Penghitung Partikel Mikro Portabel PM1 PM2.5 PM10: 20 Langkah (dengan Gambar)

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

Saat ini, polusi udara ada di mana-mana dan lebih khusus lagi di kota-kota kita. Kota-kota besar menjadi mangsa sepanjang tahun dengan tingkat polusi yang terkadang mencapai (dan seringkali pasti) tingkat yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia. Anak-anak sangat sensitif terhadap kualitas udara yang mereka hirup. Udara yang tercemar ini menyebabkan mereka, di antara masalah alergi lainnya. Udara tercemar di luar rumah kita, tetapi juga pada tingkat yang paling penting, di dalam rumah dan mobil kita. Tingkat kualitas udara tersedia di situs berikut. Situs Cina ini mengumpulkan semua pengukuran kualitas udara dari sensor seluruh mode. Tingkat kualitas udara diformat menurut indeks AQI, yang mungkin sedikit berbeda dari satu negara ke negara lain. Dokumen ini menjelaskan cara menghitung indeks ini. Dokumen lain ini adalah panduan pemahaman.

Untuk mengetahui kualitas udara yang kita hirup, ke mana pun kita pergi dan secara real time, saya mulai membuat penghitung partikel atmosfer portabel (yang akan kita sebut CPA nanti)., bisa muat di kantong. Itu dibuat untuk:

• Tahan di saku.
• Memiliki otonomi operasi yang besar.
• Mudah dimengerti
• Dapat menyimpan pengukuran di PC.
• Untuk dapat diisi ulang.
• Untuk dapat mengaksesnya dengan ponsel Anda tanpa kehadiran jaringan lokal komunikasi Wifi.
• Mampu mengendalikan alat penjernih udara jika pencemaran melebihi ambang batas tertentu.

Karakteristik

• Ukuran: 65x57x23mm
• Partikel terukur: PM1, PM2.5 dan PM10
• Otonomi: antara 3 jam dan beberapa minggu tergantung pada mode operasi yang dipilih.
• Baterai lithium-ion 3v7 - 680 mAh
• Antarmuka USB mikro untuk pengisian daya dan transfer data.
• Memori pengukuran 2038 (680 per jenis PMxx)
• Periode pengambilan sampel: terus menerus, 5 menit, 15 menit, 30 menit, 1 jam
• Output perintah 3v3 sesuai dengan tingkat polusi.
• Antarmuka LED warna-warni untuk kemudahan pemahaman
• Kontrol antarmuka pada PC, tablet, ponsel (Android, iOS) melalui Wifi.

Langkah 1: Prototipe Kotak

Saya mulai dengan memikirkan bentuk yang bisa saya berikan pada kotak, yang terinspirasi dari desain objek modern.

Berikut adalah beberapa kotak yang digambar.

Pada akhirnya, saya memilih kasing paling sederhana untuk dibuat dan yang terkecil: lihat foto utama pada instruksi ini.

Langkah 2: Prototipe Kartu

Saya memiliki semua 3 kartu prototipe. Tapi hanya 2 yang terlihat di sini.

Prototipe telah memungkinkan untuk mengembangkan catu daya 5V dan 3v3. Ini sulit untuk dikembangkan karena saya harus menemukan komponen untuk mendapatkan daya yang dibutuhkan untuk memulai mikrokontroler WiFi (ESP8266 - 12). Bagian pengisian daya elektronik baterai Lithium-ion lebih cepat beroperasi. Setelah itu, saya mengubah beberapa kali lokasi berbagai sakelar dan konektor untuk ergonomi perangkat yang baik.

Langkah 3: Kotak

LED terlihat oleh transparansi melalui perumahan. Saluran masuk udara berada di sisi kiri kasing. Di sisi kanan kita menemukan:

• Tombol pemilihan mode tampilan.
• Saklar hidup/mati.
• Sakelar pemilihan untuk mentransfer pengukuran ke PC. Ini memungkinkan peralihan antara tautan serial antara ESP8266 dan sensor partikel atau antara ESP8266 dan port micro USB. Perhatian, jika yang satu ini tidak diposisikan dengan baik, komunikasi antara kartu elektronik dan sensor tidak akan terjamin lagi dan CAP tidak akan dapat memulai dengan benar.
• Soket USB mikro untuk mengisi ulang baterai atau tindakan transfer protokol serial.

