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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

U današnje vrijeme zagađenje zraka je sveprisutno, a posebno u našim gradovima. Veliki gradovi su plijen tokom cijele godine sa nivoima zagađenja koji ponekad dostižu (a često i određene) nivoe vrlo opasne po zdravlje ljudi. Deca su izuzetno osetljiva na kvalitet vazduha koji udišu. Ovaj zagađeni zrak dovodi do njih, između ostalih alergijskih problema. Zrak je zagađen izvan našeg doma, ali i na nivoima najvažnijih vremena, unutar naših domova i automobila. Nivo kvaliteta zraka dostupan je na sljedećoj web stranici. Ova kineska web stranica okuplja sva mjerenja kvalitete zraka senzora cijelog načina rada. Nivo kvalitete zraka oblikovan je prema AQI indeksu, koji se može neznatno razlikovati od zemlje do zemlje. Ovaj dokument objašnjava kako izračunati ovaj indeks. Ovaj drugi dokument je vodič za razumijevanje.

Kako bih saznao 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 lako razumljivi
• Možete sačuvati merenja na računaru.
• Mogu se puniti.
• Da biste mu mogli pristupiti s telefona bez prisustva lokalnih mreža Wifi komunikacije.
• Moći kontrolirati uređaj za pročišćavanje zraka ako zagađenje prelazi određeni prag.

Karakteristike

• Veličina: 65x57x23mm
• Mjerene čestice: PM1, PM2.5 i PM10
• Autonomija: između 3 sata i nekoliko sedmica, ovisno o odabranom načinu rada.
• Litijum -jonska 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 nivou zagađenja.
• Višebojno LED sučelje za lakše razumijevanje
• Upravljačko sučelje na računaru, 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 sve 3 prototipne kartice. Ali samo 2 su ovdje vidljive.

Prototipovi su omogućili razvoj izvora 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 lokaciju različitih prekidača i konektora radi dobre ergonomije uređaja.

Korak 3: Kutija

LED diode su vidljive transparentno kroz kućište. Ulazi za zrak nalaze se s lijeve strane kućišta. Na desnoj strani nalazimo:

• Dugme za izbor režima prikaza.
• Prekidač za uključivanje / isključivanje.
• Prekidač za izbor prenosa merenja na računar. Omogućava prebacivanje između serijske veze između ESP8266 i senzora čestica ili između ESP8266 i mikro USB priključka. Pažnja, ako ovaj nije dobro pozicioniran, 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 kompanije Nova Fitness Co. Ltd. (doc) sa ključem USB serijskog interfejsa.

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

Ovo je ono što koristim u svom slučaju. Može 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 prašinu iz zraka. Optički senzor hvata lasersko svjetlo i generira električni signal proporcionalan brzini i veličini prašine u zraku.

Njegove karakteristike prikazane su u tabeli karakteristika.

Korak 5: Montiranje

Na strani senzora nalazi se samo mjesto baterije.

Korak 6: Operacija

Srce sistema je ESP8266 (tip ESP-12F). Ovaj mikrokontroler opremljen je Wifi odašiljačem. ESP8266 je dostupan u nekoliko varijanti. ESP8266 komunicira sa senzorom PMS7003 putem serijske veze. Oporavlja vrijednosti koncentracija čestica i broj čestica. Zatim izračunava indeks kvalitete AQI, ako je način kontrole izlaza u "Automatskom" i nivo zagađenja u PM2,5 veći od 50 (indeks kvalitete zraka AQI PM2,5> 50), izlaz je postavljen visoko (3v3). U suprotnom je postavljen nisko (0v). ESP8266 je konfiguriran u Access Point -> AP (Wifi point). Odnosno, prepoznat je kao Wifi terminal na koji se telefon može povezati. Telefon mora izabrati ovaj Wifi terminal i unijeti kôd APPSK (pomalo poput WEP koda ADSL kutije) da bi mu pristupio. Zatim telefon unosi IP adresu koju želi doseći. 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. Ova 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 video snimak web sučelja

To je sučelje dostupno nakon povezivanja između CPA -a i telefona. 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 tabeli definicije AQI indeksa. Tu je i mjerač baterije.

Odjeljak je posvećen automatskoj kontroli izlaza kontrole CPA -a, pod imenom Fan Configuration. 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 uključiti ili isključiti ili ostaviti u automatskom načinu rada sa isključenjem kada zrak pređe AQI indeks od 50.

Odeljak je posvećen merenju "Measure config". Nakon ":" prikazuje se trenutni način rada (nastavak, periodično 5min, 15min, 30min, 1h, zaustavljanje). Tako je moguće kontinuirano mjerenje (u stvari period uzorkovanja je blizu 2 sekunde) ili svakih 5, 15, 30 min, 1h ili zaustavljanje uzorkovanja.

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 ":" prikazuje se trenutni način rada (kompajlirano, PM1.0, PM2.5, PM10). Svakim pritiskom na "Display Mode" prebacujete se s jednog načina prikaza na drugi sljedećim redoslijedom:

• Kompajlirano
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

Korak 8: Web sučelje 2/4

Značenje LED boje u "Compiled" načinu rada je sljedeće: Nivo baterije:

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

Nivo memorije:

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

Kontrolni izlaz:

• Visoka snaga: zelena
• Niska snaga: crvena
• Automatski način 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 nivo zagađenja zraka kako je navedeno u tabeli AQI indeksa. Na primjer, ako su LED diode crvene, to znači da je nivo zagađenja loš za zdravlje.
• Broj upaljenih LED dioda predstavlja vrijednost AQI indeksa za dotičnu boju, kako je navedeno u tabeli 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 ljubičaste LED diode svijetle, vrijednost je (300-201) /10x5+201=250.5.
• Svaki put kada pritisnete dugme, jedna od 4 LED diode na desnoj strani treperi narandžasto. 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 dugme „obriši memoriju“briše se memorija. Pritiskom na dugme "preuzmi" počinje prenos uzoraka na računar. 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 koja osigurava da sve LED diode rade…. i onda je lepo.
3. Tirkizne LED diode svijetle jedna za drugom. To omogućava vrijeme inicijalizacije senzora čestica.
4. Pojavljuje se jedan od LED prikaza.
5. Na telefonu ili računaru 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 PC

Za prijenos podataka iz kutije na računalo morate:

1. Priključite mikro USB kabl / serijsku vezu (naponski nivo 5V) na USB računar.
2. Otvorite serijski terminal na računaru 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 izuzetno 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 pritisnuti dugme 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

Dostupan je ovdje

Za programiranje kartice potrebno je:

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

Korak 16: Električni dijagrami

Korak 17: PCB

Korak 18: Nomenklatura

Evo ga

Korak 19: Uradite to sami

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

Posjetite moju web stranicu (dostupna je francuska verzija)

Korak 20: I još…

Sljedeći korak je povezivanje uređaja s ionizatorom. Tako da je zrak zagađen, uređaj pokreće ionizator, ionizator omogućava 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. Kako tlo i većina objekata imaju pozitivan naboj, negativno nabijene čestice ionizatora privlače se i lijepe se za njih. Tako se zrak čisti. Jonizacija zraka ima i mnoge druge zdravstvene prednosti. Danas jonizator radi. Ova prezentacija bit će tema nadolazećeg bloga.