Pārnēsājams mikrodaļiņu skaitītājs PM1 PM2.5 PM10: 20 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Mūsdienās gaisa piesārņojums ir visur un jo īpaši mūsu pilsētās. Lielās pilsētas ir upuri visu gadu, un piesārņojuma līmenis dažkārt sasniedz (un bieži vien noteiktu) līmeni, kas ir ļoti bīstams cilvēku veselībai. Bērni ir ļoti jutīgi pret elpojamā gaisa kvalitāti. Šis piesārņotais gaiss, cita starpā, izraisa alerģiskas problēmas. Gaiss ir piesārņots ārpus mūsu mājām, bet arī vissvarīgākajos laikos, mūsu mājās un automašīnās. Gaisa kvalitātes līmenis ir pieejams šajā vietnē. Šī ķīniešu vietne apkopo visus visa režīma sensoru gaisa kvalitātes mērījumus. Gaisa kvalitātes līmenis ir formatēts saskaņā ar AQI indeksu, kas dažādās valstīs var nedaudz atšķirties. Šajā dokumentā ir paskaidrots, kā aprēķināt šo indeksu. Šis cits dokuments ir izpratnes ceļvedis.

Lai zinātu gaisa kvalitāti, ko mēs elpojam, lai kur mēs dotos un reālā laikā, es sāku izveidot pārnēsājamu atmosfēras daļiņu skaitītāju (ko vēlāk sauksim par CPA)., var ievietot kabatā. Tas tika izveidots:

• Turiet kabatā.
• Ir liela darbības autonomija.
• Esiet viegli saprotams
• Mērījumus var saglabāt datorā.
• Lai būtu uzlādējams.
• Lai tam varētu piekļūt, izmantojot savu tālruni bez vietējo Wifi sakaru tīklu klātbūtnes.
• Jāprot kontrolēt gaisa attīrīšanas ierīci, ja piesārņojums pārsniedz noteiktu slieksni.

Raksturlielumi

• Izmērs: 65x57x23mm
• Izmērītās daļiņas: PM1, PM2.5 un PM10
• Autonomija: no 3 stundām līdz vairākām nedēļām atkarībā no izvēlētā darbības režīma.
• Litija jonu akumulators 3v7 - 680 mAh
• Mikro USB interfeiss uzlādēšanai un datu pārsūtīšanai.
• 2038 mērījumu atmiņa (680 katram PMxx veidam)
• Paraugu ņemšanas periods: nepārtraukts, 5 min, 15 min, 30 min, 1 h
• 3v3 komandu izvade atbilstoši piesārņojuma līmenim.
• Daudzkrāsains LED interfeiss, lai būtu vieglāk saprast
• Vadības saskarne personālajā datorā, planšetdatorā, tālrunī (Android, iOS), izmantojot Wifi.

1. darbība: kastes prototipi

Es sāku domāt par formu, kādu es varētu piešķirt kastītei, iedvesmojoties no mūsdienu priekšmetu dizaina.

Šeit ir dažas uzzīmētas kastes.

Galu galā es izvēlējos vienkāršāko lietu un mazāko: skatiet galveno fotoattēlu šajā pamācībā.

2. darbība: karšu prototipi

Man ir visas 3 prototipa kartes. Bet šeit ir redzami tikai 2.

Prototipi ļāva izstrādāt 5V un 3v3 barošanas avotus. Tos bija grūti izstrādāt, jo man bija jāatrod komponenti, lai iegūtu jaudu, kas nepieciešama WiFi mikrokontrollera palaišanai (ESP8266 - 12). Litija jonu akumulatora elektroniskās uzlādes daļa darbojās ātrāk. Pēc tam vairākas reizes mainīju dažādu slēdžu un savienotāju atrašanās vietu, lai ierīcei būtu laba ergonomika.

3. darbība: kaste

Gaismas diodes caurspīdīgi ir redzamas caur korpusu. Gaisa ieplūdes atveres atrodas korpusa kreisajā pusē. Labajā pusē atrodam:

• Displeja režīma izvēles poga.
• Ieslēgšanas / izslēgšanas slēdzis.
• Izvēles slēdzis mērījumu pārsūtīšanai uz datoru. Tas ļauj pārslēgties starp seriālo saiti starp ESP8266 un daļiņu sensoru vai starp ESP8266 un mikro USB portu. Uzmanību, ja šī nav labi novietota, saziņa starp elektronisko karti un sensoru vairs netiks nodrošināta, un KLP nevarēs sākt pareizi.
• Mikro USB ligzda akumulatora uzlādēšanai vai seriālā protokola pārsūtīšanas pasākumi.

