Kaunter Zarah Mikro Mudah Alih PM1 PM2.5 PM10: 20 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Pada masa kini, pencemaran udara ada di mana-mana dan lebih-lebih lagi di bandar-bandar kita. Bandar-bandar besar menjadi mangsa sepanjang tahun dengan tahap pencemaran kadang-kadang mencecah (dan selalunya pasti) tahap sangat berbahaya bagi kesihatan manusia. Kanak-kanak sangat peka terhadap kualiti udara yang mereka hirup. Udara yang tercemar ini membawa kepada mereka, antara lain masalah alergi. Udara tercemar di luar rumah kita, tetapi juga pada tahap masa yang paling penting, di dalam rumah dan kereta kita. Tahap kualiti udara boleh didapati di laman web berikut. Laman web Cina ini mengumpulkan semua pengukuran kualiti udara sensor keseluruhan mod. Tahap kualiti udara diformat mengikut indeks AQI, yang mungkin sedikit berbeza dari satu negara ke negara lain. Dokumen ini menerangkan cara mengira indeks ini. Dokumen lain ini adalah panduan pemahaman.

Untuk mengetahui kualiti udara yang kita hirup, ke mana sahaja kita pergi dan dalam masa nyata, saya akan membuat kaunter zarah atmosfera mudah alih (yang akan kita sebut CPA kemudian)., mampu masuk ke dalam poket. Ia dibuat untuk:

• Pegang di dalam poket.
• Mempunyai autonomi operasi yang hebat.
• Mudah difahami
• Boleh menyimpan ukuran di PC.
• Untuk dicas semula.
• Untuk dapat mengaksesnya dengan telefon anda tanpa adanya rangkaian komunikasi Wifi tempatan.
• Dapat mengawal alat pembersih udara jika pencemaran melebihi ambang tertentu.

Ciri-ciri

• Saiz: 65x57x23mm
• Zarah terukur: PM1, PM2.5 dan PM10
• Autonomi: antara 3 jam dan beberapa minggu bergantung pada mod operasi yang dipilih.
• Bateri ion litium 3v7 - 680 mAh
• Antara muka USB mikro untuk pengecasan dan pemindahan data.
• Memori 2038 ukuran (680 setiap jenis PMxx)
• Tempoh persampelan: berterusan, 5min, 15min, 30min, 1h
• Output arahan 3v3 mengikut tahap pencemaran.
• Antara muka LED pelbagai warna untuk kemudahan memahami
• Kawal antara muka pada PC, tablet, telefon (Android, iOS) melalui Wifi.

Langkah 1: Prototaip Kotak

Saya bermula dengan memikirkan bentuk yang boleh saya berikan pada kotak itu, yang diilhamkan oleh reka bentuk objek moden.

Berikut adalah beberapa kotak yang dilukis.

Pada akhirnya, saya memilih kes paling mudah untuk dibuat dan yang terkecil: lihat foto utama pada arahan ini.

Langkah 2: Prototaip Kad

Saya mempunyai semua 3 kad prototaip. Tetapi hanya 2 yang dapat dilihat di sini.

Prototaip telah memungkinkan untuk mengembangkan bekalan kuasa 5V dan 3v3. Ini sukar untuk dikembangkan kerana saya harus mencari komponen untuk mendapatkan kuasa yang diperlukan untuk memulakan mikrokontroler WiFi (ESP8266 - 12). Bahagian pengecasan elektronik bateri Lithium-ion lebih cepat dikendalikan. Selepas itu, saya menukar beberapa kali suis dan penyambung lokasi untuk ergonomi peranti yang baik.