Langkah 4: Sensor

Saya menguji dua sensor yang berbeda. Sensor laser SDS011 V1.2 PM2.5 dari Nova Fitness Co. Ltd. (doc) dengan kunci antarmuka serial usb.

Sensor lainnya (kotak logam) adalah PMS7003M dari PLANTOWER (doc).

Ini adalah yang saya gunakan dalam kasus saya. Ia mampu mengukur konsentrasi partikel halus kurang dari 1μm (PM1); kurang dari 2.5μm (PM2.5) dan kurang dari 10μm (PM10). Prinsip pengoperasian sensor PSM7003M adalah sebagai berikut: laser menyinari debu udara. Sensor optik menangkap sinar laser dan menghasilkan sinyal listrik yang sebanding dengan kecepatan dan ukuran debu di udara.

Karakteristiknya ditunjukkan dalam tabel karakteristik.

Langkah 5: Pemasangan

Hanya ada tempat baterai di sisi sensor.

Langkah 6: Operasi

Jantung dari sistem ini adalah ESP8266 (tipe ESP-12F). Mikrokontroler ini dilengkapi dengan pemancar Wifi. ESP8266 tersedia dalam beberapa varian. ESP8266 berkomunikasi dengan sensor PMS7003 melalui tautan serial. Ini memulihkan nilai konsentrasi partikel dan jumlah partikel. Kemudian menghitung indeks kualitas AQI, Jika mode kontrol output dalam "Otomatis" dan tingkat polusi di PM2.5 lebih tinggi dari 50 (indeks kualitas udara AQI PM2.5 > 50), output disetel tinggi (3v3). Jika tidak, disetel rendah (0v). ESP8266 dikonfigurasi di Access Point -> AP (Wifi point). Artinya, itu dikenali sebagai terminal Wifi tempat ponsel dapat terhubung. Telepon harus memilih terminal Wifi ini dan memasukkan kode APPSK (sedikit seperti kode WEP dari kotak ADSL) untuk mengaksesnya. Kemudian, telepon memasukkan alamat IP untuk dijangkau. Ini dia 192.168.4.1. Kemudian, halaman web ditampilkan di telepon, dari mana seseorang mengontrol kotak dan memvisualisasikan nilai polusi. Kode APPSK yang dikonfigurasi dalam program ini adalah "AQI_index". Kode APPSK dapat dimodifikasi oleh programmer karena terdapat dalam program yang dimuat di ESP8266. Alamat untuk memuat halaman web terintegrasi adalah: "192.168.4.1".

ESP8266 mengukur tegangan baterai. Jika di bawah tegangan batasnya (3v2 = 0%), perangkat dalam keadaan siaga. Baterai 100% ketika tegangan 4v2.

ESP dapat menyimpan hingga 2038 sampel nilai konsentrasi partikel PM1, PM2.5 dan PM10. Sekitar 680 sampel per ukuran partikel. Pengukuran ini dapat diunduh dengan menghubungkan kabel yang dilengkapi dengan konverter USB / Serial dan meluncurkan transfer melalui aplikasi yang disematkan. Nilai sampel yang ditransfer dinormalisasi sebagai berikut untuk menghemat ruang memori:

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

Untuk mencari nilai konsentrasi yang tepat, maka kalikan nilainya dengan 5 atau 6 tergantung kasusnya.

Langkah 7: Antarmuka Web 1/4

Lihat video antarmuka web

Ini adalah antarmuka yang tersedia setelah koneksi antara CPA dan telepon. Hal ini memungkinkan untuk memvisualisasikan nilai konsentrasi mikropartikel untuk PM1, PM2.5 dan PM10, dalam g / m3. Indeks kualitas udara adalah AQI, diwakili oleh angka dan ekspresi literal, menurut tabel definisi indeks AQI. Ada juga pengukur baterai.

