Draagbare mikropartikelteller PM1 PM2,5 PM10: 20 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Tans is lugbesoedeling alomteenwoordig en veral in ons stede. Groot stede is die hele jaar deur prooi en besoedelingsvlakke bereik soms (en dikwels vir sekere) vlakke wat baie gevaarlik is vir die menslike gesondheid. Kinders is uiters sensitief vir die kwaliteit van die lug wat hulle inasem. Hierdie besoedelde lug veroorsaak onder andere allergieprobleme. Die lug is besoedel buite ons huis, maar ook op die vlakke van die belangrikste tye, binne ons huise en motors. Die luggehalte vlak is beskikbaar op die volgende webwerf. Hierdie Chinese webwerf versamel al die luggehalte -metings van die sensors van die hele modus. Die luggehalte word opgestel volgens 'n AQI -indeks, wat van land tot land effens kan wissel. Hierdie dokument verduidelik hoe om hierdie indeks te bereken. Hierdie ander dokument is 'n begripsgids.

Om die kwaliteit van die lug wat ons inasem, te weet, waar ons ook al gaan en in reële tyd, het ek begin met die skep van 'n draagbare atmosferiese deeltjieteller (wat ons later CPA sal noem)., kan in die sak pas. Dit is geskep vir:

• Hou in die sak.
• Het 'n uitstekende selfstandige werking.
• Wees maklik om te verstaan
• Kan die metings op 'n rekenaar stoor.
• Om herlaaibaar te wees.
• Om toegang te verkry met u telefoon sonder die teenwoordigheid van die plaaslike netwerke van Wifi -kommunikasie.
• In staat wees om 'n lugsuiweringsapparaat te beheer as die besoedeling 'n sekere drempel oorskry.

Eienskappe

• Grootte: 65 x 57 x 23 mm
• Gemete deeltjies: PM1, PM2.5 en PM10
• Outonomie: tussen 3 uur en 'n paar weke, afhangende van die gekose werkingsmodus.
• Litium -ioon battery 3v7 - 680 mAh
• Mikro -USB -koppelvlak vir laai en data -oordrag.
• Geheue van 2038 metings (680 per tipe PMxx)
• Monstertydperk: deurlopend, 5min, 15min, 30min, 1h
• 3v3 opdraguitset volgens besoedelingsvlak.
• Veelkleurige LED -koppelvlak vir maklike verstaan
• Beheer koppelvlak op 'n rekenaar, tablet, telefoon (Android, iOS) via Wifi.

Stap 1: Die prototipes van die boks

Ek het begin dink aan die vorm wat ek die boks kan gee, geïnspireer deur moderne voorwerpe.

Hier is 'n paar getekende bokse.

Uiteindelik het ek die eenvoudigste sak en die kleinste gekies: kyk na die hooffoto op hierdie instruksies.

Stap 2: Kaartprototipes

Ek het al drie prototipe kaarte. Maar slegs 2 is hier sigbaar.

Die prototipes het dit moontlik gemaak om die 5V- en 3v3 -kragtoevoer te ontwikkel. Dit was moeilik om te ontwikkel, want ek moes die komponente vind om die nodige krag te kry om die WiFi -mikrobeheerder te begin (ESP8266 - 12). Die elektroniese laaigedeelte van die litium-ioonbattery was vinniger. Daarna het ek die ligging van die verskillende skakelaars en verbindings verskeie kere verander vir 'n goeie ergonomie van die toestel.

Stap 3: Die boks

Die LED's is sigbaar deur deursigtigheid deur die behuising. Die luginlate is aan die linkerkant van die kas. Aan die regterkant vind ons:

• Die knoppie om die vertoonmodus te kies.
• Die aan / af skakelaar.
• Die keerskakelaar om metings na die rekenaar oor te dra. Dit laat toe om te skakel tussen 'n seriële skakel tussen die ESP8266 en die deeltjesensor of tussen die ESP8266 en die mikro -USB -poort. Let op, as hierdie een nie goed geposisioneer is nie, is die kommunikasie tussen die elektroniese kaart en die sensor nie meer verseker nie en kan die GLB nie korrek begin nie.
• Die mikro -USB -aansluiting vir die herlaai van die battery of seriële protokoloordragmaatreëls.

