljes üzemmód érzékelőinek összes levegőminőségi mérését gyűjti össze. A levegő minőségi szintjét az AQI index alapján formázták, amely országonként kissé eltérhet. Ez a dokumentum elmagyarázza, hogyan kell kiszámítani ezt az indexet. Ez a másik dokumentum egy megértési útmutató.

Annak érdekében, hogy megismerjük a belélegzett levegő minőségét, bárhová is megyünk, valós időben, hozzáfogtam egy hordozható légköri részecskeszámláló létrehozásához (amelyet később CPA -nak hívunk)., elfér a zsebben. A következőkre hozták létre:

• Tartsa a zsebben.
• Legyen nagy működési autonómiája.
• Legyen könnyen érthető
• A méréseket PC -re mentheti.
• Újratölthetőnek lenni.
• Ahhoz, hogy a telefonnal elérhesse a Wifi kommunikáció helyi hálózatainak jelenléte nélkül.
• Legyen képes a légtisztító berendezés vezérlésére, ha a szennyezés meghalad egy bizonyos küszöböt.

Jellemzők

• Mérete: 65x57x23mm
• Mért részecskék: PM1, PM2.5 és PM10
• Autonómia: 3 órától több hétig, a választott üzemmódtól függően.
• Lítium -ion akkumulátor 3v7 - 680 mAh
• Micro USB interfész töltéshez és adatátvitelhez.
• 2038 mérés memóriája (680 darab PMxx típusonként)
• Mintavételi időszak: folyamatos, 5 perc, 15 perc, 30 perc, 1 óra
• 3v3 parancs kimenet a szennyezettségi szintnek megfelelően.
• Többszínű LED interfész a könnyebb megértés érdekében
• Vezérlőfelület PC -n, táblagépen, telefonon (Android, iOS) Wifi -n keresztül.

1. lépés: A doboz prototípusai

Azzal kezdtem, hogy azon gondolkodtam, hogy milyen formát adhatok a doboznak, a tárgyak modern formatervezése ihlette.

Íme néhány rajzolt doboz.

Végül a legegyszerűbb tokot választottam, és a legkisebbet: lásd a fő fotót ezen az oktatóanyagon.

2. lépés: Kártya prototípusok

Mind a 3 prototípus kártyám megvan. De itt csak 2 látható.

A prototípusok lehetővé tették az 5V és 3v3 tápegységek fejlesztését. Ezeket nehéz volt kifejleszteni, mert meg kellett találnom az alkatrészeket, hogy megszerezzem a WiFi mikrokontroller elindításához szükséges energiát (ESP8266 - 12). A lítium-ion akkumulátor elektronikus töltő része gyorsabban működött. Ezt követően többször változtattam a különböző kapcsolók és csatlakozók helyén az eszköz jó ergonómiája érdekében.

3. lépés: A doboz

A LED -ek átlátszóan láthatók a házon keresztül. A légbeömlők a tok bal oldalán találhatók. A jobb oldalon találjuk:

• A megjelenítési mód kiválasztó gomb.
• A ki / be kapcsoló.
• A választó kapcsoló a mérések PC -re történő átviteléhez. Lehetővé teszi az ESP8266 és a részecskeérzékelő közötti soros kapcsolat vagy az ESP8266 és a mikro USB -port közötti váltást. Figyelem, ha ez nincs jól elhelyezve, akkor az elektronikus kártya és az érzékelő közötti kommunikáció már nem biztosított, és a KAP nem tud megfelelően elindulni.
• A mikro USB aljzat az akkumulátor újratöltéséhez vagy a soros protokoll átviteléhez.

4. lépés: Az érzékelő

Két különböző érzékelőt teszteltem. Az SDS011 V1.2 PM2.5 lézeres érzékelő a Nova Fitness Co. Ltd. -től (doc) az USB soros interfész kulccsal.

A másik érzékelő (fém tok) a PMS7003M a PLANTOWER -től (doc).

Ezt használom az én esetemben. Képes mérni az 1μm -nél (PM1) kisebb részecskék koncentrációját; kevesebb, mint 2,5μm (PM2,5) és kevesebb, mint 10μm (PM10). A PSM7003M érzékelő működési elve a következő: egy lézer megvilágítja a levegő porát. Az optikai érzékelő rögzíti a lézerfényt, és elektromos jelet generál, amely arányos a levegőben lévő por mennyiségével és méretével.

Jellemzőit a jellemző táblázat tartalmazza.

5. lépés: Szerelés

Csak az elem helye van az érzékelő oldalán.

