Airduino: צג איכות אוויר נייד: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

ברוכים הבאים לפרויקט שלי, איירדואינו. שמי רובי ברינס. אני לומד טכנולוגיית מולטימדיה ותקשורת בהאווסט שבקורטרייך, בלגיה. בסוף הסמסטר השני, עלינו לייצר מכשיר IoT, וזו דרך מצוינת לחבר את כל כישורי הפיתוח שנרכשו בעבר כדי ליצור משהו שימושי. הפרויקט שלי הוא צג איכות אוויר נייד בשם Airduino. הוא מודד את ריכוז החומר החלקיקי באוויר ואז מחשב את ה- AQI (מדד איכות האוויר). ניתן להשתמש ב- AQI זה לקביעת הסיכונים הבריאותיים הנגרמים כתוצאה מהריכוז הנמדד של חלקיקים באוויר, ומהצעדים שעליהם לנקוט על ידי הממשלות המקומיות כדי להגן על אזרחיהן מפני סיכונים בריאותיים אלה.

כמו כן, חשוב לציין כי המכשיר נייד. נכון לעכשיו, ישנם אלפי התקנים לניטור איכות אוויר סטטי בכל רחבי אירופה. יש להם חיסרון מאסיבי מבחינתם מכיוון שלא ניתן להעביר אותם מחדש לאחר שהמוצר מקוון. מכשיר נייד מאפשר מדידת איכות האוויר במספר מיקומים, ואפילו תוך כדי תנועה (סגנון תצוגת רחוב של גוגל). הוא תומך גם בתכונות אחרות, המזהה בעיות קטנות של איכות האוויר המקומית (כמו רחוב מאוורר לא טוב) למשל. מתן ערך רב כל כך באריזה קטנה הוא מה שהופך את הפרויקט למרגש.

השתמשתי ב- Arduino MKR GSM1400 לפרויקט זה. זהו לוח Arduino רשמי עם מודול u-blox המאפשר תקשורת סלולרית 3G. Airduino יכולה לדחוף נתונים שנאספו לשרת בכל עת ומכל מקום. כמו כן, מודול GPS מאפשר למכשיר לאתר את עצמו ולמקם את המדידות.

כדי למדוד את ריכוז ה- PM (חומר חלקיק), השתמשתי בהתקנת חיישן אופטי. החיישן וקרן האור יושבים בזווית זה לזה. כאשר חלקיקים עוברים מול האור, מעט אור מוחזר לעבר החיישן. החיישן רושם דופק כל עוד החלקיק מחזיר אור לחיישן. אם האוויר נע במהירות עקבית, אורך הדופק הזה מאפשר לנו לאמוד את קוטר החלקיק. סוגים אלה של חיישנים מציעים דרך די זולה למדידת PM. חשוב גם לציין שאני מודד שני סוגים שונים של PM; חומר חלקיקי שקוטרו קטן מ- 10 מיקרון (PM10), וקוטרו קטן מ- 2.5 מיקרון (PM2, 5). הסיבה לכך שהם נבדלים היא שככל שחומרים חלקיקים הופכים קטנים יותר, הסיכונים הבריאותיים הופכים גדולים יותר. חלקיקים קטנים יותר יחדרו לריאות עמוק יותר, מה שעלול לגרום יותר נזק. ריכוז גבוה של PM2, 5 יחייב, אפוא, אמצעים נוספים או שונים מאשר ברמה גבוהה של PM10.

אני אראה לך שלב אחר שלב כיצד יצרתי מכשיר זה בפוסט Instructables זה

שלב 1: איסוף החלקים

ראשית כל, עלינו לוודא שיש ברשותנו את כל החלקים הנדרשים ליצירת פרויקט זה. להלן תוכל למצוא רשימה של כל הרכיבים בהם השתמשתי. תוכל גם להוריד רשימה מפורטת יותר של כל הרכיבים מתחת לשלב זה.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Raspberry pi 3 + 16GB מיקרו SD כרטיס
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• טרנזיסטור BD648
• 2 x פי-מאוורר
• נגד 100 אוהם
• כבלי מגשר
• 3.7V סוללת Li-Po נטענת אדאפרוט
• אנטנת GSM דו קוטבית
• אנטנת GPS פסיבית

בסך הכל הוצאתי בסביבות 250 אירו על חלקים אלה. זה בהחלט לא הפרויקט הזול ביותר.

שלב 2: יצירת המעגל

תכננתי PCB (מעגל מודפס) לפרויקט זה בנשר. אתה יכול להוריד את קבצי kerber (קבצים שנותנים הוראות למכונה שתבנה את ה- PCB) מתחת לשלב זה. לאחר מכן תוכל לשלוח קבצים אלה ליצרן PCB. אני ממליץ בחום על JLCPCB. כאשר אתה מקבל את הלוחות שלך אתה יכול בקלות להלחם את הרכיבים אליהם באמצעות סכמטי החשמל לעיל.

שלב 3: ייבוא מסד הנתונים

עכשיו הגיע הזמן ליצור את מסד הנתונים sql שבו נשמור את הנתונים הנמדדים.

אני אוסיף dump של sql מתחת לשלב זה. יהיה עליך להתקין mysql ב- pi פטל ולאחר מכן לייבא את המזבלה. פעולה זו תיצור עבורך את מסד הנתונים, המשתמשים והטבלאות.

אתה יכול לעשות זאת באמצעות לקוח mysql. אני ממליץ בחום על שולחן העבודה של MYSQL. הקישור יעזור לך להתקין mysql ולייבא את dump dump.

שלב 4: התקנת הקוד

אתה יכול למצוא את הקוד ב- github שלי או להוריד את הקובץ המצורף לשלב זה.

אתה תהיה חייב:

התקן אפאצ'י על פטל הפאי והכנס את קבצי החזית לתיקיית השורש. לאחר מכן הממשק יהיה נגיש ברשת המקומית שלך

• התקן את כל חבילות הפייתון המיובאות לאפליקציית ה- backend. לאחר מכן תוכל להפעיל את קוד ה- backend עם מתורגמן הפיתון הראשי שלך או קוד וירטואלי.
• העבר את יציאת 5000 הפאי שלך כך שהארדואינו יוכל לתקשר עם הקצה האחורי.
• העלה את קוד הארדואינו לארדואינים. הקפד לשנות את כתובות ה- IP ואת פרטי מפעיל הרשת של כרטיס ה- SIM שלך.

שלב 5: בניית התיק

במקרה זה, הדבר החשוב ביותר הוא שהוא מאפשר זרימת אוויר טובה דרך המכשיר. זה כמובן נחוץ כדי להבטיח שהמידות המתבצעות במכשיר מייצגות את האוויר מחוץ למכשיר. מכיוון שהמכשיר מיועד לשימוש בחוץ, הוא גם חייב להיות הגן מפני גשם.

לשם כך יצרתי חורי אוויר בתחתית המארז. חורי האוויר מופרדים גם בתא שונה מהאלקטרוניקה. זה גורם לכך שהמים צריכים לעלות (מה שהם לא יכולים) כדי להגיע אל האלקטרוניקה. שמרתי על החורים ליציאת ה- USB של arduinos בגומי. כך שהוא חותם את עצמו כאשר הם אינם בשימוש.