AirCitizen - Pemantauan Kualitas Udara: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Halo semuanya

Hari ini, kami akan mengajari Anda cara mereproduksi proyek kami: AirCitizen oleh Tim AirCitizenPolytech!

--

Datang dari 'OpenAir / What's your air?' Proyek, proyek AirCitizen bertujuan untuk memungkinkan warga untuk secara aktif mengevaluasi kualitas lingkungan terdekat mereka dan khususnya udara yang mereka hirup, dengan menawarkan mereka dari:

Membangun

Sadarilah di "Fablabs" (laboratorium manufaktur digital) stasiun portabel pengukuran lingkungan yang mengintegrasikan berbagai sensor berbiaya rendah (misalnya suhu, kelembaban, tekanan, gas NOx, ozon atau partikel PM10 dan PM2.5).

Ukuran

Lakukan pengukuran in situ untuk menyoroti variabilitas spatiotemporal dari variabel lingkungan: di satu sisi, selama kampanye keliling dengan dukungan ahli geografi-klimatologi dan, di sisi lain, di berbagai tempat yang menghadirkan konteks lingkungan yang beragam.

Membagikan

Berkontribusi untuk meningkatkan pengetahuan dengan membagikan pengukuran ini dalam database lingkungan dan dengan demikian memungkinkan pemetaan polusi udara secara online.

--

Konsepnya adalah membuat stasiun otonom yang dapat mengumpulkan data lingkungan dan mengirimkannya dengan jaringan SigFox ke dasbor.

Jadi di satu sisi, kami akan menunjukkan kepada Anda bagaimana merancang perangkat keras dan di sisi lain bagaimana melakukan bagian perangkat lunak.

Langkah 1: Perangkat Keras

Berikut adalah komponen yang kami putuskan untuk digunakan untuk mendesain stasiun:

- STM32 NUCLEO-F303K8 -> Untuk informasi lebih lanjut

- HPMA115S0-XXX (Sensor partikel PM2.5 & PM10) -> Untuk informasi lebih lanjut

- SHT11 atau SHT10 atau STH15 atau DHT11 (Suhu & Kelembaban Relatif) -> Untuk informasi lebih lanjut

- MICS2714 (sensor NO2, sensor Nitrogen dioksida) -> Untuk informasi lebih lanjut

- Panel Surya x2 (2W) -> Untuk informasi lebih lanjut

- Baterai LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> Untuk informasi lebih lanjut

- Regulator LiPo Rider Pro (106990008) -> Untuk informasi lebih lanjut

- BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 lisensi -> Untuk informasi lebih lanjut

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

- 1 kapasitor (100nF)

- 1 transistor (2N222).

! ! ! Anda harus melepas SB16 dan SB18 pada papan inti stm32 untuk mencegah interferensi antara HPMA dan SHT11 !

Pada dasarnya, ini adalah bagaimana Anda harus menghubungkan komponen:

1. Las, secara paralel, panel surya.
2. Hubungkan mereka ke LiPo Rider Pro dan sambungkan juga baterai ke LiPo Rider Pro.
3. Seperti foto di atas, sambungkan semua elemen ke STM32. Hubungkan hanya satu sensor suhu dan kelembaban bukan 2 ! Jangan lupa resistor, kapasitor dan transistor.
4. Terakhir, sambungkan STM32 ke LiPo Rider Pro dengan kabel usb.

Langkah selanjutnya adalah alternatif untuk kabel ini.

Langkah 2: Perangkat Keras - PCB

Kami memutuskan untuk menggunakan Autodesk Eagle untuk mendesain papan sirkuit tercetak (PCB).

Anda dapat memilih untuk menghubungkan DHT atau SHT, kami memilih untuk merancang dua sidik jari untuk 2 sensor ini untuk mengubah sensor jika diperlukan.

Dalam lampiran, Anda dapat mengunduh file konsepsi Eagle sehingga Anda dapat dengan mudah membuatnya sendiri.

Kami menggunakan pin 5V stm32 untuk memasok perangkat. Dalam konfigurasi ini, hanya inti stm32 yang diaktifkan.

Dengan demikian kita dapat menggunakan mode tidur nyenyak dari MCU yang menyediakan arus tidur rendah. Dalam status siaga, seluruh arus tidur turun di bawah XXµA.

Langkah 3: Protokol LPWAN: Komunikasi Sigfox

Sigfox adalah protokol LPWAN yang dibuat oleh perusahaan telekomunikasi Prancis - SIGFOX

Ini memungkinkan perangkat jarak jauh untuk terhubung menggunakan teknologi ultra-narrow band (UNB). Sebagian besar hanya membutuhkan bandwidth rendah untuk mentransfer sejumlah kecil data. Jaringan hanya mampu menangani sekitar 12 byte per pesan dan pada saat yang sama tidak lebih dari 140 pesan per perangkat per hari.