Bagian didedikasikan untuk kontrol otomatis output kontrol CPA, dengan nama Konfigurasi Kipas. Setelah ":" dari judul bagian, mode saat ini ditampilkan (Otomatis, Mulai, Berhenti). Di pangkalan, output ini akan mengontrol perangkat pemurnian udara (kipas = kipas). Dengan demikian dimungkinkan untuk menghidupkan atau mematikan, atau membiarkannya dalam mode otomatis dengan perjalanan ketika udara melebihi indeks AQI 50.

Bagian didedikasikan untuk pengukuran "Ukur konfigurasi". Setelah ":" ditunjukkan mode saat ini (lanjutan, periodik 5 menit, 15 menit, 30 menit, 1 jam, berhenti). Dengan demikian dimungkinkan untuk melakukan pengukuran secara terus menerus (sebenarnya periode pengambilan sampel mendekati 2 detik), atau setiap 5, 15, 30 menit, 1 jam, atau berhenti pengambilan sampel.

Bagian "Mode Tampilan" memungkinkan untuk memilih bagaimana informasi (semua yang tersedia di antarmuka web) akan ditampilkan pada kotak melalui LED warna-warni. Setelah ":" ditunjukkan mode saat ini (Dikompilasi, PM1.0, PM2.5, PM10). Setiap penekanan "Mode Tampilan" beralih dari satu mode tampilan ke mode tampilan lainnya dengan urutan sebagai berikut:

• Disusun
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

Langkah 8: Antarmuka Web 2/4

Arti warna LED dalam mode "Dikompilasi" adalah sebagai berikut: Tingkat baterai:

• > 30% = hijau
• > 10% dan <30%: oranye
• <10% = merah

Tingkat memori:

• > 30% = hijau
• > 10% dan <30%: oranye
• <10% = merah

Keluaran kontrol:

• Output tinggi: hijau
• Output rendah: merah
• Mode kontrol otomatis: biru

Langkah 9: Antarmuka Web 3/4

Keluaran PM1.0, PM2.5 dan PM10: Warna LED sesuai dengan tabel warna indeks AQI. Arti warna 10 LED pada mode "PM1.0, PM2.5, PM10" adalah sebagai berikut:

• Warna LED mewakili tingkat polusi udara seperti yang ditunjukkan pada tabel indeks AQI. Misalnya, jika LED berwarna merah, berarti tingkat polusinya buruk bagi kesehatan.
• Jumlah LED yang menyala mewakili nilai indeks AQI untuk warna yang bersangkutan, seperti yang ditunjukkan pada tabel indeks AQI. Misalnya, jika hanya ada satu LED hijau pada 10, indeksnya adalah 1/10 dari indeks hijau maksimum, yaitu 50/10 = 5. Jika 5 LED hijau pada 10, nilainya adalah 50 / 10x5 = 25. Jika 5 LED ungu menyala, nilainya adalah (300-201) /10x5+201=250.5.
• Setiap kali tombol tekan ditekan, salah satu dari 4 LED di sebelah kanan berkedip oranye. Ini menunjukkan mode tampilan yang dipilih:

Langkah 10: Antarmuka Web 4/4

Bagian "Data Tersisa" menunjukkan ruang memori yang tersisa untuk menyimpan pengukuran. Setelah ":" ditunjukkan sisa %. Menekan tombol "hapus memori" akan menghapus memori. Menekan tombol "unduh" akan memulai transfer sampel ke PC. Di akhir antarmuka web, tabel indeks AQI ditampilkan.

