Portable Micro Particles Counter PM1 PM2.5 PM10: 20 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

I dag er luftforurensning allestedsnærværende og mer spesielt i byene våre. Store byer er byttedyr hele året med forurensningsnivåer som noen ganger når (og ofte for visse) nivåer som er veldig farlige for menneskers helse. Barn er ekstremt følsomme for kvaliteten på luften de puster. Denne forurensede luften fører til dem, blant andre allergiproblemer. Luften er forurenset utenfor hjemmet vårt, men også på nivåer av de viktigste tider, inne i våre hjem og biler. Luftkvalitetsnivået er tilgjengelig på følgende sted. Dette kinesiske stedet samler alle luftkvalitetsmålingene til sensorene i hele modusen. Luftkvalitetsnivået er formatert i henhold til en AQI -indeks, som kan variere noe fra land til land. Dette dokumentet forklarer hvordan du beregner denne indeksen. Dette andre dokumentet er en forståelsesguide.

For å vite kvaliteten på luften vi puster, uansett hvor vi går og i sanntid, begynte jeg med å lage en bærbar atmosfærisk partikkelteller (som vi vil kalle CPA senere)., som kan passe i lommen. Den ble opprettet for:

• Hold i lommen.
• Ha en stor driftsautonomi.
• Vær lett å forstå
• Kan lagre målingene på PC.
• Å være oppladbar.
• For å få tilgang til den med telefonen din uten tilstedeværelse av de lokale nettverkene for Wifi -kommunikasjon.
• Kunne kontrollere en luftrenseanordning hvis forurensningen overstiger en viss terskel.

Kjennetegn

• Størrelse: 65x57x23mm
• Målte partikler: PM1, PM2.5 og PM10
• Autonomi: mellom 3 timer og flere uker avhengig av valgt driftsmodus.
• Litiumionbatteri 3v7 - 680 mAh
• Micro USB -grensesnitt for lading og dataoverføring.
• Minne på 2038 målinger (680 per type PMxx)
• Prøvetakingstid: kontinuerlig, 5min, 15min, 30min, 1t
• 3v3 kommandoutgang i henhold til forurensningsnivå.
• Flerfarget LED -grensesnitt for enkel forståelse
• Kontrollgrensesnitt på PC, nettbrett, telefon (Android, iOS) via Wifi.

Trinn 1: Prototypene til boksen

Jeg begynte med å tenke på hvilken form jeg kunne gi esken, inspirert av moderne design av gjenstander.

Her er noen tegnet bokser.

Til slutt valgte jeg den enkleste saken å lage og den minste: se hovedbildet på denne instruerbare.

Trinn 2: Kortprototyper

Jeg har i alle 3 prototypekort. Men bare 2 er synlige her.

Prototypene har gjort det mulig å utvikle 5V og 3v3 strømforsyninger. Disse var vanskelige å utvikle fordi jeg måtte finne komponentene for å få strømmen som trengs for å starte WiFi -mikrokontrolleren (ESP8266 - 12). Den elektroniske ladedelen til litiumionbatteriet var raskere å betjene. Etterpå endret jeg flere ganger plasseringen av de forskjellige bryterne og kontaktene for god ergonomi av enheten.

Trinn 3: Boksen

Lysdiodene er synlige med gjennomsiktighet gjennom huset. Luftinntakene er på venstre side av saken. På høyre side finner vi:

• Knapp for valg av visningsmodus.
• Av / på -bryteren.
• Valgbryteren for overføring av målinger til PC -en. Den tillater bytte mellom en seriell kobling mellom ESP8266 og partikkelsensoren eller mellom ESP8266 og mikro -USB -porten. Vær oppmerksom på at hvis denne ikke er godt posisjonert, vil kommunikasjonen mellom det elektroniske kortet og sensoren ikke lenger være sikret, og CAP vil ikke kunne starte riktig.
• Micro USB -kontakten for lading av batteriet eller serielle protokolloverføringstiltak.

Trinn 4: Sensoren

Jeg testet to forskjellige sensorer. SDS011 V1.2 PM2.5 Lasersensor fra Nova Fitness Co. Ltd. (doc) med usb seriell grensesnittnøkkel.

Den andre sensoren (metallveske) er PMS7003M fra PLANTOWER (doc).

Dette er den jeg bruker i mitt tilfelle. Den er i stand til å måle konsentrasjonen av fine partikler på mindre enn 1μm (PM1); mindre enn 2,5μm (PM2,5) og mindre enn 10μm (PM10). Driftsprinsippet til PSM7003M -sensoren er som følger: en laser belyser støvet i luften. En optisk sensor fanger laserlyset og genererer et elektrisk signal proporsjonalt med hastigheten og størrelsen på støv i luften.

Dens egenskaper er vist i tabellen med karakteristiske.

Trinn 5: Montering

Det er bare stedet for batteriet på siden av sensoren.