4. solis: sensors

Es pārbaudīju divus dažādus sensorus. SDS011 V1.2 PM2.5 lāzera sensors no Nova Fitness Co. Ltd. (doc) ar USB seriālā interfeisa atslēgu.

Otrs sensors (metāla korpuss) ir PMS7003M no PLANTOWER (doc).

Šo es izmantoju savā gadījumā. Tas spēj izmērīt smalko daļiņu koncentrāciju, kas ir mazāka par 1μm (PM1); mazāk nekā 2,5μm (PM2,5) un mazāk nekā 10μm (PM10). PSM7003M sensora darbības princips ir šāds: lāzers izgaismo gaisa putekļus. Optiskais sensors uztver lāzera gaismu un ģenerē elektrisko signālu, kas ir proporcionāls gaisā esošo putekļu daudzumam un lielumam.

Tās īpašības ir parādītas raksturlielumu tabulā.

5. solis: montāža

Sensora pusē ir tikai akumulatora vieta.

6. darbība: darbība

Sistēmas sirds ir ESP8266 (tips ESP-12F). Šis mikrokontrolleris ir aprīkots ar Wifi raidītāju. ESP8266 ir pieejams vairākos variantos. ESP8266 sazinās ar PMS7003 sensoru, izmantojot seriālo saiti. Tas atjauno daļiņu koncentrācijas vērtības un daļiņu skaitu. Pēc tam tā aprēķina kvalitātes AQI indeksu, ja izejas kontroles režīms ir "automātisks" un PM2.5 piesārņojuma līmenis ir augstāks par 50 (gaisa kvalitātes indekss AQI PM2.5> 50), izeja ir iestatīta augsta (3v3). Pretējā gadījumā tas ir iestatīts uz zemu (0v). ESP8266 ir konfigurēts piekļuves punktā -> AP (Wifi punkts). Tas ir, tas tiek atpazīts kā Wifi terminālis, ar kuru tālrunis var izveidot savienojumu. Tālrunim jāizvēlas šis Wifi terminālis un jāievada kods APPSK (nedaudz līdzīgs ADSL kastes WEP kodam), lai tam piekļūtu. Pēc tam tālrunis ievada IP adresi, lai sasniegtu. Šeit tas būs 192.168.4.1. Pēc tam tālrunī tiek parādīta tīmekļa lapa, no kuras tiek kontrolēts lodziņš un vizualizētas piesārņojuma vērtības. Programmā konfigurētais APPSK kods ir "AQI_index". Programmētājs var mainīt APPSK kodu, jo tas ir iekļauts programmā, kas ielādēta ESP8266. Integrētās tīmekļa lapas ielādes adrese ir: "192.168.4.1".

ESP8266 mēra akumulatora spriegumu. Ja tas ir zem tā ierobežojuma (3v2 = 0%), ierīce tiek nodota gaidstāves režīmā. Akumulators ir 100%, ja spriegums ir 4v2.

ESP var uzglabāt līdz 2038 PM1, PM2.5 un PM10 daļiņu koncentrācijas vērtības paraugiem. Apmēram 680 paraugi uz daļiņu izmēru. Šos mērījumus var lejupielādēt, pievienojot kabeli, kas aprīkots ar USB / sērijas pārveidotāju, un uzsākot pārsūtīšanu, izmantojot iegulto lietojumprogrammu. Lai ietaupītu vietu atmiņā, pārsūtīto paraugu vērtības tiek normalizētas šādi:

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

Lai atrastu pareizo koncentrācijas vērtību, reiziniet vērtību ar 5 vai 6 atkarībā no gadījuma.

7. darbība: tīmekļa saskarne 1/4

Skatiet tīmekļa saskarnes video

Tā ir saskarne, kas pieejama pēc savienojuma starp CPA un tālruni. Tas ļauj vizualizēt PM1, PM2.5 un PM10 mikrodaļiņu koncentrācijas vērtības μg / m3. Gaisa kvalitātes indekss ir AQI, ko attēlo skaitlis un burtiska izteiksme saskaņā ar AQI indeksa definīcijas tabulu. Ir arī akumulatora mērītājs.

