Contor de micro-particule portabil PM1 PM2.5 PM10: 20 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

În prezent, poluarea aerului este omniprezentă și mai ales în orașele noastre. Orașele mari sunt pradă tot anul, nivelurile de poluare atingând uneori (și adesea pentru anumite) niveluri foarte periculoase pentru sănătatea umană. Copiii sunt extrem de sensibili la calitatea aerului pe care îl respiră. Acest aer poluat duce la ele, printre alte probleme alergice. Aerul este poluat în afara casei noastre, dar și la nivelurile celor mai importante momente, în interiorul caselor și mașinilor noastre. Nivelul calității aerului este disponibil la următorul site. Acest site chinezesc adună toate măsurătorile de calitate a aerului senzorilor din întregul mod. Nivelul calității aerului este formatat conform unui indice AQI, care poate varia ușor de la o țară la alta. Acest document explică modul de calcul al acestui indice. Acest alt document este un ghid de înțelegere.

Pentru a cunoaște calitatea aerului pe care îl respirăm, oriunde mergem și în timp real, am început să creez un contor portabil de particule atmosferice (pe care îl vom numi CPA mai târziu)., capabil să încapă în buzunar. A fost creat pentru:

• Ține-l în buzunar.
• Au o mare autonomie de funcționare.
• Fii ușor de înțeles
• Poate salva măsurătorile pe PC.
• Pentru a fi reîncărcabil.
• Pentru a-l putea accesa cu telefonul dvs. fără prezența rețelelor locale de comunicații Wifi.
• Să puteți controla un dispozitiv de purificare a aerului dacă poluarea depășește un anumit prag.

Caracteristici

• Dimensiune: 65x57x23mm
• Particule măsurate: PM1, PM2.5 și PM10
• Autonomie: între 3 ore și câteva săptămâni, în funcție de modul de funcționare ales.
• Baterie litiu-ion 3v7 - 680 mAh
• Interfață micro USB pentru încărcare și transfer de date.
• Memorie de 2038 măsurători (680 pe tip de PMxx)
• Perioada de eșantionare: continuă, 5min, 15min, 30min, 1h
• Ieșire comandă 3v3 în funcție de nivelul de poluare.
• Interfață LED multicoloră pentru ușurință de înțeles
• Interfață de control pe PC, tabletă, telefon (Android, iOS) prin Wifi.

Pasul 1: Prototipurile cutiei

Am început prin a mă gândi la forma pe care i-aș putea da cutiei, inspirată de designurile moderne de obiecte.

Iată câteva cutii desenate.

În cele din urmă, am ales cel mai simplu caz de realizat și cel mai mic: vezi fotografia principală pe acest instructabil.

Pasul 2: Prototipuri de card

Am în toate cele 3 cărți prototip. Dar doar 2 sunt vizibile aici.

Prototipurile au făcut posibilă dezvoltarea surselor de alimentare de 5V și 3v3. Acestea au fost dificil de dezvoltat, deoarece a trebuit să găsesc componentele pentru a obține puterea necesară pentru a porni microcontrolerul WiFi (ESP8266 - 12). Partea de încărcare electronică a bateriei litiu-ion a funcționat mai rapid. După aceea, am schimbat de mai multe ori locația diferitelor comutatoare și conectori pentru o ergonomie bună a dispozitivului.

Pasul 3: Cutia

LED-urile sunt vizibile prin transparență prin carcasă. Intrările de aer se află pe partea stângă a carcasei. În partea dreaptă găsim:

• Butonul de selectare a modului de afișare.
• Comutatorul de pornire / oprire.
• Comutatorul de selecție pentru transferul măsurătorilor pe computer. Permite comutarea între o legătură serială între ESP8266 și senzorul de particule sau între ESP8266 și portul micro USB. Atenție, dacă acesta nu este bine poziționat, comunicarea dintre placa electronică și senzor nu va mai fi asigurată, iar CAP-ul nu va putea porni corect.
• Priza micro USB pentru reîncărcarea bateriei sau măsuri de transfer de protocol serial.

Pasul 4: senzorul

Am testat doi senzori diferiți. Senzorul laser SDS011 V1.2 PM2.5 de la Nova Fitness Co. Ltd. (doc) cu cheia de interfață serial USB.

Celălalt senzor (carcasă metalică) este PMS7003M de la PLANTOWER (doc).

Acesta este cel pe care îl folosesc în cazul meu. Este capabil să măsoare concentrația particulelor fine mai mici de 1μm (PM1); mai puțin de 2,5μm (PM2,5) și mai puțin de 10μm (PM10). Principiul de funcționare al senzorului PSM7003M este după cum urmează: un laser luminează praful aerului. Un senzor optic captează lumina laserului și generează un semnal electric proporțional cu viteza și dimensiunea prafului din aer.

Caracteristicile sale sunt prezentate în tabelul caracteristicilor.

Pasul 5: Montare

Există doar locul bateriei pe partea senzorului.

