Airduino: mobilais gaisa kvalitātes monitors: 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Laipni lūdzam manā projektā, Airduino. Mans vārds ir Robbe Breens. Es studēju multivides un komunikācijas tehnoloģijas Howest pilsētā Kortrijk, Beļģijā. Otrā semestra beigās mums jāizgatavo IoT ierīce, kas ir lielisks veids, kā apvienot visas iepriekš iegūtās attīstības prasmes, lai radītu kaut ko noderīgu. Mans projekts ir mobilais gaisa kvalitātes monitors ar nosaukumu Airduino. Tas mēra daļiņu koncentrāciju gaisā un pēc tam aprēķina AQI (gaisa kvalitātes indeksu). Šo AQI var izmantot, lai noteiktu veselības apdraudējumu, ko rada izmērītā daļiņu koncentrācija gaisā, un pasākumus, kas būtu jāveic vietējām pašvaldībām, lai aizsargātu savus iedzīvotājus pret šiem veselības apdraudējumiem.

Ir arī svarīgi atzīmēt, ka ierīce ir mobila. Pašlaik visā Eiropā ir tūkstošiem statisku gaisa kvalitātes uzraudzības ierīču. Viņiem ir milzīgs mīnuss, jo tos nevar pārvietot, kad produkts ir tiešsaistē. Mobilā ierīce ļauj izmērīt gaisa kvalitāti vairākās vietās un pat pārvietojoties (google ielas skata stils). Tas atbalsta arī citas funkcijas, piemēram, identificējot nelielas vietējās gaisa kvalitātes problēmas (piemēram, slikti vēdināmu ielu). Tik daudz vērtības nodrošināšana nelielā iepakojumā padara šo projektu aizraujošu.

Šim projektam es izmantoju Arduino MKR GSM1400. Tā ir oficiāla Arduino tāfele ar u-blox moduli, kas nodrošina 3G mobilo saziņu. Airduino var pārsūtīt apkopotos datus uz serveri jebkurā laikā un no jebkuras vietas. Arī GPS modulis ļauj ierīcei atrast sevi un mērījumu ģeogrāfisko atrašanās vietu.

Lai izmērītu PM (daļiņu vielas) koncentrāciju, es izmantoju optisko sensoru. Sensors un gaismas stars atrodas leņķī viens pret otru. Kad daļiņas iet gaismas priekšā, daļa gaismas tiek atstarota uz sensoru. Sensors reģistrē impulsu tik ilgi, kamēr daļiņa atstaro gaismu uz sensoru. Ja gaiss pārvietojas nemainīgā ātrumā, šī impulsa garums ļauj novērtēt daļiņu diametru. Šāda veida sensori piedāvā diezgan lētu veidu PM mērīšanai. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka es mēra divus dažādus PM veidus; Daļiņas, kuru diametrs ir mazāks par 10 µm (PM10) un kuru diametrs ir mazāks par 2,5 µm (PM2, 5). To atšķirības iemesls ir tas, ka, daļiņām kļūstot mazākām, veselības apdraudējums kļūst lielāks. Mazākas daļiņas iekļūs plaušās dziļāk, kas var radīt lielākus bojājumus. Tāpēc augsta PM2, 5 koncentrācija prasīs vairāk vai atšķirīgus pasākumus nekā ar augstu PM10 līmeni.

Es šajā instrukcijā parādīšu soli pa solim, kā es izveidoju šo ierīci

1. darbība: detaļu savākšana

Pirmkārt, mums ir jāpārliecinās, ka mums ir visas detaļas, kas nepieciešamas šī projekta izveidošanai. Zemāk varat atrast visu izmantoto komponentu sarakstu. Varat arī lejupielādēt detalizētāku visu komponentu sarakstu zem šī soļa.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Raspberry pi 3 + 16GB micro sd karte
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• BD648 tranzistors
• 2 x pi-ventilators
• 100 omu rezistors
• Jumper kabeļi
• 3.7V adafruit uzlādējams Li-Po akumulators
• Dipola GSM antena
• Pasīvā GPS antena

Kopumā šīm daļām iztērēju aptuveni 250 eiro. Tas noteikti nav lētākais projekts.

2. darbība: shēmas izveide

Šim projektam ērglē es izveidoju PCB (iespiedshēmas plates). Zemāk varat lejupielādēt Kerber failus (failus, kas sniedz norādījumus iekārtai, kas izveidos PCB). Pēc tam varat nosūtīt šos failus PCB ražotājam. Es ļoti iesaku JLCPCB. Iegādājoties dēļus, jūs varat viegli pielodēt komponentus, izmantojot iepriekš minēto elektrisko shēmu.

3. darbība. Datu bāzes importēšana

Tagad ir pienācis laiks izveidot SQL datu bāzi, kurā mēs saglabāsim izmērītos datus.

Zem šī soļa es pievienošu SQL izmetni. Jums būs jāinstalē mysql Raspberry pi un pēc tam jāimportē izgāztuve. Tas jums izveidos datu bāzi, lietotājus un tabulas.

To var izdarīt, izmantojot mysql klientu. Es ļoti iesaku MYSQL Workbench. Saite palīdzēs instalēt mysql un importēt sql dump.

4. darbība: koda instalēšana

Jūs varat atrast kodu manā github vai lejupielādēt šim solim pievienoto failu.

Jums būs:

instalējiet apache uz aveņu pi un ievietojiet priekšējās sistēmas failus saknes mapē. Pēc tam saskarne būs pieejama jūsu vietējā tīklā

• Instalējiet visas python paketes, kas tiek importētas aizmugures lietotnē. Pēc tam jūs varēsit palaist aizmugures kodu ar savu galveno vai virtuālo python tulku.
• Pārsūtiet aveņu pi 5000 portu, lai arduino varētu sazināties ar aizmuguri.
• Augšupielādējiet arduino kodu arduinos. Noteikti nomainiet SIM kartes IP adreses un tīkla operatora informāciju.

5. darbība: lietas izveidošana

Šajā gadījumā vissvarīgākais ir tas, ka tas nodrošina labu gaisa plūsmu caur ierīci. Tas acīmredzami ir nepieciešams, lai nodrošinātu, ka ierīcē veiktie mērījumi ir reprezentatīvi gaisam ārpus ierīces. Tā kā ierīce ir paredzēta lietošanai ārpus telpām, tai ir jābūt arī lietus necaurlaidīgai.

Lai to izdarītu, korpusa apakšā izveidoju gaisa caurumus. Gaisa caurumi ir atdalīti arī citā nodalījumā no elektronikas. Tādējādi ūdenim ir jāiet uz augšu (ko tas nevar), lai sasniegtu elektroniku. Es ar gumiju sargāju caurumus arduinos USB portam. Tā, ka tas aizzīmogojas, kad tos neizmanto.