Portable Micro Particles Counter PM1 PM2.5 PM10: 20 Steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Numera är luftföroreningar allestädes närvarande och mer särskilt i våra städer. Stora städer är byten hela året med föroreningsnivåer som ibland når (och ofta för vissa) nivåer som är mycket farliga för människors hälsa. Barn är extremt känsliga för kvaliteten på den luft de andas. Denna förorenade luft leder till dem, bland andra allergiproblem. Luften är förorenad utanför vårt hem, men också på nivåer under de viktigaste tiderna, inne i våra hem och bilar. Luftkvalitetsnivån är tillgänglig på följande webbplats. Denna kinesiska webbplats samlar alla luftkvalitetsmätningar av sensorerna i hela läget. Luftkvalitetsnivån är formaterad enligt ett AQI -index, som kan variera något från ett land till ett annat. Detta dokument förklarar hur man beräknar detta index. Detta andra dokument är en förståelse guide.

För att veta kvaliteten på den luft vi andas, vart vi än går och i realtid, började jag med att skapa en bärbar atmosfärisk partikelräknare (som vi kommer att kalla CPA senare)., kan passa i fickan. Det skapades för:

• Håll i fickan.
• Ha en stor autonomi för driften.
• Var lätt att förstå
• Kan spara mätningarna på PC.
• Att vara laddningsbar.
• För att kunna komma åt den med din telefon utan närvaro av de lokala nätverken för Wifi -kommunikation.
• Kunna styra en luftreningsanordning om föroreningen överskrider ett visst tröskelvärde.

Egenskaper

• Storlek: 65x57x23mm
• Uppmätta partiklar: PM1, PM2.5 och PM10
• Autonomi: mellan 3 timmar och flera veckor beroende på valt driftläge.
• Litiumjonbatteri 3v7 - 680 mAh
• Micro USB -gränssnitt för laddning och dataöverföring.
• Minne för 2038 mätningar (680 per typ av PMxx)
• Provtagningsperiod: kontinuerlig, 5min, 15min, 30min, 1h
• 3v3 kommandoutmatning enligt föroreningsnivå.
• Flerfärgat LED -gränssnitt för enkel förståelse
• Kontrollgränssnitt på PC, surfplatta, telefon (Android, iOS) via Wifi.

Steg 1: Lådans prototyper

Jag började med att tänka på formen som jag kunde ge lådan, inspirerad av moderna design av föremål.

Här är några ritade lådor.

Till slut valde jag det enklaste fodralet och det minsta: se huvudfotot på denna instruerbara.

Steg 2: Kortprototyper

Jag har alla tre prototypkort. Men bara 2 är synliga här.

Prototyperna har gjort det möjligt att utveckla 5V och 3v3 strömförsörjningar. Dessa var svåra att utveckla eftersom jag var tvungen att hitta komponenterna för att få den kraft som behövs för att starta WiFi -mikrokontrollern (ESP8266 - 12). Den elektroniska laddningsdelen av litiumjonbatteriet var snabbare att använda. Därefter ändrade jag flera gånger platsen för de olika omkopplarna och kontakterna för god ergonomi för enheten.

Steg 3: Boxen

Lysdioderna är synliga genom transparens genom huset. Luftintagen är på vänster sida av fodralet. På höger sida hittar vi:

• Knappen för val av visningsläge.
• På / av -omkopplaren.
• Urvalsomkopplaren för överföring av mätningar till datorn. Det gör det möjligt att växla mellan en seriell länk mellan ESP8266 och partikelsensorn eller mellan ESP8266 och mikro -USB -porten. Observera, om den här inte är väl placerad, kommer kommunikationen mellan det elektroniska kortet och sensorn inte att garanteras längre och CAP kan inte starta korrekt.
• Micro USB -uttaget för laddning av batteriet eller seriella protokollöverföringsåtgärder.

Steg 4: Sensorn

Jag testade två olika sensorer. SDS011 V1.2 PM2.5 Lasersensor från Nova Fitness Co. Ltd. (doc) med USB -seriell gränssnittsnyckel.

Den andra sensorn (metallhölje) är PMS7003M från PLANTOWER (doc).

Det här är den jag använder i mitt fall. Den kan mäta koncentrationen av fina partiklar på mindre än 1μm (PM1); mindre än 2,5μm (PM2,5) och mindre än 10μm (PM10). Funktionsprincipen för PSM7003M -sensorn är följande: en laser belyser luftens damm. En optisk sensor fångar upp laserljuset och genererar en elektrisk signal som är proportionell mot hastigheten och storleken på damm i luften.

Dess egenskaper visas i tabellen över egenskaper.

Steg 5: Montering

Det finns bara platsen för batteriet på sidan av sensorn.