Untuk banyak aplikasi IOT, sistem telepon seluler tradisional terlalu rumit untuk memungkinkan pengoperasian dengan daya yang sangat rendah dan terlalu mahal untuk layak untuk banyak node kecil berbiaya rendah… Jaringan dan teknologi SIGFOX ditujukan untuk mesin berbiaya rendah ke mesin area aplikasi di mana cakupan area yang luas diperlukan.

Untuk AirCitizen, format data yang terdeteksi sederhana dan jumlah data yang benar menggunakan Sigfox untuk menerjemahkan data yang terdeteksi dari sensor ke platform IOT kami - ThingSpeak.

Kami akan memperkenalkan penggunaan Sigfox dalam langkah-langkah berikut.

Langkah 4: Konfigurasi Perangkat Lunak

Mengikuti realisasi rangkaian kami, mari beralih ke pengembangan mikrokontroler STM32 F303K8 kami.

Untuk lebih mudahnya, Anda dapat memilih untuk memprogram di Arduino.

Langkah 1: Jika Anda belum menginstal Arduino IDE, unduh dan instal dari tautan ini. Pastikan Anda memilih sistem operasi yang benar.

Tautan: Unduh Arduino

Langkah 2: Setelah Menginstal Arduino IDE, buka dan unduh paket yang diperlukan untuk papan STM32. Ini dapat dilakukan dengan memilih File -> Preferences.

Langkah 3: Mengklik Preferensi akan membuka kotak dialog yang ditampilkan di bawah ini. Di kotak teks URL Boards Manager tambahan, rekatkan tautan di bawah ini:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

dan tekan OK.

Langkah 4: Sekarang pergi ke Tool -> Boards -> Board Manager. Ini akan membuka kotak dialog Boards manager, cari "STM32 Cores" dan instal paket yang muncul (paket STMicrolectronics).

Langkah 5: Setelah paket, instalasi selesai. Buka Alat dan gulir ke bawah untuk menemukan "seri Nucleo-32". Kemudian pastikan variannya adalah "Nucleo F303K8" dan ubah metode upload menjadi "STLink".

Langkah 6: Sekarang, sambungkan papan Anda ke komputer dan periksa ke port COM mana papan terhubung menggunakan manajer perangkat. Kemudian, pilih nomor port yang sama di Tools->Port.

Anda sekarang siap untuk memprogram STM32 F303K8 Anda dengan Arduino!

Langkah 5: Program STM32 Anda

Setelah konfigurasi selesai, Anda perlu memprogram pengontrol mikro Anda untuk mengumpulkan dan mengirim data.

Langkah1: Periksa pengaruh I/O dan ukur stempel waktu di bagian "Tentukan" kode.

Langkah2: Unggah kode di atas ke stm32, buka serial monitor dan reset perangkat. Perintah "AT" akan muncul di layar, jika tidak, periksa deklarasi I/O.

Anda dapat mengetahui kebenaran data Anda dengan berkonsultasi dengan standar undang-undang Prancis dalam lampiran.

Mari beralih ke konfigurasi dasbor.

Langkah 6: ThingSpeak - 1

Sebelum mengonfigurasi cara mengalihkan data dari stasiun kami ke platform ThingSpeak, Anda harus membuat akun ThingSpeak.

Daftar: Situs web ThingSpeak

Langkah 1: Sekarang klik "Saluran Baru". Ini akan membuka formulir. Masukkan nama dan deskripsi (jika perlu).

Buat 5 bidang:

• Bidang 1: pm2, 5
• Lapangan 2: sore10
• Bidang 3: suhu
• Bidang 4: kelembaban
• Bidang 5: NO2

Judul-judul ini tidak akan menjadi judul tangga lagu kami.

Jika Anda membutuhkan contoh, Lihat foto di atas.

Anda tidak perlu melengkapi lebih banyak bidang tetapi mungkin menarik jika Anda memasukkan lokasi.

Gulir ke bawah dan "Simpan Saluran".

Langkah 2: Saluran Stasiun AirCitizen.

Sekarang, Anda dapat melihat halaman dengan 5 grafik. Dengan mengklik simbol pensil Anda dapat mengubah properti grafik.

Hasilnya adalah gambar kedua di atas.

Pada langkah ini, grafik tersebut bersifat pribadi. Anda akan dapat menjadikannya publik setelah data diterima.

Langkah 3: Setelah konfigurasi grafik Anda. Buka tab "Kunci API". Lihat bagian permintaan API dan lebih tepatnya bidang pertama, "Perbarui umpan Saluran". Perhatikan KUNCI API.

