מונה חלקיקי מיקרו נייד PM1 PM2.5 PM10: 20 שלבים (עם תמונות)

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

כיום זיהום האוויר קיים בכל מקום ובעיקר בערים שלנו. ערים גדולות טורפות כל השנה כאשר רמות הזיהום מגיעות לפעמים (ולעתים מסוימות) לרמות מסוכנות מאוד לבריאות האדם. ילדים רגישים במיוחד לאיכות האוויר שהם נושמים. האוויר המזוהם הזה מוביל אליהם, בין שאר בעיות האלרגיה. האוויר מזוהם מחוץ לביתנו, אך גם ברמות התקופות החשובות ביותר, בתוך בתינו ומכוניותינו. רמת איכות האוויר זמינה באתר הבא. אתר סיני זה אוסף את כל מדידות איכות האוויר של החיישנים של כל המצב. רמת איכות האוויר מעוצבת על פי מדד AQI, שעשוי להשתנות מעט ממדינה למדינה. מסמך זה מסביר כיצד לחשב מדד זה. מסמך אחר זה הוא מדריך הבנה.

על מנת לדעת את איכות האוויר שאנו נושמים, לאן שאנו הולכים ובזמן אמת, יצאתי ליצירת מונה חלקיקים אטמוספריים ניידים (שאנו נקרא להלן רו ח)., מסוגל להשתלב בכיס. הוא נוצר עבור:

• החזק בכיס.
• בעל אוטונומיה רבה של פעולה.
• היו קלים להבנה
• יכול לשמור את המדידות במחשב.
• להיות נטען.
• כדי שתוכל לגשת אליו באמצעות הטלפון שלך ללא נוכחות הרשתות המקומיות של תקשורת Wifi.
• להיות מסוגל לשלוט במכשיר לטיהור אוויר אם הזיהום חורג מסף מסוים.

מאפיינים

• גודל: 65x57x23 מ"מ
• חלקיקים שנמדדו: PM1, PM2.5 ו- PM10
• אוטונומיה: בין 3 שעות למספר שבועות בהתאם למצב ההפעלה שנבחר.
• סוללת ליתיום יון 3v7 - 680 mAh
• ממשק מיקרו USB לטעינה והעברת נתונים.
• זיכרון של 2038 מדידות (680 לסוג PMxx)
• תקופת הדגימה: רציף, 5 דקות, 15 דקות, 30 דקות, שעה אחת
• פלט פקודה 3v3 בהתאם לרמת הזיהום.
• ממשק LED רב גוני להקלת ההבנה
• ממשק שליטה במחשב, טאבלט, טלפון (אנדרואיד, iOS) באמצעות Wifi.

שלב 1: אב הטיפוס של קופסה

התחלתי לחשוב על הצורה שאני יכול לתת לקופסה, בהשראת עיצובים מודרניים של חפצים.

להלן כמה קופסאות מצוירות.

בסופו של דבר בחרתי במקרה הכי פשוט לעשות ובקטן ביותר: ראו את התמונה הראשית במדריך זה.

שלב 2: אבות טיפוס לכרטיס

יש לי בכל 3 כרטיסי האב טיפוס. אבל כאן נראים רק 2.

אב הטיפוס איפשר לפתח את ספקי הכוח 5V ו- 3v3. אלה היו קשים לפיתוח מכיוון שהייתי צריך למצוא את הרכיבים כדי להשיג את הכוח הדרוש להפעלת המיקרו -בקר WiFi (ESP8266 - 12). חלק הטעינה האלקטרונית של סוללת הליתיום-יון היה מהיר יותר לתפעול. לאחר מכן שיניתי מספר פעמים את המיקום של המתגים והמחברים השונים לארגונומיה טובה של המכשיר.

שלב 3: הקופסה

הנורות נראות על ידי שקיפות דרך הדיור. כניסות האוויר נמצאות בצד השמאלי של המארז. בצד ימין אנו מוצאים:

• לחצן בחירת מצב התצוגה.
• מתג ההפעלה / כיבוי.
• מתג הבחירה להעברת מדידות למחשב האישי. הוא מאפשר מעבר בין קישור טורי בין ה- ESP8266 לחיישן החלקיקים או בין ה- ESP8266 ליציאת המיקרו USB. שימו לב, אם כרטיס זה אינו ממוקם היטב, התקשורת בין הכרטיס האלקטרוני לחיישן לא תהיה מובטחת יותר וה- CAP לא יוכל להתחיל כראוי.
• שקע מיקרו USB לטעינת הסוללה או אמצעי העברת פרוטוקול סדרתי.

