Prijenosni brojač mikročestica PM1 PM2,5 PM10: 20 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Zagađenje zraka danas je sveprisutno, a osobito u našim gradovima. Veliki gradovi plijene tijekom cijele godine, a razine zagađenja ponekad dosežu (a često i određene) razine vrlo opasne po ljudsko zdravlje. Djeca su iznimno osjetljiva na kvalitetu zraka koji udišu. Ovaj zagađeni zrak dovodi do njih, između ostalih alergijskih problema. Zrak je zagađen izvan našeg doma, ali i na razinama najvažnijih vremena, unutar naših domova i automobila. Razina kvalitete zraka dostupna je na sljedećoj web stranici. Ova kineska stranica okuplja sva mjerenja kvalitete zraka senzora cijelog načina rada. Razina kvalitete zraka oblikovana je prema AQI indeksu, koji se može malo razlikovati od zemlje do zemlje. Ovaj dokument objašnjava kako izračunati ovaj indeks. Ovaj drugi dokument je vodič za razumijevanje.

Kako bih upoznao kvalitetu zraka koji udišemo, gdje god išli i u stvarnom vremenu, krenuo sam u stvaranje prijenosnog brojača atmosferskih čestica (koji ćemo kasnije nazvati CPA)., može stati u džep. Stvorena je za:

• Držite u džepu.
• Imati veliku autonomiju rada.
• Budite laki za razumijevanje
• Mogu spremiti mjerenja na računalo.
• Da se može puniti.
• Da biste mu mogli pristupiti s telefona bez prisutnosti lokalnih mreža Wifi komunikacije.
• Moći kontrolirati uređaj za pročišćavanje zraka ako zagađenje prelazi određeni prag.

Karakteristike

• Dimenzije: 65x57x23 mm
• Mjerene čestice: PM1, PM2.5 i PM10
• Autonomija: između 3 sata i nekoliko tjedana, ovisno o odabranom načinu rada.
• Litij -ionska baterija 3v7 - 680 mAh
• Mikro USB sučelje za punjenje i prijenos podataka.
• Memorija 2038 mjerenja (680 po vrsti PMxx)
• Period uzorkovanja: kontinuirano, 5min, 15min, 30min, 1h
• Izlaz naredbe 3v3 prema razini zagađenja.
• Višebojno LED sučelje za lakše razumijevanje
• Upravljačko sučelje na računalu, tabletu, telefonu (Android, iOS) putem Wi -Fi -ja.

Korak 1: Prototipovi kutije

Počeo sam razmišljajući o obliku koji bih mogao dati kutiji, inspiriran modernim dizajnom predmeta.

Evo nekoliko nacrtanih kutija.

Na kraju sam odabrao najjednostavniji slučaj i najmanji: pogledajte glavnu fotografiju na ovom uputstvu.

Korak 2: Prototipovi kartica

Imam u sve 3 prototipne kartice. Ali ovdje su vidljive samo 2.

Prototipovi su omogućili razvoj napajanja 5V i 3v3. Bilo ih je teško razviti jer sam morao pronaći komponente kako bih dobio snagu potrebnu za pokretanje WiFi mikrokontrolera (ESP8266 - 12). Dio za elektroničko punjenje litij-ionske baterije bio je brži za rad. Nakon toga sam nekoliko puta promijenio mjesto različitih prekidača i priključaka radi dobre ergonomije uređaja.

Korak 3: Kutija

LED diode su vidljive transparentno kroz kućište. Ulazi za zrak nalaze se s lijeve strane kućišta. S desne strane nalazimo:

• Gumb za odabir načina prikaza.
• Prekidač za uključivanje / isključivanje.
• Prekidač za odabir za prijenos mjerenja na računalo. Omogućuje prebacivanje između serijske veze između ESP8266 i osjetnika čestica ili između ESP8266 i mikro USB priključka. Pažnja, ako ovaj nije dobro postavljen, komunikacija između elektroničke kartice i senzora više neće biti osigurana i CAP se neće moći pravilno pokrenuti.
• Utičnica za mikro USB za punjenje baterije ili mjere prijenosa serijskog protokola.

Korak 4: Senzor

Testirao sam dva različita senzora. SDS011 V1.2 PM2.5 Laserski senzor tvrtke Nova Fitness Co. Ltd. (doc) s ključem USB serijskog sučelja.

Drugi senzor (metalno kućište) je PMS7003M tvrtke PLANTOWER (doc).

Ovo je ono što koristim u svom slučaju. Sposoban je mjeriti koncentraciju finih čestica manju od 1μm (PM1); manje od 2,5μm (PM2,5) i manje od 10μm (PM10). Princip rada senzora PSM7003M je sljedeći: laser osvjetljava zračnu prašinu. Optički senzor hvata lasersko svjetlo i generira električni signal proporcionalan brzini i veličini prašine u zraku.

Njegove karakteristike prikazane su u tablici karakteristika.

Korak 5: Montaža

Na strani senzora nalazi se samo mjesto baterije.

