Airduino: Monitorul calității aerului mobil: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Bine ați venit la proiectul meu, Airduino. Numele meu este Robbe Breens. Studiez tehnologia multimedia și a comunicațiilor la Howest din Kortrijk, Belgia. La sfârșitul celui de-al doilea semestru, trebuie să facem un dispozitiv IoT, care este o modalitate excelentă de a aduce împreună toate abilitățile de dezvoltare dobândite anterior pentru a crea ceva util. Proiectul meu este un monitor mobil al calității aerului numit Airduino. Măsoară concentrația de particule din aer și apoi calculează AQI (Air Quality Index). Acest AQI poate fi utilizat pentru a determina riscurile pentru sănătate, care sunt cauzate de concentrația măsurată a particulelor în aer și măsurile care ar trebui luate de guvernele locale pentru a-și proteja cetățenii împotriva acestor riscuri pentru sănătate.

De asemenea, este important să rețineți că dispozitivul este mobil. În prezent, există mii de dispozitive statice de monitorizare a calității aerului în toată Europa. Ei au un dezavantaj masiv pentru ei, deoarece nu pot fi relocați odată ce produsul este online. Un dispozitiv mobil permite măsurarea calității aerului în mai multe locații și chiar în timp ce vă deplasați (stil Google Street View). De asemenea, acceptă alte caracteristici, identificând, de exemplu, mici probleme locale de calitate a aerului (cum ar fi o stradă slab ventilată). Furnizarea atât de multă valoare într-un pachet mic este ceea ce face acest proiect interesant.

Am folosit un Arduino MKR GSM1400 pentru acest proiect. Este o placă oficială Arduino cu un modul u-blox care permite comunicarea celulară 3G. Airduino poate împinge datele colectate pe un server în orice moment și de oriunde. De asemenea, un modul GPS permite dispozitivului să se localizeze și să geolocalizeze măsurătorile.

Pentru a măsura concentrația de PM (particule), am folosit un senzor optic configurat. Senzorul și fasciculul de lumină stau la un unghi unul față de celălalt. Pe măsură ce particulele trec în fața luminii, o lumină se reflectă către senzor. Senzorul înregistrează un impuls atât timp cât particula reflectă lumina către senzor. Dacă aerul se mișcă la o viteză constantă, lungimea acestui impuls ne permite să estimăm diametrul particulei. Aceste tipuri de senzori oferă un mod destul de ieftin de a măsura PM. De asemenea, este important să rețineți că măsoară două tipuri diferite de PM; Materie de particule care are un diametru mai mic de 10 µm (PM10) și cu un diametru mai mic de 2,5 µm (PM2, 5). Motivul pentru care se disting este că, pe măsură ce particula devine mai mică, riscurile pentru sănătate devin mai mari. Particulele mai mici vor pătrunde în plămâni mai adânc, ceea ce poate provoca mai multe daune. O concentrație ridicată de PM2, 5 va necesita, prin urmare, măsuri mai multe sau diferite decât cu un nivel ridicat de PM10.

Vă voi arăta pas cu pas cum am creat acest dispozitiv în această postare Instructables

Pasul 1: Colectarea pieselor

În primul rând, trebuie să ne asigurăm că avem toate părțile necesare pentru a crea acest proiect. Mai jos puteți găsi o listă cu toate componentele pe care le-am folosit. De asemenea, puteți descărca o listă mai detaliată a tuturor componentelor de sub acest pas.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Card SD micro Raspberry pi 3 + 16GB
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• Tranzistor BD648
• 2 x ventilator pi
• Rezistor de 100 Ohm
• Cabluri jumper

• Baterie reîncărcabilă Li-Po de 3,7 V

• Antena GSM dipol
• Antena GPS pasivă

În total, am cheltuit în jur de 250 EUR pentru aceste părți. Cu siguranță nu este cel mai ieftin proiect.

Pasul 2: Crearea circuitului

Am proiectat un PCB (circuit imprimat) pentru acest proiect în Eagle. Puteți descărca fișierele kerber (fișiere care oferă instrucțiuni mașinii care va construi PCB) sub acest pas. Apoi puteți trimite aceste fișiere unui producător de PCB. Recomand JLCPCB. Când obțineți plăcile, puteți lipi cu ușurință componentele la acestea folosind schema electrică de mai sus.

Pasul 3: Importarea bazei de date

Acum este timpul să creăm baza de date sql unde vom salva datele măsurate.

Voi adăuga o descărcare sql sub acest pas. Va trebui să instalați mysql pe Raspberry pi și apoi să importați dump-ul. Aceasta va crea baza de date, utilizatorii și tabelele pentru dvs.

Puteți face acest lucru folosind un client mysql. Recomand cu tărie MYSQL Workbench. Link-ul vă va ajuta să instalați mysql și să importați dump-ul sql.

Pasul 4: Instalarea codului

Puteți găsi codul pe github-ul meu sau puteți descărca fișierul atașat la acest pas.

Va trebui să:

instalați apache pe raspberry pi și puneți fișierele frontend în folderul rădăcină. Interfața va fi apoi accesibilă în rețeaua dvs. locală

• Instalați toate pachetele python care sunt importate în aplicația backend. Apoi, veți putea rula codul backend cu interpretul principal Python sau unul virtual.
• Portează 5000 de porturi de zmeură pi, astfel încât arduino să poată comunica cu backend-ul.
• Încărcați codul arduino pe arduino. Asigurați-vă că schimbați adresele IP și informațiile operatorului de rețea ale cartelei SIM.

Pasul 5: Construirea cazului

Pentru caz, cel mai important lucru este că permite un flux bun de aer prin dispozitiv. Acest lucru este evident necesar pentru a se asigura că măsurătorile făcute în dispozitiv sunt reprezentabile pentru aerul din afara dispozitivului. Deoarece dispozitivul este destinat să fie utilizat în exterior, trebuie să fie și rezistent la ploaie.

Pentru a face acest lucru am făcut găuri de aer în partea de jos a carcasei. Găurile de aer sunt, de asemenea, separate într-un compartiment diferit de cel electronic. Acest lucru face ca apa să urce (ceea ce nu poate) pentru a ajunge la electronică. Am păzit găurile portului USB arduinos cu cauciuc. Astfel încât să se sigileze singură atunci când nu sunt utilizate.