Trinn 6: Drift

Hjertet i systemet er ESP8266 (type ESP-12F). Denne mikrokontrolleren er utstyrt med en Wifi -sender. ESP8266 er tilgjengelig i flere varianter. ESP8266 kommuniserer med PMS7003 -sensoren via seriell lenke. Det gjenoppretter partikkelkonsentrasjonsverdiene og antall partikler. Deretter beregner den indeksen for kvalitets -AQI, hvis kontrollmodus for utgangen er i "Automatisk" og forurensningsnivået i PM2.5 er høyere enn 50 (indeks for luftkvalitet AQI PM2.5> 50), er utgangen satt høy (3v3). Ellers er den satt til lav (0v). ESP8266 er konfigurert i Access Point -> AP (Wifi point). Det vil si at den er anerkjent som en Wifi -terminal som telefonen kan koble til. Telefonen må velge denne Wifi -terminalen og skrive inn koden APPSK (litt som en WEP -kode i en ADSL -boks) for å få tilgang til den. Deretter skriver telefonen inn IP -adressen for å nå. Her vil det være 192.168.4.1. Deretter vises websiden på telefonen, hvorfra en kontrollerer boksen og visualiserer forurensningsverdiene. APPSK -koden som er konfigurert i programmet er "AQI_index". APPSK -koden kan endres av programmereren fordi den er inneholdt i programmet som er lastet inn i ESP8266. Adressen for å laste den integrerte nettsiden er: "192.168.4.1".

ESP8266 måler batterispenningen. Hvis den er under grensespenningen (3v2 = 0%), settes enheten i standby. Batteriet er 100% når spenningen er 4v2.

ESP kan lagre opptil 2038 prøver av PM1, PM2.5 og PM10 partikkelkonsentrasjon. Omtrent 680 prøver per partikkelstørrelse. Disse målingene kan lastes ned ved å koble til en kabel utstyrt med en USB / seriekonverter og starte overføringen via den innebygde applikasjonen. Verdiene for de overførte prøvene normaliseres som følger for å spare plass på minnet:

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

For å finne den riktige konsentrasjonsverdien, multipliser deretter verdien med 5 eller 6 avhengig av saken.

Trinn 7: Nettgrensesnitt 1/4

Se videoen av webgrensesnittet

Det er grensesnittet som er tilgjengelig etter tilkobling mellom CPA og telefonen. Det gjør det mulig å visualisere mikropartikkelkonsentrasjonsverdiene for PM1, PM2.5 og PM10, i μg / m3. Indeksen for luftkvalitet er AQI, representert med et tall og et bokstavelig uttrykk, i henhold til definisjonstabellen for AQI -indeksen. Det er også batterimåleren.

En seksjon er dedikert til automatisk kontroll av utgangen fra kontrollen til CPA, under navnet Fan Configuration. Etter ":" i seksjonstittelen vises gjeldende modus (Automatisk, Start, Stopp). På basen vil denne utgangen styre en luftrenseanordning (vifte = vifte). Det er dermed mulig å tvinge på eller av, eller la den stå i automatisk modus med en tur når luften overstiger en AQI -indeks på 50.

En seksjon er dedikert til måling av "Measure config". Etter at ":" er angitt gjeldende modus (forts., Periodisk 5min, 15min, 30min, 1t, stopp). Det er dermed mulig å foreta målinger kontinuerlig (faktisk er prøvetakingsperioden nær 2 sekunder), eller hver 5., 15., 30. minutt, 1 time eller stoppe prøvetaking.

Seksjonen "Visningsmodus" lar deg velge hvordan informasjonen (alle de som er tilgjengelige på webgrensesnittet) skal vises på esken via flerfargede lysdioder. Etter ":" indikeres gjeldende modus (Kompilert, PM1.0, PM2.5, PM10). Hvert trykk på "Display Mode" bytter fra en visningsmodus til en annen i følgende rekkefølge:

• Kompilert
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

Trinn 8: Nettgrensesnitt 2/4

Betydningen av LED -fargen i "Kompilert" -modus er som følger: Batterinivå:

• > 30% = grønn
• > 10% og <30%: oransje
• <10% = rød

Minne nivå:

• > 30% = grønn
• > 10% og <30%: oransje
• <10% = rød

Kontrollutgang:

• Høy effekt: grønn
• Lav effekt: rød
• Automatisk kontrollmodus: blå

Trinn 9: Nettgrensesnitt 3/4

Utgang PM1.0, PM2.5 og PM10: Fargen på LED -en er den som tilsvarer fargetabellen til AQI -indeksen. Betydningen av fargen på de 10 lysdiodene i "PM1.0, PM2.5, PM10" -modus er som følger:

• Fargen på lysdiodene representerer nivået av luftforurensning som angitt i tabellen til AQI -indeksen. For eksempel, hvis lysdiodene er røde, betyr det at forurensningsnivået er dårlig for helsen.
• Antall lysdioder lyser verdien av AQI -indeksen for den aktuelle fargen, som angitt i tabellen til AQI -indeksen. For eksempel, hvis det bare er én grønn lysdiode på 10, er indeksen 1/10 av maksimal grønn indeks, dvs. 50/10 = 5. Hvis 5 grønne lysdioder på 10, er verdien 50 / 10x5 = 25. Hvis 5 lilla lysdioder lyser, verdien er (300-201) /10x5+201=250.5.
• Hver gang du trykker på trykknappen, blinker en av de fire lysdiodene til høyre oransje. Den indikerer hvilken som er valgt visningsmodus:

Trinn 10: Webgrensesnitt 4/4

"Gjenværende data" -delen angir gjenværende lagringsplass for lagring av målingene. Etter ":" indikeres de resterende %. Ved å trykke på knappen "slett minne" slettes minnet. Ved å trykke på "nedlasting" -knappen starter overføringen av prøvene til PC -en. På slutten av webgrensesnittet vises tabellen til AQI -indeksen.

Trinn 11: Komme i gang

1. Sett På / Av -bryteren i På -posisjon.
2. En regnbue av lysdioder ser ut for å sikre at alle lysdiodene fungerer … og da er det pent.
3. De turkise lysdiodene lyser etter hverandre. Dette gjør at partikkelsensoren kan initialiseres.
4. En av LED -visningsmodusene vises.
5. På telefonen eller PC-en velger du Wifi-nettverket som begynner med "AQI_I3D-"
6. Skriv inn koden "AQI_index"
7. Åpne for eksempel Google og skriv inn adresselinjen: 192.168.4.1
8. Websiden vises

Videoen

Trinn 12: Overføring av data til PC -en

For å overføre dataene fra esken til PC -en må du:

1. Koble en mikro -USB -kabel / seriell lenke (5v spenningsnivå) til USB -PC.
2. Åpne en seriell terminal på PCen og konfigurer den som følger: 9600 BAUDS, 1 stoppbit, paritet INGEN, 1 startbit.
3. Bytt mikrobryteren "aktiver dataopplasting"
4. Trykk på "Last ned" på grensesnittet
5. På den serielle terminalen, vent på slutten av overføringen og kopier dataene.
6. Sett mikrobryteren "aktiver dataopplasting" til den opprinnelige posisjonen

Hvis CAP ser ut til ikke å fungere, er det mulig at bryteren ikke settes på plass igjen.

Trinn 13: Standby mellom prøvetakingsfasen

I prøvetakingsmodusene 5 minutter, 15 minutter, 30 minutter og 1 time går sovemaskinen automatisk i dvale etter å ha tatt måleprøven og våkner ikke før 5, 15, 30 eller 60 minutter senere. Autonomien til CAP er dermed ekstremt økt.

Trinn 14: Tilbakestill til fabrikkmodus

I tilfelle der CAP har noen driftsproblemer, er det mulig å tilbakestille alle driftsparametere og starte CAP på en pålitelig måte. For det:

1. Slå av CAP Hold på trykknappen Tenn CAP.
2. LED -regnbuen vises
3. En turkis LED -stripe vises på mindre enn et sekund
4. Slå av CAP
5. CAP er nå tilbakestilt.

Trinn 15: Programmet under Arduino

Er tilgjengelig her

For å programmere kortet er det nødvendig:

1. Åpne Arduino på PCen
2. Konfigurer Arduino for ESP8266 -kortet
3. Koble UBS Micro USB / Serial Cable (3v3) mellom kortet og PCen
4. Bytt SW3 -knappen til "prgm"
5. Hold deg til "SW1" -knappen
6. Slå på enheten -> Enheten går inn i programmeringsmodus
7. Slipper "SW1"
8. Under Arduino, start programmeringen
9. Etter programmeringen, bytt "SW3" til "SW3"
10. Slå av og start enheten på nytt

Trinn 16: Elektriske diagrammer

Trinn 17: PCB

Trinn 18: Nomenklatur

Her er det

Trinn 19: Gjør det selv

Du vil gjøre det, ikke bekymre deg, jeg foreslår flere sett mulig, avhengig av budsjettet du vil sette

Besøk nettstedet mitt (fransk versjon tilgjengelig)

Trinn 20: Og mer …

Det neste trinnet er å knytte enheten til en ionisator. Slik at luften er forurenset, starter enheten ionisatoren. En ionisator tillater på en eller annen måte å slippe de fine partiklene på bakken. Den genererer negative elektroner som forbinder med omgivende gass og støv, og gjør sin positive elektriske ladning til en negativ ladning. Siden bakken og de fleste gjenstandene har en positiv ladning, tiltrekkes de negativt ladede partiklene av ionisatoren og fester seg til dem. Luften blir dermed renset. Ionisering av luften er også mange andre helsemessige fordeler. I dag fungerer ionisatoren. Denne presentasjonen vil bli gjenstand for en kommende blogg.