Langkah 11: Memulai

1. Pindahkan sakelar On/Off ke posisi On.
2. Pelangi LED muncul untuk memastikan semua LED berfungsi…. dan kemudian itu cantik.
3. LED pirus menyala satu demi satu. Ini memungkinkan waktu sensor partikel untuk menginisialisasi.
4. Salah satu mode tampilan LED muncul.
5. Di ponsel atau PC, pilih jaringan Wifi yang dimulai dengan "AQI_I3D-"
6. Masukkan kode "AQI_index"
7. Buka misalnya Google dan ketik di bilah alamat: 192.168.4.1
8. Halaman web ditampilkan

Videonya

Langkah 12: Transfer Data ke PC

Untuk mentransfer data dari kotak ke PC Anda harus:

1. Sambungkan kabel micro USB / tautan serial (level tegangan 5v) ke PC USB.
2. Buka terminal serial pada PC dan konfigurasikan sebagai berikut: 9600 BAUDS, 1 stop bit, parity NONE, 1 start bit.
3. Alihkan sakelar mikro "aktifkan pengunggahan data"
4. Pada antarmuka, tekan "Unduh"
5. Di terminal serial, tunggu akhir transfer dan salin datanya.
6. Alihkan sakelar mikro "aktifkan unggahan data" ke posisi semula

Jika CAP tampaknya tidak berfungsi, kemungkinan sakelar tidak dipasang kembali.

Langkah 13: Siaga Antara Fase Pengambilan Sampel

Dalam mode pengambilan sampel 5 menit, 15 menit, 30 menit, dan 1 jam, CAP secara otomatis masuk ke mode tidur setelah mengambil sampel pengukurannya dan tidak bangun hingga 5, 15, 30, atau 60 menit kemudian. Otonomi CAP dengan demikian sangat meningkat.

Langkah 14: Atur Ulang ke Mode Pabrik

Dalam kasus di mana CAP memiliki beberapa masalah pengoperasian, dimungkinkan untuk mengatur ulang semua parameter operasi dan memulai ulang CAP dengan andal. Untuk itu:

1. Matikan CAP Tinggal tekan tombol Nyalakan CAP.
2. Pelangi LED muncul
3. Strip LED pirus muncul dalam waktu kurang dari satu detik
4. Matikan CAP
5. CAP sekarang diatur ulang.

Langkah 15: Program Di Bawah Arduino

Tersedia disini

Untuk memprogram kartu itu perlu:

1. Buka Arduino di PC
2. Konfigurasikan Arduino untuk papan ESP8266
3. Hubungkan UBS Micro USB / Kabel Serial (3v3) antara kartu dan PC
4. Alihkan tombol SW3 ke "prgm"
5. Tetap di tombol "SW1"
6. Nyalakan perangkat -> Perangkat memasuki mode pemrograman
7. Melepaskan "SW1"
8. Di bawah Arduino, mulai pemrograman
9. Setelah akhir pemrograman, alihkan "SW3" ke "SW3"
10. Matikan dan mulai ulang perangkat

Langkah 16: Diagram Listrik

Langkah 17: PCB

Langkah 18: Nomenklatur

Ini dia

Langkah 19: Lakukan Sendiri

Anda ingin melakukannya, jangan khawatir, saya mengusulkan beberapa kit yang mungkin tergantung pada anggaran yang ingin Anda masukkan

Kunjungi situs web saya (tersedia versi bahasa Prancis)

Langkah 20: Dan Lebih Banyak Lagi…

Langkah selanjutnya adalah mengaitkan perangkat dengan ionizer. Sehingga udara tercemar, perangkat memulai ionizer, ionizer memungkinkan entah bagaimana untuk menjatuhkan partikel halus ke tanah. Ini menghasilkan elektron negatif yang berasosiasi dengan gas dan debu di sekitarnya, mengubah muatan listrik positifnya menjadi muatan negatif. Karena tanah dan sebagian besar benda memiliki muatan positif, partikel bermuatan negatif oleh ionizer tertarik dan menempel padanya. Udara dengan demikian dibersihkan. Ionisasi udara juga banyak manfaat kesehatan lainnya. Hari ini, ionizer bekerja. Presentasi ini akan menjadi subjek blog yang akan datang.