Stap 4: Die sensor

Ek het twee verskillende sensors getoets. Die SDS011 V1.2 PM2.5 Lasersensor van Nova Fitness Co. Ltd. (doc) met die USB -seriële koppelvlak -sleutel.

Die ander sensor (metaalkas) is PMS7003M van PLANTOWER (doc).

Dit is die een wat ek in my geval gebruik. Dit is in staat om die konsentrasie van fyn deeltjies van minder as 1μm (PM1) te meet; minder as 2.5μm (PM2.5) en minder as 10μm (PM10). Die werking van die PSM7003M -sensor is soos volg: 'n laser verlig die stof van die lug. 'N Optiese sensor vang die laserlig op en genereer 'n elektriese sein wat eweredig is aan die tempo en grootte van stof in die lug.

Die kenmerke daarvan word getoon in die tabel met kenmerke.

Stap 5: Montering

Daar is net die plek van die battery aan die kant van die sensor.

Stap 6: Bediening

Die hart van die stelsel is die ESP8266 (tipe ESP-12F). Hierdie mikrobeheerder is toegerus met 'n Wifi -sender. Die ESP8266 is beskikbaar in verskeie variante. Die ESP8266 kommunikeer met die PMS7003 -sensor via seriële skakel. Dit herstel die deeltjie konsentrasie waardes en die aantal deeltjies. Dan bereken dit die indeks van kwaliteit AQI, as die modus van beheer van die uitset in "Outomaties" is en die besoedelingsvlak in PM2.5 hoër is as 50 (indeks van kwaliteit van die lug AQI PM2.5> 50), is die uitset hoog (3v3). Andersins is dit laag (0v). Die ESP8266 is opgestel in Access Point -> AP (Wifi point). Dit wil sê, dit word erken as 'n Wifi -terminale waarop die telefoon kan skakel. Die telefoon moet hierdie Wifi -terminale kies en die kode APPSK invoer ('n bietjie soos 'n WEP -kode van 'n ADSL -boks) om toegang daartoe te verkry. Die telefoon voer dan die IP -adres in om te bereik. Hier sal dit 192.168.4.1 wees. Dan word die webbladsy op die telefoon vertoon, waaruit u die boks beheer en die besoedelingswaardes visualiseer. Die APPSK -kode wat in die program gekonfigureer is, is "AQI_index". Die APPSK -kode kan deur die programmeerder gewysig word omdat dit vervat is in die program wat in die ESP8266 gelaai is. Die adres om die geïntegreerde webblad te laai, is: "192.168.4.1".

Die ESP8266 meet die batteryspanning. As dit onder sy limiet spanning is (3v2 = 0%), word die toestel in stand -by gestel. Die battery is 100% as die spanning 4v2 is.

Die ESP kan tot 2038 monsters van PM1, PM2.5 en PM10 deeltjie konsentrasie waarde stoor. Ongeveer 680 monsters per deeltjiegrootte. Hierdie metings kan afgelaai word deur 'n kabel met 'n USB / seriële omskakelaar aan te sluit en die oordrag via die ingeboude toepassing te begin. Die waardes van die oorgedra monsters word soos volg genormaliseer om geheue ruimte te bespaar:

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

Om die regte konsentrasiewaarde te vind, vermenigvuldig die waarde met 5 of 6, afhangende van die geval.

Stap 7: Webkoppelvlak 1/4

Sien die video van die webkoppelvlak

Dit is die koppelvlak wat beskikbaar is na verbinding tussen die CPA en die telefoon. Dit maak dit moontlik om die konsentrasiewaardes van mikropartikels vir PM1, PM2.5 en PM10 in μg / m3 te visualiseer. Die indeks van luggehalte is AQI, verteenwoordig deur 'n getal en 'n letterlike uitdrukking, volgens die definisie tabel van die AQI indeks. Daar is ook 'n batterymeter.

