AirCitizen - ניטור איכות האוויר: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

שלום כולם

היום נלמד אותך כיצד לשחזר את הפרויקט שלנו: AirCitizen על ידי צוות AirCitizenPolytech!

--

מגיע מתוך 'OpenAir / מה האוויר שלך?' פרויקטים, פרויקט AirCitizen נועד לאפשר לאזרחים להעריך באופן פעיל את איכות סביבתם הקרובה ובפרט את האוויר שהם נושמים, על ידי הצעתם מ:

לִבנוֹת

לממש ב- "Fablabs" (מעבדות ייצור דיגיטליות) תחנות ניידות של מדידות סביבתיות המשלבות חיישנים בעלות נמוכה שונים (למשל טמפרטורה, לחות, לחץ, גז NOx, אוזון או חלקיקים PM10 ו- PM2.5).

מידה

בצע מדידות באתרו על מנת להדגיש את השונות המרחבית של המשתנים הסביבתיים: מצד אחד, במהלך קמפיינים נודדים בתמיכת גיאוגרפים-קלימטולוגים ומצד שני במקומות שונים המציגים הקשרים סביבתיים מגוונים.

לַחֲלוֹק

לתרום לשיפור הידע על ידי שיתוף מדידות אלה במאגר מידע סביבתי ובכך לאפשר מיפוי מקוון של זיהום אוויר.

--

הרעיון הוא ליצור תחנה אוטונומית שיכולה לאסוף נתוני סביבה ולשלוח אותם עם רשת SigFox ללוח מחוונים.

אז מצד אחד, נראה לכם כיצד לעצב את החומרה ומצד שני כיצד לבצע את חלק התוכנה.

שלב 1: חומרה

להלן הרכיבים שהחלטנו להשתמש בהם לעיצוב התחנה:

-STM32 NUCLEO -F303K8 -> למידע נוסף

-HPMA115S0 -XXX (חיישן חלקיקים PM2.5 & PM10) -> למידע נוסף

- SHT11 או SHT10 או STH15 או DHT11 (טמפרטורה ולחות יחסית) -> למידע נוסף

- MICS2714 (חיישן NO2, חיישן חנקן דו חמצני) -> למידע נוסף

- פאנל סולארי x2 (2W) -> למידע נוסף

- סוללה LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> למידע נוסף

- הרגולטור LiPo Rider Pro (106990008) -> למידע נוסף

- רישיון BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 -> למידע נוסף

- 7 נגדים (86, 6; 820; 1K; 1K; 4, 7K; 10K; 20K)

- קבל אחד (100nF)

- טרנזיסטור אחד (2N222).

! ! ! עליך להסיר את SB16 ו- SB18 מלוח הנוקלאו stm32 כדי למנוע הפרעות בין HPMA ל- SHT11!

בעיקרון, כך עליך לחבר רכיבים:

1. לרתך, במקביל, את הפאנלים הסולאריים.
2. חבר אותם ל- LiPo Rider Pro וחבר גם את הסוללה ל- LiPo Rider Pro.
3. כמו התמונה למעלה, חבר את כל האלמנטים ל- STM32. חבר רק חיישן טמפרטורה ולחות אחד לא 2! אל תשכח נגדים, הקבל והטרנזיסטור.
4. לבסוף, חבר את STM32 ל- LiPo Rider Pro באמצעות כבל USB.

השלב הבא הוא אלטרנטיבה לחוטית זו.

שלב 2: חומרה - PCB

החלטנו להשתמש ב- Autodesk Eagle לעיצוב הלוח המודפס (PCB).

אתה יכול לבחור לחבר DHT או SHT, בחרנו לעצב שתי טביעות אצבע עבור 2 חיישנים אלה על מנת לשנות את החיישן במידת הצורך.

בקובץ המצורף תוכלו להוריד את קבצי התפיסה של הנשר כך שתוכלו להכין אותם לבד.

אנו משתמשים בסיכה 5V של stm32 כדי לספק את המכשיר. בתצורה זו, רק הליבה stm32 מופעלת.

כך נוכל להשתמש במצב שינה עמוקה של ה- MCU המספק זרם שינה נמוך. במצב המתנה כל זרם השינה יורד מתחת ל- XXµA.

שלב 3: פרוטוקול LPWAN: תקשורת Sigfox

Sigfox הוא פרוטוקול LPWAN שנוצר על ידי חברת טלק צרפתית - SIGFOX

הוא מאפשר להתקנים מרוחקים להתחבר באמצעות טכנולוגיית פס צר במיוחד (UNB). רוב אלה ידרשו רק רוחב פס נמוך להעברת כמויות קטנות של נתונים. רשתות מסוגלות להתמודד עם כ -12 בתים בלבד להודעה ובמקביל לא יותר מ -140 הודעות לכל מכשיר ליום.