Langkah 3: Kotak

LED dapat dilihat dengan telus melalui perumahan. Saluran masuk udara berada di sebelah kiri casing. Di sebelah kanan kita dapati:

• Butang pemilihan mod paparan.
• Suis hidup / mati.
• Suis pemilihan untuk memindahkan ukuran ke PC. Ia membolehkan beralih antara pautan bersiri antara ESP8266 dan sensor zarah atau antara ESP8266 dan port USB mikro. Perhatian, jika yang satu ini tidak berada di kedudukan yang baik, komunikasi antara kad elektronik dan sensor tidak akan terjamin lagi dan CAP tidak dapat memulakan dengan betul.
• Soket USB mikro untuk mengisi semula bateri atau langkah-langkah pemindahan protokol bersiri.

Langkah 4: Sensor

Saya menguji dua sensor yang berbeza. Sensor Laser SDS011 V1.2 PM2.5 dari Nova Fitness Co. Ltd. (doc) dengan kunci antara muka siri usb.

Sensor lain (sarung logam) adalah PMS7003M dari PLANTOWER (doc).

Inilah yang saya gunakan dalam kes saya. Ia dapat mengukur kepekatan zarah halus kurang dari 1μm (PM1); kurang daripada 2.5μm (PM2.5) dan kurang dari 10μm (PM10). Prinsip operasi sensor PSM7003M adalah seperti berikut: laser menerangi debu udara. Sensor optik menangkap cahaya laser dan menghasilkan isyarat elektrik yang sebanding dengan kadar dan ukuran debu di udara.

Ciri-cirinya ditunjukkan dalam jadual ciri.

Langkah 5: Pemasangan

Hanya ada tempat bateri di sisi sensor.

Langkah 6: Operasi

Inti sistem adalah ESP8266 (jenis ESP-12F). Mikrokontroler ini dilengkapi dengan pemancar Wifi. ESP8266 boleh didapati dalam beberapa varian. ESP8266 berkomunikasi dengan sensor PMS7003 melalui pautan bersiri. Ia mengembalikan nilai kepekatan zarah dan bilangan zarah. Kemudian, ia mengira indeks kualiti AQI, Jika mod kawalan output dalam "Automatik" dan tahap pencemaran pada PM2.5 lebih tinggi daripada 50 (indeks kualiti udara AQI PM2.5> 50), output ditetapkan tinggi (3v3). Jika tidak, ia ditetapkan rendah (0v). ESP8266 dikonfigurasi dalam Access Point -> AP (titik Wifi). Iaitu, ia dikenali sebagai terminal Wifi di mana telefon boleh disambungkan. Telefon mesti memilih terminal Wifi ini dan memasukkan kod APPSK (sedikit seperti kod WEP dari kotak ADSL) untuk mengaksesnya. Kemudian, telefon memasukkan alamat IP untuk dihubungi. Di sini akan menjadi 192.168.4.1. Kemudian, halaman web dipaparkan di telefon, dari mana satu mengendalikan kotak dan membayangkan nilai-nilai pencemaran. Kod APPSK yang dikonfigurasi dalam program ini adalah "AQI_index". Kod APPSK dapat diubah suai oleh pengaturcara kerana terkandung dalam program yang dimuat dalam ESP8266. Alamat untuk memuatkan laman web bersepadu ialah: "192.168.4.1".

ESP8266 mengukur voltan bateri. Sekiranya ia berada di bawah voltan hadnya (3v2 = 0%), peranti akan siap. Bateri 100% apabila voltan 4v2.

ESP boleh menyimpan sehingga 2038 sampel nilai kepekatan zarah PM1, PM2.5 dan PM10. Lebih kurang 680 sampel setiap ukuran zarah. Pengukuran ini boleh dimuat turun dengan menyambungkan kabel yang dilengkapi dengan USB / Serial converter dan melancarkan pemindahan melalui aplikasi tertanam. Nilai sampel yang dipindahkan dinormalisasi seperti berikut untuk menjimatkan ruang memori:

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

Untuk mencari nilai kepekatan yang tepat, kemudian kalikan nilainya dengan 5 atau 6 bergantung pada kesnya.

