Taşınabilir Mikro Partikül Sayacı PM1 PM2.5 PM10: 20 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Günümüzde hava kirliliği her yerde ve özellikle şehirlerimizde. Büyük şehirler tüm yıl boyunca insan sağlığı için çok tehlikeli seviyelere ulaşan (ve çoğu zaman belirli) kirlilik seviyeleriyle avdır. Çocuklar soludukları havanın kalitesine karşı son derece hassastırlar. Bu kirli hava, diğer alerji sorunlarının yanı sıra onlara yol açar. Hava evimizin dışında, ama aynı zamanda en önemli zamanlarda, evlerimizde ve arabalarımızda da kirli. Hava kalitesi seviyesi aşağıdaki sitede mevcuttur. Bu Çin sitesi, tüm modun sensörlerinin tüm hava kalitesi ölçümlerini toplar. Hava kalitesi seviyesi, bir ülkeden diğerine biraz değişebilen bir AQI endeksine göre biçimlendirilir. Bu belge, bu endeksin nasıl hesaplanacağını açıklar. Bu diğer belge bir anlayış kılavuzudur.

Soluduğumuz havanın kalitesini, nereye gidersek gidelim ve gerçek zamanlı olarak bilmek için, taşınabilir bir atmosferik parçacık sayacı (daha sonra CPA olarak adlandıracağız) oluşturmaya başladım., cebe sığabilir. Şunun için oluşturuldu:

• Cebinde tut.
• Büyük bir operasyon özerkliğine sahip olun.
• anlaşılması kolay ol
• Ölçümleri PC'ye kaydedebilir.
• Şarj edilebilir olmak.
• Yerel Wifi iletişim ağlarının varlığı olmadan telefonunuzla erişebilmek.
• Kirlilik belirli bir eşiği aşarsa bir hava temizleme cihazını kontrol edebilme.

özellikleri

• Boyut: 65x57x23mm
• Ölçülen parçacıklar: PM1, PM2.5 ve PM10
• Özerklik: Seçilen çalışma moduna bağlı olarak 3 saat ile birkaç hafta arasında.
• Lityum iyon pil 3v7 - 680 mAh
• Şarj ve veri aktarımı için mikro USB arayüzü.
• 2038 ölçüm hafızası (PMxx tipi başına 680)
• Örnekleme periyodu: sürekli, 5dk, 15dk, 30dk, 1h
• Kirlilik seviyesine göre 3v3 komut çıkışı.
• Anlama kolaylığı için çok renkli LED arayüzü
• Wifi üzerinden PC, tablet, telefon (Android, iOS) üzerinde kontrol arayüzü.

Adım 1: Box Prototipleri

Nesnelerin modern tasarımlarından ilham alarak kutuya verebileceğim şekli düşünerek başladım.

İşte bazı çizilmiş kutular.

Sonunda, yapılması en basit ve en küçüğünü seçtim: bu talimattaki ana fotoğrafa bakın.

2. Adım: Kart Prototipleri

3 prototip kartımın hepsinde var. Ama burada sadece 2 tanesi görülüyor.

Prototipler, 5V ve 3v3 güç kaynaklarının geliştirilmesini mümkün kılmıştır. Bunları geliştirmek zordu çünkü WiFi mikro denetleyicisini (ESP8266 - 12) başlatmak için gereken gücü elde edecek bileşenleri bulmam gerekiyordu. Lityum iyon pilin elektronik şarj kısmı daha hızlı çalıştırıldı. Daha sonra, cihazın iyi ergonomisi için çeşitli anahtarların ve konektörlerin yerlerini birkaç kez değiştirdim.

Adım 3: Kutu

LED'ler, muhafazanın içinden şeffaflık ile görülebilir. Hava girişleri kasanın sol tarafındadır. Sağ tarafta şunu buluyoruz:

• Ekran modu seçim düğmesi.
• Açma/kapama anahtarı.
• Ölçümleri bilgisayara aktarmak için seçim anahtarı. ESP8266 ile parçacık sensörü arasında veya ESP8266 ile mikro USB bağlantı noktası arasında bir seri bağlantı arasında geçiş yapılmasına olanak tanır. Dikkat, bu iyi konumlandırılmazsa elektronik kart ile sensör arasındaki iletişim artık sağlanamayacak ve CAP doğru şekilde başlayamayacaktır.
• Pili şarj etmek için mikro USB soketi veya seri protokol aktarım önlemleri.