Steg 6: Drift

Hjärtat i systemet är ESP8266 (typ ESP-12F). Denna mikrokontroller är utrustad med en Wifi -sändare. ESP8266 finns i flera varianter. ESP8266 kommunicerar med PMS7003 -sensorn via seriell länk. Det återställer partikelkoncentrationsvärdena och antalet partiklar. Därefter beräknar det kvalitetsindexet AQI, om styrningssättet för utmatningen är i "Automatisk" och föroreningsnivån i PM2.5 är högre än 50 (index för luftkvalitet AQI PM2.5> 50), utsignalen är hög (3v3). Annars är den inställd på låg (0v). ESP8266 är konfigurerad i åtkomstpunkt -> AP (Wifi -punkt). Det vill säga, det känns igen som en Wifi -terminal som telefonen kan ansluta till. Telefonen måste välja denna Wifi -terminal och ange koden APPSK (lite som en WEP -kod för en ADSL -låda) för att komma åt den. Sedan anger telefonen IP -adressen för att nå. Här blir det 192.168.4.1. Sedan visas webbsidan på telefonen, från vilken man styr rutan och visualiserar föroreningsvärdena. APPSK -koden som är konfigurerad i programmet är "AQI_index". APPSK -koden kan ändras av programmeraren eftersom den finns i programmet som laddas i ESP8266. Adressen för att ladda den integrerade webbsidan är: "192.168.4.1".

ESP8266 mäter batterispänningen. Om den är under gränsspänningen (3v2 = 0%) sätts enheten i vänteläge. Batteriet är 100% när spänningen är 4v2.

ESP kan lagra upp till 2038 prover av PM1, PM2.5 och PM10 partikelkoncentrationsvärde. Cirka 680 prover per partikelstorlek. Dessa mätningar kan laddas ner genom att ansluta en kabel utrustad med en USB / seriekonverterare och starta överföringen via den inbäddade applikationen. Värdena på de överförda proverna normaliseras enligt följande för att spara minnesutrymme:

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

För att hitta rätt koncentrationsvärde multiplicerar du sedan värdet med 5 eller 6 beroende på fallet.

Steg 7: Webbgränssnitt 1/4

Se videon av webbgränssnittet

Det är gränssnittet som är tillgängligt efter anslutning mellan CPA och telefonen. Det gör det möjligt att visualisera mikropartikelkoncentrationsvärdena för PM1, PM2.5 och PM10, i μg / m3. Luftkvalitetsindexet är AQI, representerat av ett tal och ett bokstavligt uttryck, enligt definitionstabellen för AQI -indexet. Det finns också batterimätare.

En sektion är avsedd för automatisk styrning av utmatningen från CPA: s styrning, under namnet Fläktkonfiguration. Efter ":" i sektionens titel visas det aktuella läget (Automatic, Start, Stop). Vid basen skulle denna utgång styra en luftreningsanordning (fläkt = fläkt). Det är således möjligt att tvinga på eller av, eller lämna det i automatiskt läge med en resa när luften överstiger ett AQI -index på 50.

Ett avsnitt är tillägnat mätningen "Measure config". Efter ":" indikeras det aktuella läget (fortsätter, periodisk 5min, 15min, 30min, 1h, stopp). Det är således möjligt att göra mätningar kontinuerligt (i själva verket är provtagningsperioden nära 2 sekunder), eller var 5: e, 15: e minut, 1 timme eller stoppa provtagningen.

Avsnittet "Visningsläge" gör det möjligt att välja hur informationen (alla de som finns tillgängliga på webbgränssnittet) ska visas i rutan via flerfärgade lysdioder. Efter ":" indikeras det aktuella läget (kompilerat, PM1.0, PM2.5, PM10). Varje tryckning på "Display Mode" växlar från ett visningsläge till ett annat i följande ordning:

• Sammanställt
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

Steg 8: Webbgränssnitt 2/4

Betydelsen av LED -färgen i läget "Kompilerat" är följande: Batterinivå:

• > 30% = grönt
• > 10% och <30%: orange
• <10% = röd

Minnesnivå:

• > 30% = grönt
• > 10% och <30%: orange
• <10% = röd

Kontrollutgång:

• Hög effekt: grön
• Låg effekt: röd
• Automatisk kontrolläge: blå

Steg 9: Webbgränssnitt 3/4

Utmatning PM1.0, PM2.5 och PM10: Färgen på lysdioden är den som motsvarar färgtabellen för AQI -indexet. Betydelsen av färgen på de 10 lysdioderna i läget "PM1.0, PM2.5, PM10" är följande:

• Färgen på lysdioderna representerar luftföroreningarnas nivå enligt tabellen i AQI -index. Till exempel, om lysdioderna är röda betyder det att föroreningsnivån är dålig för hälsan.
• Antalet lysdioder tänder representerar värdet på AQI -indexet för den aktuella färgen, enligt tabellen i AQI -indexet. Till exempel, om det bara finns en grön lysdiod på 10, är indexet 1/10 av det maximala gröna indexet, dvs. 50/10 = 5. Om 5 gröna lysdioder lyser på 10, är värdet 50 / 10x5 = 25. Om 5 lila lysdioder lyser, värdet är (300-201) /10x5+201=250.5.
• Varje gång tryckknappen trycks in blinkar en av de fyra lysdioderna till höger orange. Det indikerar vilket valt visningsläge:

Steg 10: Webbgränssnitt 4/4

Avsnittet "Återstående data" anger det återstående minnesutrymmet för att spara mätningarna. Efter ":" indikeras återstående %. Om du trycker på knappen "rensa minne" raderas minnet. Om du trycker på knappen "ladda ner" startar överföringen av proverna till datorn. I slutet av webbgränssnittet visas tabellen för AQI -index.

Steg 11: Komma igång

1. Vrid strömbrytaren till På.
2. En regnbåge av lysdioder verkar för att se till att alla lysdioder fungerar … och då är det vackert.
3. De turkosa lysdioderna lyser efter varandra. Detta gör att partikelsensorns tid kan initieras.
4. Ett av LED -displaylägena visas.
5. På telefonen eller datorn väljer du wifi-nätverket som börjar med "AQI_I3D-"
6. Ange koden "AQI_index"
7. Öppna till exempel Google och skriv i adressfältet: 192.168.4.1
8. Webbsidan visas

Videon

Steg 12: Överföring av data till datorn

För att överföra data från rutan till datorn måste du:

1. Anslut en mikro -USB -kabel / seriell länk (5v spänningsnivå) till USB -datorn.
2. Öppna en seriell terminal på datorn och konfigurera den enligt följande: 9600 BAUDS, 1 stoppbit, paritet INGEN, 1 startbit.
3. Byt mikrobrytaren "aktivera dataöverföring"
4. Tryck på "Ladda ner" i gränssnittet
5. Vänta på slutet av överföringen på den seriella terminalen och kopiera data.
6. Ställ mikrobrytaren "aktivera dataöverföring" till ursprungspositionen

Om CAP verkar inte fungera är det möjligt att omkopplaren inte sätts tillbaka på plats.

Steg 13: Standby mellan provtagningsfasen

I provtagningslägena på 5 minuter, 15 minuter, 30 minuter och 1 timme somnar CAP automatiskt i sömn efter att ha tagit sitt mätprov och vaknar inte förrän 5, 15, 30 eller 60 minuter senare. Den gemensamma jordbrukspolitikens autonomi ökar således extremt.

Steg 14: Återställ till fabriksläge

I det fall CAP har vissa driftsproblem är det möjligt att återställa alla driftsparametrar och starta CAP på ett tillförlitligt sätt. För det:

1. Stäng av locket Håll kvar på tryckknappen Tänd locket.
2. LED -regnbågen visas
3. En turkos LED -remsa visas på mindre än en sekund
4. Stäng av locket
5. CAP är nu återställt.

Steg 15: Programmet under Arduino

Finns här

För att programmera kortet krävs:

1. Öppna Arduino på datorn
2. Konfigurera Arduino för ESP8266 -kortet
3. Anslut UBS Micro USB / Serial Cable (3v3) mellan kortet och datorn
4. Växla SW3 -knappen till "prgm"
5. Håll dig kvar på "SW1" -knappen
6. Slå på enheten -> Enheten går in i programmeringsläge
7. Släpper "SW1"
8. Under Arduino, börja programmera
9. Efter avslutad programmering, växla "SW3" till "SW3"
10. Stäng av och starta om enheten

Steg 16: Elektriska diagram

Steg 17: PCB

Steg 18: Nomenklatur

Här är det

Steg 19: Gör det själv

Du vill göra det, oroa dig inte, jag föreslår flera olika kit beroende på vilken budget du vill lägga

Besök min webbplats (fransk version tillgänglig)

Steg 20: Och mer …

Nästa steg är att associera enheten med en jonisator. Så att luften är förorenad, startar enheten jonisatorn. En joniserare tillåter på något sätt att tappa de fina partiklarna på marken. Det genererar negativa elektroner som associerar med omgivande gas och damm, vilket gör deras positiva elektriska laddning till en negativ laddning. Eftersom marken och de flesta föremålen har en positiv laddning attraheras de negativt laddade partiklarna av joniseraren och fastnar vid dem. Luften rengörs därmed. Joniseringen av luften är också många andra hälsofördelar. Idag fungerar joniseraren. Denna presentation kommer att bli föremål för en kommande blogg.