Langkah 7: Antara Muka Web 1/4

Lihat video antara muka web

Ia adalah antara muka yang tersedia setelah sambungan antara CPA dan telefon. Ia memungkinkan untuk memvisualisasikan nilai kepekatan mikropartikel untuk PM1, PM2.5 dan PM10, dalam μg / m3. Indeks kualiti udara adalah AQI, diwakili oleh bilangan dan ungkapan literal, menurut jadual definisi indeks AQI. Terdapat juga tolok bateri.

Bahagian dikhaskan untuk kawalan automatik output kawalan CPA, dengan nama Konfigurasi Kipas. Selepas ":" tajuk bahagian, mod semasa akan ditampilkan (Automatik, Mula, Berhenti). Di pangkalan, output ini akan mengawal alat pembersih udara (kipas = kipas). Oleh itu, adalah mungkin untuk memaksa atau mematikan, atau membiarkannya dalam mod automatik dengan perjalanan ketika udara melebihi indeks AQI 50.

Bahagian dikhaskan untuk pengukuran "Measure config". Setelah ":" ditunjukkan mod semasa (bersambung, berkala 5min, 15min, 30min, 1h, stop). Oleh itu, adalah mungkin untuk melakukan pengukuran secara berterusan (sebenarnya tempoh pengambilan sampel mendekati 2 saat), atau setiap 5, 15, 30 min, 1 jam, atau berhenti mengambil sampel.

Bahagian "Mode Paparan" memungkinkan untuk memilih bagaimana informasi (semua yang ada di antara muka web) akan ditampilkan di kotak melalui LED pelbagai warna. Setelah ":" ditunjukkan mod semasa (Disusun, PM1.0, PM2.5, PM10). Setiap tekan "Mode Paparan" beralih dari satu mod paparan ke mod yang lain dalam urutan berikut:

• Disusun
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

Langkah 8: Antara Muka Web 2/4

Maksud warna LED dalam mod "Disusun" adalah seperti berikut: Tahap bateri:

• > 30% = hijau
• > 10% dan <30%: oren
• <10% = merah

Tahap ingatan:

• > 30% = hijau
• > 10% dan <30%: oren
• <10% = merah

Keluaran kawalan:

• Keluaran tinggi: hijau
• Keluaran rendah: merah
• Mod kawalan automatik: biru

Langkah 9: Antara Muka Web 3/4

Keluaran PM1.0, PM2.5 dan PM10: Warna LED adalah yang sesuai dengan jadual warna indeks AQI. Makna warna 10 LED dalam mod "PM1.0, PM2.5, PM10" adalah seperti berikut:

• Warna LED mewakili tahap pencemaran udara seperti yang ditunjukkan dalam jadual indeks AQI. Contohnya, jika LED berwarna merah, ini bermaksud tahap pencemaran buruk bagi kesihatan.
• Jumlah LED menyala mewakili nilai indeks AQI untuk warna yang dimaksud, seperti yang ditunjukkan dalam tabel indeks AQI. Contohnya, jika hanya ada satu LED hijau pada 10, indeksnya adalah 1/10 daripada indeks hijau maksimum, iaitu 50/10 = 5. Sekiranya 5 LED hijau pada 10, nilainya adalah 50 / 10x5 = 25. Sekiranya 5 LED ungu menyala, nilainya adalah (300-201) /10x5+201=250.5.
• Setiap kali butang tekan ditekan, salah satu daripada 4 LED di sebelah kanan berkedip oren. Ini menunjukkan mod paparan mana yang dipilih:

Langkah 10: Antara Muka Web 4/4

Bahagian "Sisa Data" menunjukkan ruang memori yang tersisa untuk menyimpan pengukuran. Selepas ":" ditunjukkan% yang tinggal. Menekan butang "kosongkan memori" akan menghapuskan memori. Menekan butang "muat turun" memulakan pemindahan sampel ke PC. Pada akhir antara muka web, jadual indeks AQI dipaparkan.