Adım 4: Sensör

İki farklı sensör test ettim. USB seri arabirim anahtarı ile Nova Fitness Co. Ltd.'den (doc) SDS011 V1.2 PM2.5 Lazer sensörü.

Diğer sensör (metalik kasa) PLANTOWER'dan (doc) PMS7003M'dir.

Benim durumumda kullandığım bu. 1μm'den (PM1) daha küçük olan ince parçacıkların konsantrasyonunu ölçebilir; 2.5μm'den (PM2.5) az ve 10μm'den (PM10) az. PSM7003M sensörünün çalışma prensibi şu şekildedir: bir lazer havanın tozunu aydınlatır. Optik bir sensör lazer ışığını yakalar ve havadaki tozun hızı ve boyutuyla orantılı bir elektrik sinyali üretir.

Özellikleri karakteristik tablosunda gösterilmektedir.

Adım 5: Montaj

Sensörün yan tarafında sadece pilin yeri var.

Adım 6: Çalıştırma

Sistemin kalbi ESP8266'dır (ESP-12F tipi). Bu mikrodenetleyici bir Wifi vericisi ile donatılmıştır. ESP8266'nın çeşitli varyantları mevcuttur. ESP8266, seri bağlantı yoluyla PMS7003 sensörüyle iletişim kurar. Partikül konsantrasyon değerlerini ve partikül sayısını kurtarır. Ardından, çıktının kontrol modu "Otomatik" ise ve PM2.5'teki kirlilik seviyesi 50'den yüksekse, kalite AQI endeksini hesaplar (hava kalitesi endeksi AQI PM2.5 > 50), çıkış yüksek (3v3) olarak ayarlanır. Aksi takdirde, düşük (0v) olarak ayarlanır. ESP8266, Erişim Noktası -> AP'de (Wifi noktası) yapılandırılır. Yani telefonun bağlanabileceği bir Wifi terminali olarak tanınır. Telefonun bu Wifi terminalini seçmesi ve ona erişmek için APPSK kodunu (biraz ADSL kutusunun WEP kodu gibi) girmesi gerekir. Ardından, telefon ulaşmak için IP adresini girer. Burada 192.168.4.1 olacaktır. Ardından, telefonda kutuyu kontrol eden ve kirlilik değerlerini görselleştiren web sayfası görüntülenir. Programda yapılandırılan APPSK kodu "AQI_index" dir. APPSK kodu, ESP8266'ya yüklenen programda yer aldığından programcı tarafından değiştirilebilir. Entegre web sayfasının yükleneceği adres: "192.168.4.1".

ESP8266, akü voltajını ölçer. Limit voltajının altındaysa (3v2 = %0) cihaz beklemeye alınır. Voltaj 4v2 olduğunda pil %100'dür.

ESP, 2038'e kadar PM1, PM2.5 ve PM10 partikül konsantrasyon değeri örneğini saklayabilir. Parçacık boyutu başına yaklaşık 680 numune. Bu ölçümler, USB / Seri dönüştürücü ile donatılmış bir kablo bağlanarak ve gömülü uygulama aracılığıyla aktarımı başlatarak indirilebilir. Aktarılan örneklerin değerleri, bellek alanından tasarruf etmek için aşağıdaki gibi normalleştirilir:

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

Doğru konsantrasyon değerini bulmak için duruma göre değeri 5 veya 6 ile çarpın.

Adım 7: Web Arayüzü 1/4

Web arayüzünün videosunu izleyin

CPA ve telefon arasındaki bağlantıdan sonra kullanılabilen arayüzdür. PM1, PM2.5 ve PM10 için mikropartikül konsantrasyon değerlerinin μg / m3 cinsinden görselleştirilmesini sağlar. Hava kalitesi endeksi, AQI endeksinin tanım tablosuna göre bir sayı ve gerçek bir ifadeyle temsil edilen AQI'dir. Pil göstergesi de var.