שלב 4: החיישן

בדקתי שני חיישנים שונים. חיישן הלייזר SDS011 V1.2 PM2.5 מבית Nova Fitness Co. Ltd. (doc) עם מפתח הממשק הטורי של ה- usb.

החיישן השני (מארז מתכתי) הוא PMS7003M מבית PLANTOWER (doc).

זה זה שאני משתמש במקרה שלי. הוא מסוגל למדוד את ריכוז החלקיקים הדקים של פחות מ -1 מיקרון (PM1); פחות מ- 2.5μm (PM2.5) ופחות מ- 10μm (PM10). עקרון הפעולה של חיישן PSM7003M הוא כדלקמן: לייזר מאיר את אבק האוויר. חיישן אופטי לוכד את אור הלייזר ויוצר אות חשמלי ביחס לשיעור וגודל האבק באוויר.

מאפייניו מוצגים בטבלת המאפיינים.

שלב 5: הרכבה

יש רק את המקום של הסוללה בצד החיישן.

שלב 6: פעולה

לב המערכת הוא ה- ESP8266 (סוג ESP-12F). בקר זה מצויד במשדר Wifi. ה- ESP8266 זמין במספר גרסאות. ה- ESP8266 מתקשר עם חיישן PMS7003 באמצעות קישור טורי. הוא משחזר את ערכי ריכוז החלקיקים ואת מספר החלקיקים. לאחר מכן, הוא מחשב את מדד איכות AQI, אם אופן השליטה בתפוקה הוא "אוטומטי" ורמת הזיהום ב- PM2.5 גבוהה מ- 50 (מדד איכות האוויר AQI PM2.5> 50), הפלט מוגדר גבוה (3v3). אחרת, הוא מוגדר נמוך (0v). ה- ESP8266 מוגדר בנקודת גישה -> AP (נקודת Wifi). כלומר, הוא מוכר כמסוף Wifi שעליו הטלפון יכול להתחבר. על הטלפון לבחור מסוף Wifi זה ולהזין את הקוד APPSK (קצת כמו קוד WEP של תיבת ADSL) כדי לגשת אליו. לאחר מכן, הטלפון מזין את כתובת ה- IP כדי להגיע אליה. כאן זה יהיה 192.168.4.1. לאחר מכן, דף האינטרנט מוצג בטלפון, שממנו אחד שולט בתיבה ומדמיין את ערכי הזיהום. קוד APPSK המוגדר בתוכנית הוא "AQI_index". ניתן לשנות את קוד APPSK על ידי המתכנת מכיוון שהוא כלול בתוכנית הטעונה ב- ESP8266. הכתובת לטעינת דף האינטרנט המשולב היא: "192.168.4.1".

ה- ESP8266 מודד את מתח הסוללה. אם הוא מתחת למתח הגבול שלו (3v2 = 0%), המכשיר מוכן למצב המתנה. הסוללה היא 100% כאשר המתח הוא 4v2.

ה- ESP יכול לאחסן עד 2038 דגימות של ערך ריכוז חלקיקים PM1, PM2.5 ו- PM10. כ- 680 דגימות לגודל חלקיק. ניתן להוריד מדידות אלה על ידי חיבור כבל המצויד בממיר USB / סידורי והפעלת ההעברה באמצעות היישום המוטבע. ערכי הדגימות המועברות מנורמלות כדלקמן כדי לחסוך מקום בזיכרון:

• PM1: (מיקרוגרם / סמ"ק) / 5
• PM2.5: (מיקרוגרם / סמ"ק) / 5
• PM10: (מיקרוגרם / סמ"ק) / 6

כדי למצוא את ערך הריכוז הנכון, הכפל את הערך ב- 5 או 6 בהתאם למקרה.