עבור יישומי IOT רבים, מערכות הטלפון הסלולרי המסורתיות מורכבות מכדי לאפשר הפעלה של צריכת חשמל נמוכה מאוד ויקרות מדי מכדי שיהיו ניתנות לביצוע עבור צמתים קטנים וזולים רבים … רשת והטכנולוגיה של SIGFOX מכוונים למכונה בעלות נמוכה למכונה אזורי יישום בהם נדרש כיסוי שטח רחב.

עבור AirCitizen, פורמט הנתונים שזוהו הוא פשוט וכמות הנתונים הנכונה לשימוש ב- Sigfox לתרגום הנתונים שזוהו מחיישנים לפלטפורמת IOT שלנו - ThingSpeak.

נציג את השימוש ב- Sigfox בשלבים הבאים.

שלב 4: תצורת תוכנה

לאחר מימוש המעגל שלנו, בואו נעבור לפיתוח המיקרו -בקר STM32 F303K8 שלנו.

ליתר פשטות, אתה יכול לבחור לתכנת בארדואינו.

שלב 1: אם עדיין לא התקנת את Arduino IDE, הורד והתקן אותו מקישור זה. הקפד לבחור את מערכת ההפעלה הנכונה שלך.

הקישור: הורד את Arduino

שלב 2: לאחר התקנת Arduino IDE פתח והורד את החבילות הנדרשות ללוח STM32. ניתן לעשות זאת על ידי בחירת קובץ -> העדפות.

שלב 3: לחיצה על העדפות תפתח את תיבת הדו -שיח המוצגת למטה. בתיבת הטקסט הנוספת של מנהל Boards הדבק את הקישור שלהלן:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

ולחץ על אישור.

שלב 4: כעת עבור אל כלי -> לוחות -> מנהל לוח. פעולה זו תפתח את תיבת הדו -שיח מנהל לוחות, תחפש "ליבות STM32" ותתקין את החבילה שמופיעה (חבילת STMicrolectronics).

שלב 5: לאחר החבילה הושלמה ההתקנה. עבור אל כלים וגלול מטה כדי למצוא את "סדרת Nucleo-32". לאחר מכן וודא שהגרסה היא "Nucleo F303K8" ושנה את שיטת ההעלאה ל- "STLink".

שלב 6: כעת, חבר את הלוח שלך למחשב ובדוק לאיזו יציאת COM הלוח מחובר באמצעות מנהל ההתקנים. לאחר מכן, בחר את אותו מספר יציאה בכלי-> יציאה.

כעת אתה מוכן לתכנת את STM32 F303K8 שלך עם Arduino!

שלב 5: תכנת את STM32 שלך

לאחר ביצוע התצורה, עליך לתכנת את בקר המיקרו שלך לאסוף ולשלוח נתונים.

שלב 1: בדוק את ההשפעה של קלט/פלט ומודד חותמת זמן בחלק "הגדר" של הקוד.

שלב 2: העלה את הקוד למעלה ל- stm32, פתח את הצג הטורי ואפס את המכשיר. פקודת "AT" אמורה להופיע על המסך, אם לא, בדוק את הצהרת הקלט/פלט.

תוכל לקבל מושג לגבי אמיתות הנתונים שלך על ידי התייעצות עם תקני החקיקה הצרפתית המצורפים.

בואו נעבור לתצורת לוח המחוונים.

שלב 6: ThingSpeak - 1

לפני שתגדיר כיצד להפנות נתונים מהתחנה שלנו לפלטפורמת ThingSpeak עליך ליצור חשבון ThingSpeak.

הרשמה: אתר ThingSpeak

שלב 1: כעת לחץ על "ערוץ חדש". פעולה זו תפתח טופס. הזן שם ותיאור (במידת הצורך).

צור שדה 5:

• שדה 1: pm2, 5
• שדה 2: pm10
• שדה 3: טמפרטורה
• שדה 4: לחות
• שדה 5: NO2

כותרות אלה לא יהיו כותרות התרשימים שלנו.

אם אתה צריך דוגמה, ראה תמונה למעלה.

אינך צריך למלא שדות נוספים אך זה יכול להיות מעניין אם תזין מיקום.

גלול מטה ו"שמור ערוץ ".

שלב 2: ערוץ תחנת AirCitizen.

כעת תוכל לראות דף עם 5 תרשימים. על ידי לחיצה על סמל העיפרון תוכל לשנות את המאפיינים של גרף.

התוצאה היא התמונה השנייה למעלה.

בשלב זה, גרפים אלה הם פרטיים. תוכל להפוך אותם לציבוריים לאחר שיתקבלו הנתונים.

שלב 3: לאחר הגדרת הגרפים שלך. עבור לכרטיסייה "מפתחות API". עיין בחלק בקשת ה- API וליתר דיוק בשדה הראשון, "עדכן עדכון ערוץ". שימו לב למפתח ה- API.

יהיה לך משהו כזה:

קבל

כעת תוכל לעבור לפרק הבא.

