Airduino: Mobilni monitor kvaliteta zraka: 5 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2025-01-23 14:37

Dobrodošli u moj projekt, Airduino. Moje ime je Robbe Breens. Studiram multimediju i komunikacijsku tehnologiju na Howest -u u Kortrijku u Belgiji. Na kraju drugog polugodišta moramo napraviti IoT uređaj, što je odličan način da se sve prethodno stečene razvojne vještine spoje kako bi se stvorilo nešto korisno. Moj projekt je mobilni monitor kvalitete zraka koji se zove Airduino. On mjeri koncentraciju čestica u zraku, a zatim izračunava AQI (Indeks kvalitete zraka). Ovaj AQI može se koristiti za utvrđivanje zdravstvenih rizika uzrokovanih izmjerenom koncentracijom čestica u zraku, te mjera koje bi lokalne vlasti trebale poduzeti kako bi zaštitile svoje građane od ovih zdravstvenih rizika.

Također je važno napomenuti da je uređaj mobilni. Trenutno u cijeloj Europi postoji na hiljade statičnih uređaja za praćenje kvalitete zraka. Imaju veliki nedostatak jer se ne mogu preseliti nakon što je proizvod na mreži. Mobilni uređaj omogućuje mjerenje kvalitete zraka na više lokacija, pa čak i tijekom kretanja (google stil prikaza ulice). Podržava i druge funkcije, identificirajući na primjer male lokalne probleme s kvalitetom zraka (poput loše prozračene ulice). Pružanje toliko vrijednosti u malom paketu je ono što ovaj projekt čini uzbudljivim.

Za ovaj projekt koristio sam Arduino MKR GSM1400. To je službena Arduino ploča s u-blox modulom koji omogućava 3G mobilnu komunikaciju. Airduino može prikupiti prikupljene podatke na server u bilo koje vrijeme i s bilo kojeg mjesta. Takođe, GPS modul omogućava uređaju da se locira i geolocira mjerenja.

Za mjerenje koncentracije PM (čestica) koristio sam postavku optičkog senzora. Senzor i snop svetlosti sede jedan pod drugim pod uglom. Dok čestice prolaze ispred svjetlosti, dio svjetlosti se reflektira prema senzoru. Senzor registrira impuls sve dok čestica reflektira svjetlost senzoru. Ako se zrak kreće konstantnom brzinom, duljina ovog impulsa omogućuje nam procjenu promjera čestice. Ove vrste senzora nude prilično jeftin način mjerenja PM -a. Takođe je važno napomenuti da mjerim dvije različite vrste PM; Materije čestica manjeg promjera od 10 µm (PM10) i manjeg promjera od 2,5 µm (PM2, 5). Razlog zbog kojeg se razlikuju je taj što kako čestice postaju sve manje, zdravstveni rizici postaju sve veći. Manje čestice prodrijet će dublje u pluća, što može uzrokovati veća oštećenja. Visoka koncentracija PM2, 5 će, stoga, zahtijevati više ili drugačije mjere nego kod visoke razine PM10.

Pokazaću vam korak po korak kako sam stvorio ovaj uređaj u ovom postu o Instructables

Korak 1: Prikupljanje dijelova

Prvo, moramo se pobrinuti da imamo sve potrebne dijelove za izradu ovog projekta. Ispod možete pronaći popis svih komponenti koje sam koristio. Takođe možete preuzeti detaljniju listu svih komponenti ispod ovog koraka.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Raspberry pi 3 + 16GB mikro SD kartica
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• BD648 tranzistor
• 2 x ventilator
• 100 Ohm otpornik
• Premosni kablovi

• 3.7V adafruit punjiva Li-Po baterija

• Dipolna GSM antena
• Pasivna GPS antena

Ukupno sam potrošio oko 250 € na ove dijelove. To svakako nije najjeftiniji projekt.

Korak 2: Kreiranje kruga

Dizajnirao sam PCB (tiskanu ploču) za ovaj projekt u orlu. Kerber datoteke (datoteke koje daju upute mašini koja će sastaviti PCB) možete preuzeti ispod ovog koraka. Zatim možete poslati te datoteke proizvođaču PCB -a. Toplo preporučujem JLCPCB. Kad dobijete ploče, možete lako lemiti komponente na njih pomoću gore navedene električne sheme.

Korak 3: Uvoz baze podataka

Sada je vrijeme za stvaranje sql baze podataka u koju ćemo spremiti izmjerene podatke.

Dodaću sql dump ispod ovog koraka. Morat ćete instalirati mysql na Raspberry pi, a zatim uvesti dump. Ovo će za vas stvoriti bazu podataka, korisnike i tablice.

To možete učiniti pomoću mysql klijenta. Toplo preporučujem MYSQL Workbench. Veza će vam pomoći da instalirate mysql i uvezete dump sqla.

Korak 4: Instaliranje koda

Kôd možete pronaći na mom githubu ili preuzeti datoteku priloženu ovom koraku.

Morat ćete:

instalirajte apache na malinu pi i stavite prednje datoteke u korijensku mapu. Sučelje će tada biti dostupno na vašoj lokalnoj mreži

• Instalirajte sve python pakete koji su uvezeni u pozadinsku aplikaciju. Tada ćete moći pokrenuti pozadinski kôd sa svojim glavnim ili virtualnim tumačem pythona.
• Priključite 5000 port vašeg malina pi tako da arduino može komunicirati sa pozadinom.
• Prenesite arduino kôd na arduinos. Obavezno promijenite IP adrese i podatke o mrežnom operateru vaše SIM kartice.

Korak 5: Izgradnja kućišta

U ovom slučaju najvažnije je da omogućuje dobar protok zraka kroz uređaj. Ovo je očito potrebno kako bi se osiguralo da mjerenja napravljena u uređaju budu reprezentativna za zrak izvan uređaja. Budući da je uređaj namijenjen za upotrebu vani, također mora biti otporan na kišu.

Da bih to učinio, napravio sam rupe za zrak na dnu kućišta. Otvori za vazduh su takođe odvojeni u drugom odeljku od elektronike. Zbog toga voda mora ići gore (što ne može) da bi došla do elektronike. Rupe za arduinos USB priključak čuvao sam gumom. Tako da se sam zatvara kada se ne koriste.