שלב 7: ממשק אינטרנט 1/4

צפה בסרטון של ממשק האינטרנט

זהו הממשק הזמין לאחר חיבור בין רואה החשבון לטלפון. הוא מאפשר לדמיין את ערכי ריכוז המיקרו -חלקיקים עבור PM1, PM2.5 ו- PM10, ב- μg / m3. מדד איכות האוויר הוא AQI, המיוצג במספר וביטוי מילולי, על פי טבלת ההגדרות של מדד AQI. יש גם את מד הסוללה.

חלק מוקדש לבקרה האוטומטית של תפוקת השליטה של רואה החשבון, בשם תצורה של מאוורר. לאחר ":" של כותרת המדור, המצב הנוכחי מוצג (אוטומטי, התחל, עצור). בבסיס, פלט זה ישלוט במכשיר לטיהור אוויר (מאוורר = מאוורר). לפיכך ניתן להפעיל או לכבות, או להשאיר אותו במצב אוטומטי עם נסיעה כאשר האוויר עולה על מדד AQI של 50.

קטע מוקדש למדידת "מדידת תצורה". לאחר סימן ":" המצב הנוכחי (המשך, 5 דקות תקופתיות, 15 דקות, 30 דקות, 1 שעה, עצור). לפיכך ניתן לבצע מדידות ברציפות (למעשה תקופת הדגימה קרובה ל -2 שניות), או כל 5, 15, 30 דקות, שעה אחת, או להפסיק את הדגימה.

הקטע "מצב תצוגה" מאפשר לבחור כיצד המידע (כל אלה הזמינים בממשק האינטרנט) יוצג על הקופסה באמצעות נוריות רב צבעוניות. לאחר ":" מצוין המצב הנוכחי (קומפילד, PM1.0, PM2.5, PM10). כל לחיצה על "מצב תצוגה" עוברת ממצב תצוגה אחד למשנהו בסדר הבא:

• מלוקט
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

שלב 8: ממשק אינטרנט 2/4

המשמעות של צבע הלד במצב "קומפילד" היא כדלקמן: רמת סוללה:

• > 30% = ירוק
• > 10% ו <30%: כתום
• <10% = אדום

רמת זיכרון:

• > 30% = ירוק
• > 10% ו <30%: כתום
• <10% = אדום

פלט שליטה:

• תפוקה גבוהה: ירוק
• תפוקה נמוכה: אדום
• מצב שליטה אוטומטית: כחול

שלב 9: ממשק אינטרנט 3/4

פלט PM1.0, PM2.5 ו- PM10: צבע הנורית הוא זה שמתאים לטבלת הצבעים של אינדקס AQI. המשמעות של הצבע של 10 הנוריות במצב "PM1.0, PM2.5, PM10" היא כדלקמן:

• צבע הנורות מייצג את רמת זיהום האוויר כפי שמצוין בטבלת מדד AQI. לדוגמה, אם הנורות אדומות, זה אומר שרמת הזיהום מזיקה לבריאות.
• מספר הנוריות המוארות מייצג את ערך מדד AQI עבור הצבע המדובר, כפי שמצוין בטבלה של אינדקס AQI. לדוגמה, אם יש רק נורית ירוקה אחת על 10, המדד הוא 1/10 מהמדד הירוק המרבי, כלומר 50/10 = 5. אם 5 נוריות ירוקות על 10, הערך הוא 50 / 10x5 = 25. אם 5 נוריות סגולות דולקות, הערך הוא (300-201) /10x5+201=250.5.
• בכל לחיצה על כפתור הלחיצה אחת מ -4 הנורות הימניות מהבהב כתום. הוא מציין מהו מצב התצוגה שנבחר:

שלב 10: ממשק אינטרנט 4/4

הקטע "הנתונים הנותרים" מציין את שטח הזיכרון שנותר לשמירת המדידות. אחרי ":" מצוין האחוז הנותר. לחיצה על כפתור "נקה זיכרון" מוחקת את הזיכרון. לחיצה על כפתור "הורדה" מתחילה את העברת הדגימות למחשב האישי. בסוף ממשק האינטרנט מוצגת הטבלה של אינדקס AQI.