Langkah 11: Bermula

1. Tukar suis Hidup / Mati ke kedudukan Hidup.
2. Pelangi LED muncul untuk memastikan semua LED berfungsi…. dan ia cantik.
3. LED turquoise menyala satu demi satu. Ini membolehkan masa sensor zarah bermula.
4. Salah satu mod paparan LED muncul.
5. Di telefon atau PC, pilih rangkaian Wifi bermula dengan "AQI_I3D-"
6. Masukkan kod "AQI_index"
7. Buka misalnya Google dan taipkan bar alamat: 192.168.4.1
8. Halaman web dipaparkan

Video itu

Langkah 12: Pemindahan Data ke PC

Untuk memindahkan data dari kotak ke PC, anda mesti:

1. Sambungkan kabel mikro USB / pautan bersiri (tahap voltan 5v) ke PC USB.
2. Buka terminal bersiri pada PC dan konfigurasikannya seperti berikut: 9600 BAUDS, 1 stop bit, parity TIADA, 1 bit permulaan.
3. Tukar suis mikro "aktifkan muat naik data"
4. Pada antara muka, tekan "Muat turun"
5. Di terminal bersiri, tunggu sehingga akhir pemindahan dan salin data.
6. Tukar suis mikro "aktifkan muat naik data" ke kedudukan asal

Sekiranya CAP nampaknya tidak berfungsi, kemungkinan suis tidak dipasang kembali.

Langkah 13: Bersedia Antara Fasa Persampelan

Dalam mod pensampelan 5min, 15min, 30min, dan 1h, CAP secara automatik tidur setelah mengambil sampel pengukurannya dan tidak bangun sehingga 5, 15, 30, atau 60 minit kemudian. Oleh itu, autonomi CAP sangat meningkat.

Langkah 14: Tetapkan semula ke Mod Kilang

Sekiranya CAP mempunyai beberapa masalah operasi, adalah mungkin untuk menetapkan semula semua parameter operasi dan memulakan semula CAP dengan pasti. Untuk itu:

1. Matikan CAP Tetap pada butang tekan Ringankan CAP.
2. Pelangi LED muncul
3. Jalur LED turquoise muncul dalam masa kurang dari satu saat
4. Matikan CAP
5. CAP kini ditetapkan semula.

Langkah 15: Program Di Bawah Arduino

Terdapat di sini

Untuk memprogram kad, perlu:

1. Buka Arduino di PC
2. Konfigurasikan Arduino untuk papan ESP8266
3. Sambungkan UBS Micro USB / Serial Cable (3v3) antara kad dan PC
4. Togol butang SW3 ke "prgm"
5. Kekal pada butang "SW1"
6. Hidupkan peranti -> Peranti memasuki mod pengaturcaraan
7. Melancarkan "SW1"
8. Di bawah Arduino, mulakan pengaturcaraan
9. Setelah akhir pengaturcaraan, tukar "SW3" ke "SW3"
10. Matikan dan mulakan semula peranti

Langkah 16: Gambarajah Elektrik

Langkah 17: PCB

Langkah 18: Tatanama

Ini dia

Langkah 19: Lakukan Sendiri

Anda mahu melakukannya, jangan risau, saya mencadangkan beberapa kit mungkin bergantung pada anggaran yang ingin anda letakkan

Lawati laman web saya (versi perancis tersedia)

Langkah 20: Dan Lagi …

Langkah seterusnya adalah mengaitkan peranti dengan pengion. Agar udara tercemar, peranti memulakan pengion, Alat pengion memungkinkan untuk menjatuhkan zarah halus ke tanah. Ia menghasilkan elektron negatif yang bersekutu dengan gas dan habuk sekitarnya, menjadikan muatan elektrik positifnya menjadi muatan negatif. Oleh kerana tanah dan kebanyakan objek mempunyai muatan positif, zarah-zarah bermuatan negatif oleh ionizer tertarik dan melekat padanya. Oleh itu, udara dibersihkan. Pengionan udara juga banyak faedah kesihatan yang lain. Hari ini, pengion berfungsi. Pembentangan ini akan menjadi tajuk blog yang akan datang.