Korak 6: Operacija

Srce sustava je ESP8266 (tip ESP-12F). Ovaj mikrokontroler opremljen je Wifi odašiljačem. ESP8266 dostupan je u nekoliko varijanti. ESP8266 komunicira s senzorom PMS7003 putem serijske veze. Oporavlja vrijednosti koncentracija čestica i broj čestica. Zatim izračunava indeks kvalitete AQI, ako je način kontrole izlaza u "Automatskom", a razina zagađenja u PM2,5 veća od 50 (indeks kvalitete zraka AQI PM2,5> 50), izlaz je postavljen visoko (3v3). Inače je nisko postavljen (0v). ESP8266 je konfiguriran u Pristupna točka -> AP (Wifi točka). Odnosno, prepoznat je kao Wifi terminal na koji se telefon može povezati. Telefon mora odabrati ovaj Wifi terminal i unijeti kôd APPSK (pomalo poput WEP koda ADSL kutije) da bi mu pristupio. Zatim telefon unosi IP adresu koju želi dosegnuti. Ovdje će biti 192.168.4.1. Zatim se na telefonu prikazuje web stranica s koje se kontrolira okvir i vizualiziraju vrijednosti zagađenja. APPSK kôd konfiguriran u programu je "AQI_index". Programer može promijeniti APPSK kôd jer se nalazi u programu učitanom u ESP8266. Adresa za učitavanje integrirane web stranice je: "192.168.4.1".

ESP8266 mjeri napon baterije. Ako je ispod graničnog napona (3v2 = 0%), uređaj se stavlja u stanje pripravnosti. Baterija je 100% pri naponu 4v2.

ESP može pohraniti do 2038 uzoraka vrijednosti koncentracije čestica PM1, PM2.5 i PM10. Oko 680 uzoraka po veličini čestica. Ta se mjerenja mogu preuzeti povezivanjem kabela opremljenog USB / serijskim pretvaračem i pokretanjem prijenosa putem ugrađene aplikacije. Vrijednosti prenesenih uzoraka normaliziraju se na sljedeći način radi uštede memorijskog prostora:

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

Da biste pronašli pravu vrijednost koncentracije, tada vrijednost pomnožite s 5 ili 6, ovisno o slučaju.

Korak 7: Web sučelje 1/4

Pogledajte videozapis web sučelja

To je sučelje dostupno nakon povezivanja CPA -a s telefonom. Omogućuje vizualizaciju vrijednosti koncentracije mikročestica za PM1, PM2.5 i PM10, u μg / m3. Indeks kvalitete zraka je AQI, predstavljen brojem i doslovnim izrazom, prema tablici definicije AQI indeksa. Tu je i mjerač baterije.

Odjeljak je posvećen automatskoj kontroli izlaza kontrole CPA -a, pod imenom Konfiguracija ventilatora. Nakon ":" naslova odjeljka prikazuje se trenutni način rada (Automatski, Start, Stop). U osnovi bi ovaj izlaz upravljao uređajem za pročišćavanje zraka (ventilator = ventilator). Tako je moguće prisilno uključiti ili isključiti ili ga ostaviti u automatskom načinu rada s isključenjem kada zrak premaši AQI indeks od 50.

Odjeljak je posvećen mjerenju "Measure config". Nakon ":" označava se trenutni način rada (nastavak, periodično 5min, 15min, 30min, 1h, zaustavljanje). Stoga je moguće kontinuirano mjeriti (zapravo razdoblje uzorkovanja je blizu 2 sekunde) ili svakih 5, 15, 30 min, 1h ili zaustaviti uzorkovanje.

Odjeljak "Način prikaza" omogućuje odabir načina na koji će se informacije (sve one dostupne na web sučelju) prikazivati na kutiji putem raznobojnih LED dioda. Nakon ":" označava se trenutni način rada (sastavljeno, PM1.0, PM2.5, PM10). Svaki pritisak na "Način prikaza" prebacuje se s jednog načina prikaza na drugi sljedećim redoslijedom:

• Sastavljeno
• PM1.0
• PM2,5
• PM10

Korak 8: Web sučelje 2/4

Značenje LED boje u načinu "Sastavljeno" je sljedeće: Razina baterije:

• > 30% = zelena
• > 10% i <30%: narančasta
• <10% = crveno

Razina memorije:

• > 30% = zelena
• > 10% i <30%: narančasta
• <10% = crveno

Upravljački izlaz:

• Visoka snaga: zelena
• Niska snaga: crvena
• Način automatskog upravljanja: plava

Korak 9: Web sučelje 3/4

Izlaz PM1.0, PM2.5 i PM10: Boja LED diode je ona koja odgovara tablici boja AQI indeksa. Značenje boje 10 LED dioda u načinu rada "PM1.0, PM2.5, PM10" je sljedeće:

• Boja LED dioda predstavlja razinu onečišćenja zraka kako je navedeno u tablici AQI indeksa. Na primjer, ako su LED diode crvene, to znači da je razina zagađenja loša za zdravlje.
• Broj upaljenih LED dioda predstavlja vrijednost AQI indeksa za dotičnu boju, kako je navedeno u tablici AQI indeksa. Na primjer, ako postoji samo jedna zelena LED dioda na 10, indeks je 1/10 maksimalnog zelenog indeksa, tj. 50/10 = 5. Ako je 5 zelenih LED dioda na 10, vrijednost je 50 / 10x5 = 25. Ako 5 svijetle ljubičaste LED diode, vrijednost je (300-201) /10x5+201=250.5.
• Svaki put kada pritisnete gumb, jedna od 4 LED diode na desnoj strani treperi narančasto. Pokazuje koji je odabrani način prikaza:

Korak 10: Web sučelje 4/4

Odjeljak "Podaci preostali" označava preostali memorijski prostor za spremanje mjerenja. Nakon ":" označava se preostali %. Pritiskom na gumb "očisti memoriju" briše se memorija. Pritiskom na gumb "preuzmi" započinje prijenos uzoraka na računalo. Na kraju web sučelja prikazuje se tablica AQI indeksa.

Korak 11: Početak

1. Prebacite prekidač za uključivanje / isključivanje u položaj uključeno.
2. Čini se duga LED dioda kako bi bila sigurna da sve LED diode rade…. i onda je lijepo.
3. Tirkizne LED diode svijetle jedna za drugom. To omogućuje vrijeme inicijalizacije osjetnika čestica.
4. Pojavljuje se jedan od načina LED prikaza.
5. Na telefonu ili računalu odaberite Wifi mrežu koja počinje s "AQI_I3D-"
6. Unesite kôd "AQI_index"
7. Otvorite na primjer Google i upišite u adresnu traku: 192.168.4.1
8. Prikazuje se web stranica

Video

Korak 12: Prijenos podataka na računalo

Za prijenos podataka iz kutije na računalo morate:

1. Spojite mikro USB kabel / serijsku vezu (razina napona 5v) na USB računalo.
2. Otvorite serijski terminal na računalu i konfigurirajte ga na sljedeći način: 9600 BAUDS, 1 stop bit, paritet NONE, 1 start bit.
3. Prebacite mikro prekidač "omogući prijenos podataka"
4. Na sučelju pritisnite "Preuzmi"
5. Na serijskom terminalu pričekajte kraj prijenosa i kopirajte podatke.
6. Prebacite mikro prekidač "omogući prijenos podataka" u izvorni položaj

Ako se čini da CAP ne radi, moguće je da prekidač nije vraćen na mjesto.

Korak 13: Stanje pripravnosti između faze uzorkovanja

U načinima uzorkovanja od 5 minuta, 15 minuta, 30 minuta i 1 sata, CAP automatski prelazi u san nakon uzimanja mjernog uzorka i budi se tek 5, 15, 30 ili 60 minuta kasnije. Tako je autonomija ZPP -a iznimno povećana.

Korak 14: Vratite na tvornički način rada

U slučaju da CAP ima nekih operativnih problema, moguće je resetirati sve radne parametre i pouzdano ponovno pokrenuti CAP. Za to:

1. Isključite CAP Ostanite na pritisnutom gumbu Upalite CAP.
2. Pojavljuje se duga LED diode
3. Tirkizna LED traka pojavljuje se za manje od sekunde
4. Isključite CAP
5. CAP je sada poništen.

Korak 15: Program pod Arduinom

Dostupno je ovdje

Za programiranje kartice potrebno je:

1. Otvorite Arduino na računalu
2. Konfigurirajte Arduino za ploču ESP8266
3. Spojite UBS mikro USB / serijski kabel (3v3) između kartice i računala
4. Prebacite gumb SW3 na "prgm"
5. Ostanite na gumbu "SW1"
6. Uključite uređaj -> Uređaj ulazi u način programiranja
7. Otpuštanje "SW1"
8. Pod Arduinom počnite programirati
9. Nakon završetka programiranja, "SW3" prebacite u "SW3"
10. Isključite i ponovno pokrenite uređaj

Korak 16: Električni dijagrami

Korak 17: PCB

Korak 18: Nomenklatura

Evo ga

Korak 19: Učinite to sami

Želite to učiniti, bez brige, predlažem nekoliko mogućih kompleta ovisno o proračunu koji želite staviti

Posjetite moju web stranicu (dostupna je francuska verzija)

Korak 20: I više …

Sljedeći korak je povezivanje uređaja s ionizatorom. Kako bi zrak bio zagađen, uređaj pokreće ionizator. Ionizator omogućuje na neki način ispuštanje sitnih čestica na tlo. On stvara negativne elektrone koji se povezuju s okolnim plinom i prašinom, pretvarajući njihov pozitivni električni naboj u negativan naboj. Budući da tlo i većina objekata imaju pozitivan naboj, negativno nabijene čestice ionizatora privlače se i lijepe se za njih. Tako se zrak čisti. Jonizacija zraka također ima mnoge druge zdravstvene prednosti. Danas ionizator radi. Ova će prezentacija biti tema nadolazećeg bloga.