שלב 11: תחילת העבודה

1. העבר את מתג ההפעלה / כיבוי למצב מופעל.
2. מופיעה קשת של נוריות כדי לוודא שכל הנורות פועלות … ואז זה יפה.
3. נוריות הטורקיז נדלקות בזו אחר זו. זה מאפשר לאתחול זמן חיישן החלקיקים.
4. אחד ממצבי תצוגת ה- LED מופיע.
5. בטלפון או במחשב, בחר את רשת ה- Wifi החל מ- "AQI_I3D-"
6. הזן את הקוד "AQI_index"
7. פתח למשל את Google והקלד בשורת הכתובת: 192.168.4.1
8. דף האינטרנט מוצג

הסרטון

שלב 12: העברת נתונים למחשב האישי

כדי להעביר את הנתונים מהתיבה למחשב האישי עליך:

1. חבר כבל מיקרו USB / קישור טורי (רמת מתח 5V) למחשב USB.
2. פתח מסוף טורי במחשב והגדר אותו כדלקמן: 9600 BAUDS, bit one stop, parity NONE, 1 start start.
3. העבר את מתג המיקרו "אפשר העלאת נתונים"
4. בממשק, לחץ על "הורד"
5. במסוף הטורי, המתן עד סוף ההעברה והעתק את הנתונים.
6. העבר את מתג המיקרו "אפשר העלאת נתונים" למיקום המקורי

אם נראה כי ה- CAP אינו פועל, ייתכן שהמתג אינו מוחזר למקומו.

שלב 13: המתנה בין שלב הדגימה

במצבי הדגימה של 5 דקות, 15 דקות, 30 דקות ושעה אחת, ה- CAP נכנס לשינה אוטומטית לאחר לקיחת דגימת המדידה שלו ולא מתעורר עד 5, 15, 30 או 60 דקות לאחר מכן. האוטונומיה של ה- CAP היא אפוא מוגברת ביותר.

שלב 14: אפס למצב מפעל

במקרה שבו ל- CAP יש כמה בעיות הפעלה, ניתן לאפס את כל פרמטרי ההפעלה ולהפעיל מחדש את ה- CAP באופן אמין. בשביל זה:

1. כבה את ה- CAP הישאר על לחצן הלחיצה הדלק את הכובע.
2. קשת ה LED מופיעה
3. רצועת LED בצבע טורקיז מופיעה תוך פחות משנייה
4. כבה את ה- CAP
5. ה- CAP מתאפס כעת.

שלב 15: התוכנית תחת Arduino

זמין כאן

כדי לתכנת את הכרטיס יש צורך:

1. פתח את Arduino במחשב האישי
2. הגדר את Arduino ללוח ESP8266
3. חבר את כבל ה- UBS Micro USB / Serial (3v3) בין הכרטיס למחשב
4. העבר את כפתור SW3 ל- "prgm"
5. הישאר על כפתור "SW1"
6. הפעל את המכשיר -> המכשיר נכנס למצב תכנות
7. מוציא "SW1"
8. תחת Arduino, התחל לתכנת
9. לאחר סיום התכנות, העבר את "SW3" ל- "SW3"
10. כבה והפעל מחדש את המכשיר

שלב 16: תרשימי חשמל

שלב 17: PCB

שלב 18: המינוח

הנה זה

שלב 19: עשה זאת בעצמך

אתה רוצה לעשות את זה, אל תדאג, אני מציע מספר ערכות אפשריות בהתאם לתקציב שאתה רוצה לשים

בקר באתר שלי (גרסה צרפתית זמינה)

שלב 20: ועוד …

השלב הבא הוא לשייך את המכשיר ליוניזר. כך שהאוויר מזוהם, המכשיר מפעיל את היוניזציה, מיינן מאפשר איכשהו להפיל את החלקיקים הדקים על הקרקע. הוא מייצר אלקטרונים שליליים המתחברים לגז ואבק שמסביב, והופך את המטען החשמלי החיובי שלהם למטען שלילי. מכיוון שלקרקע ולרוב האובייקטים מטען חיובי, החלקיקים הטעונים שלילית על ידי המייזר נמשכים ונדבקים אליהם. האוויר מתנקה כך. יינון האוויר הוא גם הרבה יתרונות בריאותיים אחרים. כיום פועל היוניזר. מצגת זו תהיה נושא הבלוג הקרוב.