'N Gedeelte word toegewy aan die outomatiese beheer van die uitvoer van die beheer van die CPA, onder die naam Fan Configuration. Na die ":" van die afdeling se titel word die huidige modus vertoon (outomaties, begin, stop). Aan die basis sou hierdie uitset 'n lugsuiweringsapparaat (waaier = waaier) beheer. Dit is dus moontlik om aan of af te skakel, of dit in 'n outomatiese modus te laat as die lug 'n AQI -indeks van 50 oorskry.

'N Gedeelte word gewy aan die meting van "Meet config". Na die ":" word die huidige modus aangedui (vervolg, periodiek 5min, 15min, 30min, 1h, stop). Dit is dus moontlik om voortdurend metings te doen (in werklikheid is die monsternemingstydperk byna 2 sekondes), of elke 5, 15, 30 minute, 1 uur, of om die monsterneming te stop.

In die afdeling "Vertoonmodus" kan u kies hoe die inligting (alles wat op die webkoppelvlak beskikbaar is) op die kassie via veelkleurige LED's vertoon word. Na die ":" word die huidige modus aangedui (saamgestel, PM1.0, PM2.5, PM10). Elke druk op die "vertoonmodus" skakel in die volgende volgorde oor van een vertoonmodus na 'n ander:

• Opgestel
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

Stap 8: Webkoppelvlak 2/4

Die betekenis van die LED -kleur in die "saamgestelde" modus is soos volg: Batteryniveau:

• > 30% = groen
• > 10% en <30%: oranje
• <10% = rooi

Geheue vlak:

• > 30% = groen
• > 10% en <30%: oranje
• <10% = rooi

Beheer uitset:

• Hoë uitset: groen
• Lae uitset: rooi
• Outomatiese beheermodus: blou

Stap 9: Webkoppelvlak 3/4

Uitset PM1.0, PM2.5 en PM10: Die kleur van die LED is dié wat ooreenstem met die kleurtabel van die AQI -indeks. Die betekenis van die kleur van die 10 LED's in die modus "PM1.0, PM2.5, PM10" is soos volg:

• Die kleur van die LED's verteenwoordig die vlak van lugbesoedeling soos aangedui in die tabel van die AQI -indeks. As die LED's byvoorbeeld rooi is, beteken dit dat die besoedelingsvlak sleg is vir die gesondheid.
• Die aantal LED's wat aangesteek word, verteenwoordig die waarde van die AQI -indeks vir die betrokke kleur, soos aangedui in die tabel van die AQI -indeks. Byvoorbeeld, as daar slegs een groen LED op 10 is, is die indeks 1/10 van die maksimum groen indeks, dit wil sê 50/10 = 5. As 5 groen LED's op 10 is, is die waarde 50 / 10x5 = 25. As 5 pers LED's brand, die waarde is (300-201) /10x5+201=250.5.
• Elke keer as die drukknop ingedruk word, flikker een van die 4 LED's aan die regterkant oranje. Dit dui aan watter die gekose vertoonmodus is:

Stap 10: Webinterface 4/4

Die gedeelte "Oorblywende data" dui die oorblywende geheue spasie aan om die metings te stoor. Na die ":" word die oorblywende %aangedui. As u op die knoppie "skoon geheue" druk, word die geheue uitgevee. Deur op die aflaai -knoppie te druk, begin die oordrag van die monsters na die rekenaar. Aan die einde van die webkoppelvlak word die tabel van die AQI -indeks vertoon.