6. lépés: Művelet

A rendszer szíve az ESP8266 (ESP-12F típus). Ez a mikrokontroller Wifi távadóval van felszerelve. Az ESP8266 többféle változatban kapható. Az ESP8266 soros kapcsolaton keresztül kommunikál a PMS7003 érzékelővel. Visszaállítja a részecske koncentráció értékeit és a részecskék számát. Ezután kiszámítja az AQI minőségi indexét, ha a kimenet vezérlési módja "Automatikus", és a PM2.5 szennyeződése magasabb, mint 50 (a levegő minőségi indexe AQI PM2.5> 50), a kimenet magasra van állítva (3v3). Ellenkező esetben alacsonyra van állítva (0v). Az ESP8266 az Access Point -> AP (Wifi pont) menüben van konfigurálva. Vagyis Wifi terminálként ismeri fel, amelyhez a telefon csatlakozhat. A telefonnak ki kell választania ezt a Wifi terminált, és be kell írnia az APPSK kódot (kicsit olyan, mint egy ADSL -doboz WEP -kódja). Ezután a telefon megadja az elérni kívánt IP -címet. Itt lesz a 192.168.4.1. Ezután megjelenik a weboldal a telefonon, ahonnan az egyik vezérli a dobozt, és megjeleníti a szennyezési értékeket. A programban konfigurált APPSK -kód "AQI_index". Az APPSK kódot a programozó módosíthatja, mert az ESP8266 -ba betöltött program tartalmazza. Az integrált weboldal betöltésének címe: "192.168.4.1".

Az ESP8266 méri az akkumulátor feszültségét. Ha a határérték alatt van (3v2 = 0%), akkor a készülék készenléti állapotba kerül. Az akkumulátor 100% -os, ha a feszültség 4v2.

Az ESP akár 2038 PM1, PM2.5 és PM10 részecske koncentráció értéket képes tárolni. Körülbelül 680 minta részecskeméretenként. Ezek a mérések letölthetők úgy, hogy csatlakoztatnak egy USB / soros átalakítóval ellátott kábelt, és elindítják az átvitelt a beágyazott alkalmazáson keresztül. Az átvitt minták értékeit a következőképpen normalizáljuk a memóriaterület megtakarítása érdekében:

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

A megfelelő koncentrációérték megtalálásához az eset függvényében szorozza meg az értéket 5 -tel vagy 6 -tal.

7. lépés: Webes felület 1/4

Nézze meg a webes felület videóját

Ez a CPA és a telefon közötti kapcsolat után elérhető interfész. Lehetővé teszi a PM1, PM2.5 és PM10 mikrorészecskék koncentráció értékeinek vizualizálását μg / m3 -ben. A levegőminőségi mutató az AQI, amelyet egy szám és egy szó szerinti kifejezés képvisel, az AQI index definíciós táblázata szerint. Ott van az akkumulátor töltöttségi szintje is.

Egy szakasz a CPA vezérlés kimenetének automatikus vezérlésére szolgál, Ventilátor konfiguráció néven. A szakasz címe ":" után megjelenik az aktuális mód (Automatikus, Start, Leállítás). A bázisnál ez a kimenet egy légtisztító készüléket vezérel (ventilátor = ventilátor). Így lehetséges a be- vagy kikapcsolás, vagy automatikus üzemmódban hagyás, ha a levegő meghaladja az 50 -es AQI -indexet.

Egy szakasz a "Measure config" mérésre szolgál. A ":" után az aktuális mód látható (folytatás, periodikus 5 perc, 15 perc, 30 perc, 1 óra, leállítás). Így lehetséges a folyamatos mérés (valójában a mintavételi időszak közel 2 másodperc), vagy 5, 15, 30 percenként, 1 óránként vagy a mintavétel leállítása.

A "Megjelenítési mód" szakasz lehetővé teszi, hogy az információkat (mindazokat, amelyek a webes felületen elérhetők) megjelenítsék a dobozon többszínű LED -ek segítségével. A ":" után az aktuális mód látható (Compiled, PM1.0, PM2.5, PM10). A "Megjelenítési mód" minden megnyomása a következő sorrendben vált át egyik megjelenítési módról a másikra:

• Összeállított
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

8. lépés: Webes felület 2/4

A LED színe "fordított" módban a következő: Akkumulátor töltöttségi szintje:

• > 30% = zöld
• > 10% és <30%: narancs
• <10% = piros

Memória szint:

• > 30% = zöld
• > 10% és <30%: narancs
• <10% = piros

Vezérlő kimenet:

• Nagy teljesítmény: zöld
• Alacsony kimenet: piros
• Automatikus vezérlési mód: kék

9. lépés: Webes felület 3/4

Kimenet PM1.0, PM2.5 és PM10: A LED színe megegyezik az AQI index színtáblájának színével. A 10 LED színének jelentése "PM1.0, PM2.5, PM10" módban a következő:

• A LED -ek színe az AQI index táblázatában feltüntetett légszennyezettségi szintet jelzi. Például, ha a LED -ek pirosak, az azt jelenti, hogy a szennyezés mértéke káros az egészségre.
• A világító LED -ek száma a szóban forgó szín AQI -indexének értékét jelöli, amint az az AQI -index táblázatában látható. Például, ha 10 -en csak egy zöld LED van, akkor az index a maximális zöld index 1 /10 -e, azaz 50/10 = 5. Ha 5 zöld LED világít 10 -en, akkor az érték 50 / 10x5 = 25. Ha 5 lila LED-ek világítanak, az érték (300-201) /10x5+201=250,5.
• A nyomógomb minden megnyomásakor a jobb oldali 4 LED egyike narancssárgán villog. Azt jelzi, hogy melyik a kiválasztott megjelenítési mód:

10. lépés: Webes felület 4/4

A "Maradék adatok" szakasz jelzi a fennmaradó memóriaterületet a mérések mentéséhez. A ":" után a maradék %látható. A "memória törlése" gomb megnyomása törli a memóriát. A "letöltés" gomb megnyomásával megkezdődik a minták PC -re történő átvitele. A webes felület végén megjelenik az AQI index táblázata.