Fan Konfigürasyonu adı altında CPA kontrol çıkışının otomatik kontrolüne ayrılmış bir bölüm vardır. Bölüm başlığının ":" işaretinden sonra mevcut mod görüntülenir (Otomatik, Başlat, Durdur). Temelde, bu çıkış bir hava temizleme cihazını kontrol eder (fan = fan). Bu nedenle, hava AQI endeksi 50'yi aştığında açma veya kapamaya zorlamak veya otomatik modda bırakmak mümkündür.

"Measure config" ölçümü için bir bölüm ayrılmıştır. ":" gösterildikten sonra mevcut mod (devam, periyodik 5dk, 15dk, 30dk, 1h, stop). Böylece sürekli olarak (aslında örnekleme süresi 2 saniyeye yakındır) veya her 5, 15, 30 dakikada, 1 saatte bir ölçüm yapmak veya örneklemeyi durdurmak mümkündür.

"Görüntü Modu" bölümü, bilgilerin (web arayüzünde mevcut olanların tümü) çok renkli LED'ler aracılığıyla kutuda nasıl görüntüleneceğini seçmeye izin verir. ":" işaretlendikten sonra mevcut mod (Derlenmiş, PM1.0, PM2.5, PM10). "Ekran Modu"na her basıldığında, aşağıdaki sırayla bir görüntüleme modundan diğerine geçiş yapılır:

• Derlenmiş
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

Adım 8: Web Arayüzü 2/4

"Derlenmiş" moddaki LED renginin anlamı aşağıdaki gibidir: Pil seviyesi:

• > %30 = yeşil
• > %10 ve < %30: turuncu
• < %10 = kırmızı

Bellek seviyesi:

• > %30 = yeşil
• > %10 ve < %30: turuncu
• < %10 = kırmızı

Kontrol çıkışı:

• Yüksek çıkış: yeşil
• Düşük çıkış: kırmızı
• Otomatik kontrol modu: mavi

Adım 9: Web Arayüzü 3/4

Çıkış PM1.0, PM2.5 ve PM10: LED'in rengi, AQI indeksinin renk tablosuna karşılık gelen renktir. "PM1.0, PM2.5, PM10" modundaki 10 LED'in renginin anlamı aşağıdaki gibidir:

• LED'lerin rengi, AQI endeksi tablosunda belirtildiği gibi hava kirliliği seviyesini temsil eder. Örneğin, LED'ler kırmızıysa, kirlilik seviyesinin sağlık için kötü olduğu anlamına gelir.
• Yanan LED sayısı, AQI endeksi tablosunda belirtildiği gibi, söz konusu renk için AQI endeksinin değerini temsil eder. Örneğin, 10 üzerinde sadece bir yeşil LED varsa, dizin maksimum yeşil dizinin 1/10'udur, yani 50/10 = 5'tir. 10'da 5 yeşil LED varsa, değer 50/10x5 = 25'tir. mor LED'ler yanıyor, değer (300-201) /10x5+201=250.5.
• Basmalı düğmeye her basıldığında, sağdaki 4 LED'den biri turuncu renkte yanıp söner. Seçilen görüntüleme modunun hangisi olduğunu gösterir:

Adım 10: Web Arayüzü 4/4

"Kalan Veri" bölümü, ölçümleri kaydetmek için kalan bellek alanını gösterir. ":" işaretlendikten sonra kalan %. "Hafızayı temizle" düğmesine basmak hafızayı siler. "İndir" düğmesine basmak, örneklerin PC'ye aktarılmasını başlatır. Web arayüzünün sonunda, AQI indeksinin tablosu görüntülenir.