Sadaļa ir veltīta automātiskai CPA vadības izejas kontrolei ar nosaukumu Fan Configuration. Pēc sadaļas nosaukuma ":" tiek parādīts pašreizējais režīms (Automātiski, Sākt, Apturēt). Pamatnē šī izeja kontrolētu gaisa attīrīšanas ierīci (ventilators = ventilators). Tādējādi ir iespējams ieslēgt vai izslēgt vai atstāt to automātiskajā režīmā ar braucienu, kad gaiss pārsniedz AQI indeksu 50.

Sadaļa ir veltīta mērījumiem "Measure config". Pēc ":" tiek norādīts pašreizējais režīms (turpinājums, periodisks 5 min, 15 min, 30 min, 1 h, apstāšanās). Tādējādi ir iespējams veikt mērījumus nepārtraukti (faktiski paraugu ņemšanas periods ir tuvu 2 sekundēm) vai ik pēc 5, 15, 30 minūtēm, 1 stundas vai pārtraukt paraugu ņemšanu.

Sadaļa "Displeja režīms" ļauj izvēlēties, kā informācija (visa tā, kas pieejama tīmekļa saskarnē) tiks parādīta lodziņā, izmantojot daudzkrāsainas gaismas diodes. Pēc ":" tiek norādīts pašreizējais režīms (apkopots, PM1.0, PM2.5, PM10). Katrs displeja režīma nospiešana pārslēdzas no viena displeja režīma uz citu šādā secībā:

• Sastādīts
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

8. darbība: tīmekļa saskarne 2/4

LED krāsas nozīme kompilētajā režīmā ir šāda: Akumulatora uzlādes līmenis:

• > 30% = zaļš
• > 10% un <30%: oranža
• <10% = sarkans

Atmiņas līmenis:

• > 30% = zaļš
• > 10% un <30%: oranža
• <10% = sarkans

Vadības izeja:

• Augsta jauda: zaļa
• Zema jauda: sarkana
• Automātiskais vadības režīms: zils

9. darbība: tīmekļa saskarne 3/4

Izeja PM1.0, PM2.5 un PM10: LED krāsa atbilst krāsai, kas atbilst AQI indeksa krāsu tabulai. 10 gaismas diodes krāsas nozīme režīmā "PM1.0, PM2.5, PM10" ir šāda:

• Gaismas diožu krāsa norāda gaisa piesārņojuma līmeni, kā norādīts AQI indeksa tabulā. Piemēram, ja gaismas diodes ir sarkanas, tas nozīmē, ka piesārņojuma līmenis ir slikts veselībai.
• Iedegto gaismas diožu skaits attēlo AQI indeksa vērtību attiecīgajai krāsai, kā norādīts AQI indeksa tabulā. Piemēram, ja uz 10 ir tikai viena zaļa gaismas diode, indekss ir 1/10 daļa no maksimālā zaļā indeksa, ti, 50/10 = 5. Ja 5 zaļas gaismas diodes deg uz 10, vērtība ir 50 / 10x5 = 25. Ja 5 iedegas purpursarkanas gaismas diodes, vērtība ir (300-201) /10x5+201=250.5.
• Katru reizi, nospiežot pogu, viena no 4 labajā pusē esošajām gaismas diodēm mirgo oranžā krāsā. Tas norāda izvēlēto displeja režīmu:

10. darbība: tīmekļa saskarne 4/4

Sadaļa "Atlikušie dati" norāda atlikušo atmiņas vietu mērījumu saglabāšanai. Pēc ":" ir norādīts atlikušais %. Nospiežot pogu "notīrīt atmiņu", atmiņa tiek izdzēsta. Nospiežot pogu "lejupielādēt", paraugi tiek pārsūtīti uz datoru. Tīmekļa saskarnes beigās tiek parādīta AQI indeksa tabula.