Anda akan memiliki sesuatu seperti ini:

DAPATKAN

Anda sekarang dapat pergi ke bab berikutnya.

Langkah 7: Komunikasi Antara Modul Sigfox dan Platform ThingSpeak

Sebagai informasi, perhatikan bahwa setiap kartu modul Sigfox memiliki nomor unik yang tertulis di kartu dan nomor PAC.

Untuk menerima data di ThingSpeak, Anda harus mengarahkannya.

Data berpindah dari stasiun ke backend Sigfox dan akan dialihkan ke server ThingSpeak.

Lihat gambar pertama di atas untuk penjelasannya.

Langkah 1: Kami tidak akan menjelaskan cara mendaftar di Sigfox karena banyak tutorial di internet.

Buka Backend Sigfox.

Klik "Jenis Perangkat", lalu klik pada baris kit Anda dan pilih "Edit".

Sekarang, masuk ke bagian "Panggilan Balik" dan klik "Baru", "Panggilan Balik Khusus".

Langkah 2:

Anda harus berada di halaman konfigurasi:

Jenis: DATA dan UPLINK

Saluran: URL

Kirim duplikat: tidak ada

Konfigurasi payload khusus: Mengatur sumber data dan memutuskan formulir data. Anda harus menulis seperti:

VarName::Type:NumberOfBits

Dalam hal ini, kami memiliki 5 nilai bernama pm25, pm10, suhu, kelembaban, dan NO2.

pm25::int:16 pm10::int:16 suhu::int:8 kelembapan::uint:8 NO2::uint:8

Pola url: Ini sintaksnya. Gunakan kunci API yang ditemukan sebelumnya dan masukkan setelah "api_key ="

api.thingspeak.com/update?api_key=XXXXXXXXXXXXXXXX&field1={customData#pm25}&field2={customData#pm10}&field3={customData#temperature}&field4={customData#humidity}&field5={customData#NO2}

Gunakan Metode HTTP: DAPATKAN

Kirim SNI: ON

Header: Tidak ada

Klik sekarang pada "Oke".

Panggilan balik Anda ke ThingSpeak API sekarang telah dikonfigurasi! (Representasi pada gambar kedua di atas).

Langkah 8: ThingSpeak - 2

Sekarang, Anda bisa lebih pilih-pilih dalam memodifikasi nilai minimum dan maksimum sumbu.

Jika perlu, klik logo pensil di kanan atas grafik.

Nilai tipikal:

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

Suhu = °C

Kelembaban = %

Nitrogen Dioksida = ppm

Anda harus memiliki sesuatu seperti dua gambar di atas.

Anda juga dapat menambahkan beberapa widget lain seperti "Tampilan Numerik" atau "Pengukur".

Terakhir, untuk menjadikan saluran Anda publik, buka tab "Berbagi" dan pilih "Bagikan tampilan saluran dengan semua orang".

Langkah 9: Bonus - ThingTweet dan Bereaksi

Opsional: Tweet jika suatu kondisi terpenuhi!

Langkah 1: Buat akun twitter atau gunakan akun twitter pribadi Anda.

Daftar - Twitter

Langkah 2: Di Thingspeak, masuk ke "Aplikasi" lalu klik "ThingTweet".

Tautkan akun twitter Anda dengan mengklik "Tautkan Akun Twitter".

Langkah 3: Sekarang, kembali ke "Aplikasi" lalu klik "Bereaksi".

Buat React baru dengan mengklik "New React".

Contohnya:

Nama Reaksi: Suhu di atas 15 ° C

Tipe Kondisi: Numerik

Frekuensi Uji: Pada penyisipan data

Kondisi, jika saluran:

Bidang: 3 (suhu)

Tanda: lebih besar dari

Nilai: 15

Aksi: ThingTweet

Kemudian tweet: Oh! Suhunya lebih dari 15 °C

menggunakan akun Twitter:

Opsi: Jalankan tindakan setiap kali kondisi terpenuhi

Kemudian klik "Simpan Bereaksi".

Anda sekarang akan men-tweet jika kondisi terpenuhi dan banyak kondisi lain dapat dikonfigurasi seperti tergantung pada level PM10.

Langkah 10: Giliran Anda Sekarang

Akhirnya, Anda sekarang memiliki semua elemen untuk mereproduksi Stasiun AirCitizen Anda sendiri!

Video: Anda dapat menonton video di mana kami mempresentasikan pekerjaan kami.

Platform ThingSpeak kami: Stasiun AirCitizenPolytech

--

Terima kasih atas perhatian Anda !

Tim Politeknik AirCitizen

Langkah 11: Referensi & Bibliografi

https://www.sigfox.com/en