Airduino: Mobil luftkvalitetsmonitor: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Velkommen til prosjektet mitt, Airduino. Mitt navn er Robbe Breens. Jeg studerer multimedia og kommunikasjonsteknologi på Howest i Kortrijk, Belgia. På slutten av andre semester må vi lage en IoT -enhet, som er en fin måte å bringe alle de tidligere oppnådde utviklingskunnskapene sammen for å skape noe nyttig. Prosjektet mitt er en mobil luftkvalitetsmonitor kalt Airduino. Den måler partikkelkonsentrasjonen i luften og beregner deretter AQI (Air Quality Index). Denne AQI kan brukes til å bestemme helserisikoen som er forårsaket av den målte konsentrasjonen av partikler i luften, og tiltakene som bør tas av lokale myndigheter for å beskytte innbyggerne mot disse helserisikoen.

Det er også viktig å merke seg at enheten er mobil. For tiden er det tusenvis av statiske luftkvalitetsovervåkingsenheter over hele Europa. De har en massiv ulempe for dem fordi de ikke kan flyttes når produktet er online. En mobil enhet muliggjør måling av luftkvaliteten på flere steder, og til og med mens du beveger deg (google street view style). Den støtter også andre funksjoner, som for eksempel identifiserer små lokale luftkvalitetsproblemer (som en dårlig ventilert gate). Å gi så mye verdi i en liten pakke er det som gjør dette prosjektet spennende.

Jeg brukte en Arduino MKR GSM1400 til dette prosjektet. Det er et offisielt Arduino-kort med en u-blox-modul som muliggjør 3G-mobilkommunikasjon. Airduino kan skyve innsamlede data til en server når som helst og hvor som helst. En GPS -modul lar også enheten finne seg selv og geolokalisere målingene.

For å måle PM (partikkel) konsentrasjon brukte jeg et optisk sensoroppsett. Sensoren og en lysstråle sitter i en vinkel mot hverandre. Når partikler passerer foran lyset, reflekteres noe lys mot sensoren. Sensoren registrerer en puls så lenge partikkelen reflekterer lys til sensoren. Hvis luften beveger seg med en jevn hastighet, tillater lengden på denne pulsen oss å estimere partikkeldiameteren. Denne typen sensorer gir en ganske billig måte å måle PM på. Det er også viktig å merke seg at jeg måler to forskjellige typer PM; Partikler som har en mindre diameter enn 10 µm (PM10), og med en mindre diameter enn 2,5 µm (PM2, 5). Grunnen til at de utmerker seg er at ettersom partikkelen blir mindre, blir helserisikoen større. Mindre partikler vil trenge ned i lungene dypere, noe som kan forårsake mer skade. En høy konsentrasjon av PM2, 5 vil derfor kreve flere eller andre tiltak enn med et høyt nivå av PM10.

Jeg vil vise deg trinn for trinn hvordan jeg opprettet denne enheten i dette Instructables-innlegget

Trinn 1: Samle delene

Første ting først, vi må sørge for at vi har alle delene som kreves for å lage dette prosjektet. Nedenfor finner du en liste over alle komponentene jeg brukte. Du kan også laste ned en mer detaljert liste over alle komponentene under dette trinnet.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Bringebær pi 3 + 16 GB micro sd-kort
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• BD648 transistor
• 2 x pi-vifte
• 100 Ohm motstand
• Hoppekabler

• 3.7V adafruit oppladbart Li-Po batteri

• Dipol GSM -antenne
• Passiv GPS -antenne

Totalt brukte jeg rundt € 250 på disse delene. Det er absolutt ikke det billigste prosjektet.

Trinn 2: Opprette kretsen

Jeg designet en PCB (kretskort) for dette prosjektet i eagle. Du kan laste ned kerberfilene (filer som gir instruksjoner til maskinen som skal bygge kretskortet) under dette trinnet. Du kan deretter sende disse filene til en PCB -produsent. Jeg anbefaler JLCPCB på det sterkeste. Når du får brettene dine, kan du enkelt lodde komponentene til dem ved hjelp av ovennevnte elektriske skjema.

Trinn 3: Importere databasen

Nå er det på tide å lage sql -databasen der vi vil lagre de målte dataene.

Jeg vil legge til en sql dump under dette trinnet. Du må installere mysql på Raspberry pi og deretter importere dumpen. Dette vil opprette databasen, brukerne og tabellene for deg.

Du kan gjøre dette ved å bruke en mysql -klient. Jeg anbefaler MYSQL Workbench på det sterkeste. Koblingen hjelper deg med å installere mysql og importere sql -dumpen.

Trinn 4: Installer koden

Du kan finne koden på githuben min eller laste ned filen som er vedlagt dette trinnet.

Du må:

installer apache på bringebær pi og legg frontend -filene i rotmappen. Grensesnittet vil da være tilgjengelig på ditt lokale nettverk

• Installer alle python -pakkene som er importert til backend -appen. Du vil da kunne kjøre backend -koden med din viktigste python -tolk eller en virtuell.
• Port fremover 5000 porten på bringebær -pi slik at arduinoen kan kommunisere med backend.
• Last opp arduino -koden til arduinoene. Sørg for at du endrer IP-adressene og nettverksoperatørinformasjonen til SIM-kortet ditt.

Trinn 5: Bygg saken

For saken er det viktigste at det gir god luftstrøm gjennom enheten. Dette er åpenbart nødvendig for å sikre at målingene gjort i enheten er representable for luften utenfor enheten. Fordi enheten er ment å brukes ute, må den også være regntett.

For å gjøre dette laget jeg luftehull i bunnen av saken. Lufthullene er også atskilt i et annet rom enn elektronikken. Dette gjør det slik at vannet må gå opp (som det ikke kan) for å nå elektronikken. Jeg voktet hullene til arduinos USB -port med gummi. Slik at den forsegler seg selv når de ikke brukes.