Airduino: Mobil luftkvalitetsmonitor: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:40

Välkommen till mitt projekt, Airduino. Jag heter Robbe Breens. Jag studerar multimedia- och kommunikationsteknik på Howest i Kortrijk, Belgien. I slutet av den andra terminen måste vi göra en IoT -enhet, vilket är ett bra sätt att samla alla tidigare förvärvade utvecklingskunskaper för att skapa något användbart. Mitt projekt är en mobil luftkvalitetsmonitor som heter Airduino. Den mäter partikelkoncentrationen i luften och beräknar sedan AQI (Air Quality Index). Denna AQI kan användas för att bestämma de hälsorisker som orsakas av den uppmätta koncentrationen av partiklar i luften och de åtgärder som bör vidtas av lokala myndigheter för att skydda sina medborgare mot dessa hälsorisker.

Det är också viktigt att notera att enheten är mobil. För närvarande finns det tusentals statiska övervakningsenheter för luftkvalitet i hela Europa. De har en massiv nackdel med dem eftersom de inte kan flyttas när produkten är online. En mobil enhet möjliggör mätning av luftkvaliteten på flera platser, och även under rörelse (google street view style). Det stöder också andra funktioner, som identifierar små lokala luftkvalitetsproblem (till exempel en dåligt ventilerad gata). Att ge så mycket värde i ett litet paket är det som gör detta projekt spännande.

Jag använde en Arduino MKR GSM1400 för detta projekt. Det är ett officiellt Arduino-kort med en u-blox-modul som möjliggör 3G-mobilkommunikation. Airduino kan skicka samlad data till en server när som helst och var som helst. En GPS -modul gör också att enheten kan lokalisera sig själv och geolokalisera mätningarna.

För att mäta PM (partikel) koncentration använde jag en optisk sensorinställning. Sensorn och en ljusstråle sitter i vinkel mot varandra. När partiklar passerar framför ljuset reflekteras lite ljus mot sensorn. Sensorn registrerar en puls så länge som partikeln reflekterar ljus till sensorn. Om luften rör sig med en jämn hastighet tillåter denna pulss längd oss att uppskatta partikelns diameter. Den här typen av sensorer erbjuder ett ganska billigt sätt att mäta PM. Det är också viktigt att notera att jag mäter två olika typer av PM; Partiklar som har en mindre diameter än 10 µm (PM10) och med en mindre diameter än 2,5 µm (PM2, 5). Anledningen till att de utmärker sig är att när partiklar blir mindre blir hälsoriskerna större. Mindre partiklar kommer att tränga djupare ner i lungorna, vilket kan orsaka mer skada. En hög koncentration av PM2, 5 kommer därför att kräva fler eller andra åtgärder än med en hög nivå av PM10.

Jag kommer att visa dig steg-för-steg hur jag skapade den här enheten i detta Instructables-inlägg

Steg 1: Samla delarna

Först och främst måste vi se till att vi har alla delar som krävs för att skapa detta projekt. Nedan hittar du en lista över alla komponenter som jag använde. Du kan också ladda ner en mer detaljerad lista över alla komponenter under detta steg.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Raspberry pi 3 + 16 GB micro sd-kort
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• BD648 transistor
• 2 x pi-fläkt
• 100 Ohm motstånd
• Startkablar

• 3.7V adafruit uppladdningsbart Li-Po-batteri

• Dipol GSM -antenn
• Passiv GPS -antenn

Totalt spenderade jag cirka 250 euro på dessa delar. Det är verkligen inte det billigaste projektet.

Steg 2: Skapa kretsen

Jag konstruerade ett kretskort (tryckt kretskort) för detta projekt i örn. Du kan ladda ner kerber -filer (filer som ger instruktioner till maskinen som kommer att bygga kretskortet) under detta steg. Du kan sedan skicka dessa filer till en kretskortstillverkare. Jag rekommenderar starkt JLCPCB. När du får dina brädor kan du enkelt lödda komponenterna till dem med hjälp av ovanstående elektriska schema.

Steg 3: Importera databasen

Nu är det dags att skapa sql -databasen där vi ska spara de uppmätta data.

Jag kommer att lägga till en sql dump under detta steg. Du måste installera mysql på Raspberry pi och sedan importera dumpningen. Detta skapar databasen, användare och tabeller åt dig.

Du kan göra detta med en mysql -klient. Jag rekommenderar starkt MYSQL Workbench. Länken hjälper dig att installera mysql och importera sql -dumpen.

Steg 4: Installera koden

Du kan hitta koden på min github eller ladda ner filen som bifogas detta steg.

Du måste:

installera apache på hallon pi och lägg frontend -filerna i rotmappen. Gränssnittet är sedan tillgängligt i ditt lokala nätverk

• Installera alla python -paket som importeras till backend -appen. Du kommer då att kunna köra backend -koden med din huvudsakliga pythontolk eller en virtuell.
• Porta fram 5000 porten på din hallon pi så att arduino kan kommunicera med backend.
• Ladda upp arduino -koden till arduinos. Se till att du ändrar IP-adresserna och nätverksoperatörsinformationen för ditt SIM-kort.

Steg 5: Bygga fallet

För fallet är det viktigaste att det möjliggör ett bra luftflöde genom enheten. Detta behövs uppenbarligen för att säkerställa att de mätningar som görs i enheten är representativa för luften utanför enheten. Eftersom enheten är avsedd att användas utomhus måste den också vara regnsäker.

För att göra detta gjorde jag lufthål i botten av fodralet. Lufthålen är också separerade i ett annat fack än elektroniken. Detta gör att vattnet måste gå upp (vilket det inte kan) för att nå elektroniken. Jag skyddade hålen för arduinos USB -port med gummi. Så att det förseglar sig själv när de inte används.