Stap 11: Aan die gang

1. Skakel die aan / uit -skakelaar na die aan -posisie.
2. 'N Reënboog met LED's verskyn om seker te maak dat al die LED's werk … en dan is dit mooi.
3. Die turkoois LED's brand een na die ander. Dit laat die deeltjiesensor tyd toe om te begin.
4. Een van die LED -vertoonmodusse verskyn.
5. Kies op die telefoon of rekenaar die Wifi-netwerk wat begin met "AQI_I3D-"
6. Voer die kode "AQI_index" in
7. Maak byvoorbeeld Google oop en tik die adresbalk in: 192.168.4.1
8. Die webbladsy word vertoon

Die video

Stap 12: Oordrag van data na die rekenaar

Om die data uit die boks na die rekenaar oor te dra, moet u:

1. Koppel 'n mikro -USB -kabel / seriële skakel (5v spanningsvlak) aan 'n USB -rekenaar.
2. Maak 'n seriële terminale op die rekenaar oop en stel dit soos volg op: 9600 BAUDS, 1 stopbit, pariteit NONE, 1 startbit.
3. Skakel die mikroskakelaar "aktiveer oplaai van data"
4. Druk op die koppelvlak "Download"
5. Wag op die seriële terminale tot die einde van die oordrag en kopieer die data.
6. Skakel die mikroskakelaar "aktiveer data -oplaai" na die oorspronklike posisie

As die CAP blykbaar nie werk nie, is die moontlikheid dat die skakelaar nie weer in plek is nie.

Stap 13: Standby tussen monsternemingsfase

In die 5 min, 15 min, 30 min en 1 uur monsterneming gaan die CAP outomaties in die slaap nadat hy die meetmonster geneem het en word dit eers 5, 15, 30 of 60 minute later wakker. Die outonomie van die GLB word dus uiters verhoog.

Stap 14: Stel terug na die fabrieksmodus

As die CAP 'n paar probleme ondervind, is dit moontlik om alle bedryfsparameters terug te stel en die CAP betroubaar weer te begin. Vir dit:

1. Skakel die CAP af. Bly op die drukknop. Steek die CAP aan.
2. Die reënboog van LED verskyn
3. 'N Turkoois LED -strook verskyn binne minder as 'n sekonde
4. Skakel die GLB af
5. Die GLB is nou herstel.

Stap 15: Die program onder Arduino

Is hier beskikbaar

Om die kaart te programmeer, is dit nodig:

1. Maak Arduino oop op die rekenaar
2. Stel Arduino op vir die ESP8266 -bord
3. Koppel die UBS mikro -USB / seriële kabel (3v3) tussen die kaart en die rekenaar
4. Skakel die SW3 -knoppie na "prgm"
5. Bly op die "SW1" -knoppie
6. Skakel die toestel aan -> Die toestel gaan na die programmeermodus
7. Stel "SW1" vry
8. Begin onder Arduino, met die programmering
9. Skakel "SW3" na "SW3" na die programmering
10. Skakel af en herbegin die toestel

Stap 16: Elektriese diagramme

Stap 17: PCB

Stap 18: Nomenklatuur

Hier is dit

Stap 19: Doen dit self

U wil dit doen, geen probleem nie; ek stel verskeie kits voor, afhangende van die begroting wat u wil plaas

Besoek my webwerf (Franse weergawe beskikbaar)

Stap 20: En meer …

Die volgende stap is om die toestel aan 'n ionisator te koppel. Sodat die lug besoedel word, begin die toestel die ionisator, 'n ionisator laat die fyn deeltjies op die een of ander manier op die grond val. Dit genereer negatiewe elektrone wat met omliggende gas en stof assosieer, wat hul positiewe elektriese lading in 'n negatiewe lading verander. Aangesien die grond en die meeste voorwerpe 'n positiewe lading het, word die negatief gelaaide deeltjies deur die ionisator aangetrek en hou hulle daarby vas. Die lug word dus skoongemaak. Die ionisering van die lug is ook baie ander voordele vir die gesondheid. Vandag werk die ionisator. Hierdie aanbieding sal die onderwerp van 'n komende blog wees.