11. darbība. Darba sākšana

1. Pārslēdziet ieslēgšanas / izslēgšanas slēdzi pozīcijā Ieslēgts.
2. Parādās varavīksnes gaismas diodes, lai pārliecinātos, ka visas gaismas diodes darbojas…. un tad ir smuki.
3. Tirkīza krāsas gaismas diodes iedegas viena pēc otras. Tas ļauj daļiņu sensoram inicializēties.
4. Parādās viens no LED displeja režīmiem.
5. Tālrunī vai personālajā datorā izvēlieties Wifi tīklu, sākot ar "AQI_I3D-"
6. Ievadiet kodu "AQI_index"
7. Atveriet, piemēram, Google un ierakstiet adreses joslā: 192.168.4.1
8. Tiek parādīta tīmekļa lapa

Video

12. solis: datu pārsūtīšana uz datoru

Lai pārsūtītu datus no kastes uz datoru, jums:

1. Pievienojiet mikro USB kabeli / seriālo saiti (5 V sprieguma līmenis) USB datoram.
2. Atveriet datora seriālo termināli un konfigurējiet to šādi: 9600 BAUDS, 1 pieturas bits, paritāte NAV, 1 sākuma bits.
3. Pārslēdziet mikro slēdzi “iespējot datu augšupielādi”
4. Saskarnē nospiediet "Lejupielādēt"
5. Sērijas terminālī pagaidiet pārsūtīšanas beigas un nokopējiet datus.
6. Pārslēdziet mikro slēdzi “iespējot datu augšupielādi” sākotnējā pozīcijā

Ja šķiet, ka KLP nedarbojas, iespējams, ka slēdzis nav novietots atpakaļ vietā.

13. darbība. Gaidīšanas režīms starp paraugu ņemšanas posmu

5 minūšu, 15 minūšu, 30 minūšu un 1 stundas paraugu ņemšanas režīmos KLP pēc mērījumu parauga ņemšanas automātiski pāriet miega režīmā un pamostas tikai pēc 5, 15, 30 vai 60 minūtēm. Tādējādi KLP autonomija ir ārkārtīgi palielināta.

14. darbība: atiestatīšana uz rūpnīcas režīmu

Gadījumā, ja KLP ir dažas darbības problēmas, ir iespējams atiestatīt visus darbības parametrus un droši restartēt KLP. Par to:

1. Izslēdziet KLP Palieciet uz spiedpogu Iededziet KLP.
2. Parādās LED varavīksne
3. Tirkīzzila LED sloksne parādās mazāk nekā sekundē
4. Izslēdziet KLP
5. KLP tagad ir atiestatīta.

15. solis: programma ar Arduino

Ir pieejams šeit

Lai ieprogrammētu karti, ir nepieciešams:

1. Datorā atveriet Arduino
2. Konfigurējiet Arduino ESP8266 plāksnei
3. Pievienojiet UBS mikro USB / seriālo kabeli (3v3) starp karti un datoru
4. Pārslēdziet pogu SW3 uz "prgm"
5. Turiet nospiestu pogu "SW1"
6. Ieslēdziet ierīci -> Ierīce pāriet programmēšanas režīmā
7. "SW1" izlaišana
8. Sadaļā Arduino sāciet programmēt
9. Pēc programmēšanas beigām pārslēdziet "SW3" uz "SW3"
10. Izslēdziet un restartējiet ierīci

16. darbība. Elektriskās diagrammas

17. darbība: PCB

18. darbība: nomenklatūra

Te tas ir

19. darbība: dariet to pats

Jūs vēlaties to darīt, neuztraucieties, es piedāvāju vairākus iespējamos komplektus atkarībā no budžeta, kuru vēlaties ievietot

Apmeklēt manu vietni (pieejama franču versija)

20. darbība: un vēl…

Nākamais solis ir saistīt ierīci ar jonizatoru. Lai gaiss būtu piesārņots, ierīce iedarbina jonizatoru, jonizators ļauj kaut kā nomest smalkās daļiņas uz zemes. Tas rada negatīvus elektronus, kas saistās ar apkārtējo gāzi un putekļiem, pārvēršot to pozitīvo elektrisko lādiņu par negatīvu lādiņu. Tā kā zemei un lielākajai daļai objektu ir pozitīvs lādiņš, jonizatora negatīvi lādētās daļiņas tiek piesaistītas un pie tām pielīp. Tādējādi gaiss tiek attīrīts. Gaisa jonizācija ir arī daudz citu ieguvumu veselībai. Šodien jonizators darbojas. Šī prezentācija būs topošā emuāra tēma.