11. Adım: Başlarken

1. Açma / Kapama düğmesini Açık konumuna getirin.
2. Tüm LED'lerin çalıştığından emin olmak için bir LED gökkuşağı belirir…. ve sonra güzel.
3. Turkuaz LED'ler birbiri ardına yanar. Bu, partikül sensörünün başlatılmasına izin verir.
4. LED ekran modlarından biri belirir.
5. Telefonda veya PC'de "AQI_I3D-" ile başlayan Wifi ağını seçin
6. "AQI_index" kodunu girin
7. Örneğin Google'ı açın ve adres çubuğuna şunu yazın: 192.168.4.1
8. Web sayfası görüntülenir

Video

Adım 12: Verilerin PC'ye Aktarılması

Verileri kutudan PC'ye aktarmak için yapmanız gerekenler:

1. USB PC'ye bir mikro USB kablosu / seri bağlantı (5v voltaj seviyesi) bağlayın.
2. PC'de bir seri terminal açın ve aşağıdaki gibi yapılandırın: 9600 BAUDS, 1 stop bit, parite YOK, 1 start bit.
3. "Veri yüklemeyi etkinleştir" mikro anahtarını değiştirin
4. Arayüzde "İndir" e basın
5. Seri terminalde transferin bitmesini bekleyin ve verileri kopyalayın.
6. Mikro anahtarı "veri yüklemeyi etkinleştir" orijinal konumuna getirin

CAP çalışmıyor gibi görünüyorsa, anahtarın yerine konmamış olması mümkündür.

Adım 13: Örnekleme Aşaması Arasında Bekleme

5dk, 15dk, 30dk ve 1h örnekleme modlarında, CAP ölçüm örneğini aldıktan sonra otomatik olarak uyku moduna geçer ve 5, 15, 30 veya 60 dakika sonrasına kadar uyanmaz. OTP'nin özerkliği böylece son derece artırılmıştır.

Adım 14: Fabrika Moduna Sıfırlayın

CAP'nin bazı çalışma sorunları olması durumunda, tüm çalışma parametrelerini sıfırlamak ve CAP'yi güvenilir bir şekilde yeniden başlatmak mümkündür. Bunun için:

1. CAP'yi kapatın Basmalı düğmede kalın CAP'yi aydınlatın.
2. LED gökkuşağı görünür
3. Bir saniyeden daha kısa sürede turkuaz bir LED şerit görünür
4. CAP'yi kapatın
5. CAP şimdi sıfırlanmıştır.

Adım 15: Arduino Altındaki Program

Burada mevcut

Kartı programlamak için gereklidir:

1. PC'de Arduino'yu açın
2. ESP8266 kartı için Arduino'yu yapılandırın
3. UBS Mikro USB / Seri Kabloyu (3v3) kart ve bilgisayar arasına bağlayın
4. SW3 düğmesini "prgm" olarak değiştirin
5. "SW1" düğmesinde kalın
6. Cihazı açın -> Cihaz programlama moduna girer
7. "SW1"in serbest bırakılması
8. Arduino altında programlamaya başlayın
9. Programlamanın bitiminden sonra "SW3"ü "SW3" olarak değiştirin
10. Cihazı kapatın ve yeniden başlatın

Adım 16: Elektrik Şemaları

Adım 17: PCB

Adım 18: Adlandırma

İşte burada

Adım 19: Kendiniz Yapın

Bunu yapmak istiyorsun, endişelenme, koymak istediğin bütçeye bağlı olarak mümkün olan birkaç kit öneriyorum.

Web sitemi ziyaret edin (fransızca versiyonu mevcuttur)

Adım 20: Ve Daha Fazlası…

Bir sonraki adım, cihazı bir iyonlaştırıcı ile ilişkilendirmektir. Havanın kirlenmesi için cihaz iyonlaştırıcıyı çalıştırır, Bir iyonlaştırıcı bir şekilde ince parçacıkların yere düşmesine izin verir. Çevredeki gaz ve tozla ilişkilendirilen negatif elektronlar üretir ve pozitif elektrik yüklerini negatif yüke dönüştürür. Zemin ve çoğu nesne pozitif yüke sahip olduğundan, iyonlaştırıcı tarafından negatif yüklü parçacıklar çekilir ve onlara yapışır. Böylece hava temizlenir. Havanın iyonlaşması da birçok başka sağlık yararıdır. Bugün, iyonlaştırıcı çalışıyor. Bu sunum yaklaşan bir blogun konusu olacak.