11. lépés: Az első lépések

1. Kapcsolja a Be / Ki kapcsolót Be állásba.
2. A LED -ek szivárványa meggyőződik arról, hogy az összes LED működik…. és akkor szép.
3. A türkizkék LED -ek egymás után világítanak. Ez lehetővé teszi a részecskeérzékelő inicializálásának idejét.
4. Megjelenik az egyik LED kijelző mód.
5. A telefonon vagy a számítógépen válassza ki a Wifi-hálózatot, kezdve ezzel: "AQI_I3D-"
6. Írja be az "AQI_index" kódot
7. Nyissa meg például a Google -t, és írja be a címsorba: 192.168.4.1
8. Megjelenik a weboldal

A videó

12. lépés: Adatok átvitele a számítógépre

Az adatok átviteléhez a dobozból a számítógépre:

1. Csatlakoztasson egy mikro USB kábelt / soros kapcsolatot (5 V feszültségszint) az USB PC -hez.
2. Nyisson meg egy soros terminált a számítógépen, és konfigurálja az alábbiak szerint: 9600 BAUDS, 1 stop bit, paritás NINCS, 1 start bit.
3. Kapcsolja a mikrokapcsolót az „adatfeltöltés engedélyezése” lehetőségre
4. A kezelőfelületen nyomja meg a "Letöltés" gombot
5. A soros terminálon várja meg az átvitel végét, és másolja le az adatokat.
6. Kapcsolja az "adatfeltöltés engedélyezése" mikrokapcsolót az eredeti helyzetbe

Ha úgy tűnik, hogy a KAP nem működik, lehetséges, hogy a kapcsolót nem helyezték vissza a helyére.

13. lépés: Készenléti állapot a mintavételi fázis között

Az 5 perces, 15 perces, 30 perces és 1 órás mintavételi módban a CAP a mérési minta levétele után automatikusan alvó állapotba kerül, és csak 5, 15, 30 vagy 60 perccel később ébred fel. A KAP autonómiája így rendkívül megnövekedett.

14. lépés: Állítsa vissza a gyári módot

Abban az esetben, ha a KAP -nak bizonyos működési problémái vannak, lehetséges az összes működési paraméter visszaállítása és a KAP megbízható újraindítása. Azért:

1. A CAP kikapcsolása Maradjon a nyomógombon Világítsa meg a CAP -ot.
2. Megjelenik a LED szivárványa
3. A türkizkék LED szalag kevesebb, mint egy másodperc alatt megjelenik
4. Kapcsolja ki a CAP -ot
5. A KAP most alaphelyzetbe áll.

15. lépés: A program Arduino alatt

Itt érhető el

A kártya programozásához a következőkre van szükség:

1. Nyissa meg az Arduino alkalmazást a számítógépen
2. Konfigurálja az Arduino -t az ESP8266 táblához
3. Csatlakoztassa az UBS Micro USB / soros kábelt (3v3) a kártya és a számítógép közé
4. Állítsa az SW3 gombot "prgm" állásba
5. Maradjon az "SW1" gombnál
6. Kapcsolja be a készüléket -> A készülék programozási módba lép
7. "SW1" kiadása
8. Az Arduino alatt indítsa el a programozást
9. A programozás befejezése után kapcsolja az "SW3" -ot "SW3" -ra
10. Kapcsolja ki és indítsa újra a készüléket

16. lépés: Elektromos diagramok

17. lépés: PCB

18. lépés: Nómenklatúra

Itt van

19. lépés: Csináld magad

Ha meg szeretné csinálni, ne aggódjon, javaslom, hogy a készlet költségvetésétől függően többféle készletet is javasolhatok

Látogasson el a webhelyemre (elérhető francia verzió)

20. lépés: és még sok más…

A következő lépés az eszköz ionizátorhoz való társítása. Annak érdekében, hogy a levegő szennyezett legyen, a készülék elindítja az ionizátort. Negatív elektronokat generál, amelyek a környező gázzal és porral társulnak, pozitív elektromos töltésüket negatív töltéssé alakítva. Mivel a talaj és a legtöbb tárgy pozitív töltéssel rendelkezik, az ionizátor által negatív töltésű részecskék vonzódnak hozzájuk és ragaszkodnak hozzájuk. Így a levegő megtisztul. A levegő ionizálása számos más egészségügyi előnnyel is jár. Ma az ionizátor működik. Ez az előadás egy hamarosan megjelenő blog témája lesz.