שלב 7: תקשורת בין מודול Sigfox לפלטפורמת ThingSpeak

לידיעתך, שים לב שלכל כרטיס מודול של Sigfox יש מספר ייחודי שנכתב על הכרטיס ומספר PAC.

כדי לקבל את הנתונים ב- ThingSpeak, עליך להפנות אותם.

הנתונים עוברים מהתחנה אל ה- backend של Sigfox ויופנו לשרת ThingSpeak.

עיין בתמונה הראשונה למעלה להסברים.

שלב 1: לא נסביר כיצד להירשם ל- Sigfox בגלל הדרכות רבות באינטרנט.

עבור אל ה- backend של Sigfox.

לחץ על "סוג התקן", לחץ על השורה של הערכה שלך ובחר "ערוך".

כעת, עבור אל הקטע "שיחות טלפון חוזרות" ולחץ על "חדש", "התקשרות מותאמות אישית".

שלב 2:

אתה אמור להיות בדף התצורה:

סוג: DATA ו- UPLINK

ערוץ: כתובת URL

שלח כפילות: אין

תצורת מטען מותאמת אישית: הגדר את מקור הנתונים והחליט על צורת הנתונים. כדאי לכתוב כך:

VarName:: סוג: NumberOfBits

במקרה זה, יש לנו 5 ערכים בשם pm25, pm10, טמפרטורה, לחות ו- NO2.

pm25:: int: 16 pm10:: int: 16 טמפרטורה:: int: 8 לחות:: uint: 8 NO2:: uint: 8

דפוס כתובת אתר: זהו התחביר. השתמש במפתח ה- API שנמצא בעבר והכנס אותו לאחר "api_key ="

api.thingspeak.com/update?api_key=XXXXXXXXXXXXXX&field1={customData#pm25}&field2={customData#pm10}&field3={customData#temperature}&field4={customData#humidity}&field5={customData#

השתמש בשיטת HTTP: GET

שלח SNI: ON

כותרות: אין

לחץ כעת על "אישור".

החזרה שלך לממשק ה- ThingSpeak מוגדרת כעת! (ייצוג בתמונה השנייה למעלה).

שלב 8: ThingSpeak - 2

כעת, אתה יכול להיות בררן יותר בשינוי הערכים המינימליים והמקסימום של הצירים.

במידת הצורך, לחץ על לוגו העיפרון בפינה השמאלית העליונה של הגרף.

ערכים אופייניים:

PM 2, 5 & PM 10 = ug/m^3

טמפרטורה = ° C

לחות = %

חנקן דו חמצני = עמודים לדקה

אמור להיות לך משהו כמו שתי התמונות למעלה.

אתה יכול גם להוסיף כמה יישומונים אחרים כמו "תצוגה מספרית" או "מד".

לבסוף, כדי להפוך את הערוץ שלך לציבורי, עבור לכרטיסייה "שיתוף" ובחר "שתף את תצוגת הערוץ עם כולם".

שלב 9: בונוס - ThingTweet ו- React

אופציונלי: ציוץ אם מתקיים תנאי!

שלב 1: צור חשבון טוויטר או השתמש בחשבון הטוויטר האישי שלך.

הרשמה - טוויטר

שלב 2: ב- Thingspeak, עבור אל "אפליקציות" ולאחר מכן לחץ על "ThingTweet".

קשר את חשבון הטוויטר שלך על ידי לחיצה על "קישור חשבון טוויטר".

שלב 3: כעת, חזור ל"אפליקציות "ולאחר מכן לחץ על" תגובה ".

צור תגובה חדשה על ידי לחיצה על "תגובה חדשה".

לדוגמא:

שם התגובה: טמפרטורה מעל 15 מעלות צלזיוס

סוג מצב: מספריים

תדירות הבדיקה: הכנסת נתונים

מצב, אם ערוץ:

שדה: 3 (טמפרטורה)

סימן: גדול מ

ערך: 15

פעולה: ThingTweet

ואז צייץ: הו! הטמפרטורה גדולה מ 15 מעלות צלזיוס

באמצעות חשבון טוויטר:

אפשרויות: הפעל פעולה בכל פעם שהתנאי מתקיים

לאחר מכן לחץ על "שמור תגובה".

כעת תצייץ אם התנאי מתקיים וניתן להגדיר תנאים רבים אחרים כמו בהתאם לרמת PM10.

שלב 10: הגיע תורך עכשיו

לבסוף, כעת יש לך את כל המרכיבים לשחזור תחנת AirCitizen משלך!

וידאו: אתה יכול לצפות בסרטון שבו אנו מציגים את עבודותינו.

פלטפורמת ThingSpeak שלנו: תחנת AirCitizenPolytech

--

תודה לך על תשומת הלב !

צוות AirCitizen Polytech

שלב 11: הפניה וביבליוגרפיה

https://www.sigfox.com/en