Pasul 6: Operațiune

Inima sistemului este ESP8266 (tip ESP-12F). Acest microcontroler este echipat cu un transmițător Wifi. ESP8266 este disponibil în mai multe variante. ESP8266 comunică cu senzorul PMS7003 prin link serial. Recuperează valorile concentrației particulelor și numărul de particule. Apoi, calculează indicele de calitate AQI, dacă modul de control al ieșirii este în „Automat” și nivelul de poluare în PM2.5 este mai mare de 50 (indexul de calitate al aerului AQI PM2.5> 50), ieșirea este setată ridicată (3v3). În caz contrar, este setat scăzut (0v). ESP8266 este configurat în Access Point -> AP (punct Wifi). Adică este recunoscut ca un terminal Wifi la care telefonul se poate conecta. Telefonul trebuie să selecteze acest terminal Wifi și să introducă codul APPSK (un pic ca un cod WEP al unei casete ADSL) pentru a-l accesa. Apoi, telefonul introduce adresa IP pentru a ajunge. Aici va fi 192.168.4.1. Apoi, pagina web este afișată pe telefon, din care se controlează caseta și se vizualizează valorile poluării. Codul APPSK configurat în program este „AQI_index”. Codul APPSK poate fi modificat de programator deoarece este conținut în programul încărcat în ESP8266. Adresa pentru încărcarea paginii web integrate este: „192.168.4.1”.

ESP8266 măsoară tensiunea bateriei. Dacă este sub tensiunea limită (3v2 = 0%), dispozitivul este pus în standby. Bateria este 100% când tensiunea este de 4v2.

ESP poate stoca până la 2038 eșantioane ale valorii concentrației particulelor PM1, PM2.5 și PM10. Aproximativ 680 de probe pe dimensiunea particulelor. Aceste măsurători pot fi descărcate prin conectarea unui cablu echipat cu un convertor USB / Serial și lansarea transferului prin intermediul aplicației încorporate. Valorile probelor transferate sunt normalizate după cum urmează pentru a economisi spațiu de memorie:

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

Pentru a găsi valoarea concentrației potrivită, înmulțiți valoarea cu 5 sau 6, în funcție de caz.

Pasul 7: Interfață web 1/4

Vedeți videoclipul interfeței web

Este interfața disponibilă după conectarea dintre CPA și telefon. Permite vizualizarea valorilor concentrației microparticulelor pentru PM1, PM2.5 și PM10, în μg / m3. Indicele calității aerului este AQI, reprezentat printr-un număr și o expresie literală, conform tabelului de definiție al indicelui AQI. Există, de asemenea, indicatorul bateriei.

O secțiune este dedicată controlului automat al ieșirii de control a CPA, sub numele de Configurare ventilator. După „:” din titlul secțiunii, se afișează modul curent (Automat, Start, Stop). La bază, această ieșire ar controla un dispozitiv de purificare a aerului (ventilator = ventilator). Prin urmare, este posibil să porniți sau să dezactivați forța sau să o lăsați în modul automat cu o declanșare atunci când aerul depășește un indice AQI de 50.

O secțiune este dedicată măsurării „Configurați măsură”. După „:” este indicat modul curent (continuat, periodic 5min, 15min, 30min, 1h, stop). Astfel, este posibil să se facă măsurători în mod continuu (de fapt, perioada de eșantionare este aproape de 2 secunde), sau la fiecare 5, 15, 30 min, 1 oră sau oprirea eșantionării.

Secțiunea „Mod de afișare” permite alegerea modului în care informațiile (toate cele disponibile pe interfața web) vor fi afișate pe cutie prin intermediul LED-urilor multicolore. După „:” este indicat modul curent (Compilat, PM1.0, PM2.5, PM10). Fiecare apăsare a „Modului de afișare” comută de la un mod de afișare la altul în următoarea ordine:

• Compilat
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

Pasul 8: Interfață web 2/4

Semnificația culorii LED-ului în modul „Compilat” este după cum urmează: Nivelul bateriei:

• > 30% = verde
• > 10% și <30%: portocaliu
• <10% = roșu

Nivel de memorie:

• > 30% = verde
• > 10% și <30%: portocaliu
• <10% = roșu

Ieșire de control:

• Putere mare: verde
• Ieșire redusă: roșu
• Mod de control automat: albastru

Pasul 9: interfață web 3/4

Ieșire PM1.0, PM2.5 și PM10: culoarea LED-ului este cea corespunzătoare tabelului de culori al indicelui AQI. Semnificația culorii celor 10 LED-uri în modul „PM1.0, PM2.5, PM10” este după cum urmează:

• Culoarea LED-urilor reprezintă nivelul de poluare a aerului, așa cum este indicat în tabelul indicelui AQI. De exemplu, dacă LED-urile sunt roșii, înseamnă că nivelul de poluare este dăunător pentru sănătate.
• Numărul de LED-uri aprinse reprezintă valoarea indicelui AQI pentru culoarea în cauză, așa cum este indicat în tabelul indexului AQI. De exemplu, dacă există un singur LED verde pe 10, indicele este 1/10 din indicele verde maxim, adică 50/10 = 5. Dacă 5 LED-uri verzi pe 10, valoarea este 50 / 10x5 = 25. Dacă 5 LED-urile violet sunt aprinse, valoarea este (300-201) / 10x5+201=250.5.
• De fiecare dată când este apăsat butonul, unul dintre cele 4 LED-uri din dreapta clipește în portocaliu. Indică care este modul de afișare selectat:

Pasul 10: Interfață web 4/4

Secțiunea „Date rămase” indică spațiul de memorie rămas pentru salvarea măsurătorilor. După „:” este indicat% rămas. Apăsarea butonului „șterge memoria” șterge memoria. Apăsând butonul „descărcare” pornește transferul probelor pe computer. La sfârșitul interfeței web, este afișat tabelul indexului AQI.

Pasul 11: Noțiuni introductive

1. Comutați comutatorul Pornit / Oprit în poziția Pornit.
2. Apare un curcubeu de LED-uri pentru a vă asigura că toate LED-urile funcționează … și apoi este drăguț.
3. LED-urile turcoaz se aprind unul după altul. Aceasta permite inițializarea timpului senzorului de particule.
4. Apare unul dintre modurile de afișare cu LED-uri.
5. Pe telefon sau PC, alegeți rețeaua Wifi începând cu „AQI_I3D-”
6. Introduceți codul "AQI_index"
7. Deschideți, de exemplu, Google și tastați în bara de adrese: 192.168.4.1
8. Se afișează pagina web

Videoclipul

Pasul 12: Transfer de date pe computer

Pentru a transfera datele din cutie pe computer trebuie să:

1. Conectați un cablu micro USB / o legătură serială (nivel de tensiune 5v) la computerul USB.
2. Deschideți un terminal serial pe PC și configurați-l după cum urmează: 9600 BAUDS, 1 bit de oprire, paritate NICIUN, 1 bit de pornire.
3. Comutați comutatorul micro „activați încărcarea datelor”
4. Pe interfață, apăsați „Descărcați”
5. Pe terminalul serial, așteptați sfârșitul transferului și copiați datele.
6. Comutați comutatorul micro „activați încărcarea datelor” în poziția inițială

Dacă CAP-ul pare să nu funcționeze, este posibil ca comutatorul să nu fie repus în poziție.

Pasul 13: Standby între faza de eșantionare

În modurile de eșantionare 5min, 15min, 30min și 1h, CAP intră automat în repaus după ce a prelevat eșantionul de măsurare și nu se trezește până la 5, 15, 30 sau 60 de minute mai târziu. Autonomia PAC este astfel extrem de crescută.

Pasul 14: Resetați la modul din fabrică

În cazul în care CAP are unele probleme de funcționare, este posibil să resetați toți parametrii de funcționare și să reporniți CAP în mod fiabil. Pentru asta:

1. Opriți capacul Rămâneți pe butonul de aprindere Aprindeți capacul.
2. Apare curcubeul cu LED-uri
3. O bandă LED turcoaz apare în mai puțin de o secundă
4. Opriți capacul
5. CAP-ul este acum resetat.

Pasul 15: Programul sub Arduino

Este disponibil aici

Pentru a programa cardul este necesar:

1. Deschide Arduino pe PC
2. Configurați Arduino pentru placa ESP8266
3. Conectați cablul UBS Micro USB / Serial (3v3) între card și computer
4. Comutați butonul SW3 la „prgm”
5. Rămâneți pe butonul „SW1”
6. Porniți dispozitivul -> Dispozitivul intră în modul de programare
7. Lansarea „SW1”
8. În Arduino, începe programarea
9. După terminarea programării, comutați „SW3” la „SW3”
10. Opriți și reporniți dispozitivul

Pasul 16: Diagrame electrice

Pasul 17: PCB

Pasul 18: Nomenclatură

Iată-l

Pasul 19: Fă-o singur

Vrei să o faci, fără griji, îți propun mai multe truse posibile în funcție de bugetul pe care vrei să-l pui

Vizitați site-ul meu (versiune franceză disponibilă)

Pasul 20: Și mai mult …

Următorul pas este asocierea dispozitivului cu un ionizator. Pentru ca aerul să fie poluat, dispozitivul pornește ionizatorul, Un ionizator permite cumva să cadă particulele fine pe sol. Acesta generează electroni negativi care se asociază cu gazul și praful din jur, transformând sarcina lor electrică pozitivă într-o sarcină negativă. Deoarece solul și majoritatea obiectelor au o sarcină pozitivă, particulele încărcate negativ de către ionizator sunt atrase și se lipesc de ele. Aerul este astfel curățat. Ionizarea aerului este, de asemenea, o mulțime de alte beneficii pentru sănătate. Astăzi, ionizatorul funcționează. Această prezentare va face obiectul unui viitor blog.