Portable Micro Particle Counter PM1 PM2.5 PM10: 20 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ngayon, ang polusyon sa hangin ay nasa lahat ng dako at mas partikular sa ating mga lungsod. Ang mga malalaking lungsod ay biktima ng buong taon na may mga antas ng polusyon kung minsan na umaabot (at madalas para sa ilang mga) antas na napaka-mapanganib sa kalusugan ng tao. Ang mga bata ay labis na sensitibo sa kalidad ng hangin na kanilang hininga. Ang maruming hangin na ito ay humahantong sa kanila, bukod sa iba pang mga problema sa allergy. Ang hangin ay nadungisan sa labas ng aming tahanan, ngunit din sa mga antas ng pinakamahalagang oras, sa loob ng ating mga tahanan at kotse. Ang antas ng kalidad ng hangin ay magagamit sa sumusunod na site. Ang site na ito ng Intsik ay nagtitipon ng lahat ng mga sukat sa kalidad ng hangin ng mga sensor ng buong mode. Ang antas ng kalidad ng hangin ay naka-format ayon sa isang indeks ng AQI, na maaaring mag-iba nang bahagya mula sa isang bansa patungo sa isa pa. Ipinapaliwanag ng dokumentong ito kung paano makalkula ang index na ito. Ang iba pang dokumento na ito ay isang gabay sa pag-unawa.

Upang malaman ang kalidad ng hangin na ating hininga, saan man tayo magpunta at sa real time, nagtakda ako tungkol sa paglikha ng isang portable atmospheric particle counter (na tatawagin nating CPA sa paglaon)., nakakapasok sa bulsa. Nilikha ito para sa:

• Hawak sa bulsa.
• Magkaroon ng isang mahusay na pagsasarili ng operasyon.
• Maging madaling maunawaan
• Maaaring i-save ang mga sukat sa PC.
• Upang maging rechargeable.
• Upang ma-access ito sa iyong telepono nang walang pagkakaroon ng mga lokal na network ng komunikasyon sa Wifi.
• Makontrol ang isang aparato sa paglilinis ng hangin kung ang polusyon ay lumampas sa isang tiyak na threshold.

Mga Katangian

• Laki: 65x57x23mm
• Mga sinusukat na maliit na butil: PM1, PM2.5 at PM10
• Awtonomiya: sa pagitan ng 3 oras at maraming linggo depende sa napiling operating mode.
• Ang baterya ng lithium-ion 3v7 - 680 mAh
• Micro USB interface para sa pagsingil at paglilipat ng data.
• Memorya ng mga pagsukat ng 2038 (680 bawat uri ng PMxx)
• Panahon ng pag-sample: tuloy-tuloy, 5min, 15min, 30min, 1h
• 3v3 utos output ayon sa antas ng polusyon.
• Maramihang kulay na LED interface para sa madaling pag-unawa
• Kontrolin ang interface sa PC, tablet, telepono (Android, iOS) sa pamamagitan ng Wifi.

Hakbang 1: Ang Mga Prototype ng Kahon

Nagsimula ako sa pag-iisip tungkol sa hugis na maibibigay ko sa kahon, na inspirasyon ng mga modernong disenyo ng mga bagay.

Narito ang ilang mga iginuhit na kahon.

Sa huli, pinili ko ang pinakasimpleng kaso na gagawin at ang pinakamaliit: tingnan ang pangunahing larawan sa itinuturo na ito.

Hakbang 2: Mga Prototype ng Card

Mayroon akong lahat ng 3 mga card ng prototype. Ngunit 2 lamang ang nakikita dito.

Ginawang posible ng mga prototype na paunlarin ang 5V at 3v3 power supplies. Mahirap mabuo ito sapagkat kailangan kong hanapin ang mga sangkap upang makuha ang lakas na kinakailangan upang simulan ang WiFi microcontroller (ESP8266 - 12). Ang elektronikong bahagi ng singilin ng baterya ng Lithium-ion ay mas mabilis na gumana. Pagkatapos, binago ko nang maraming beses ang lokasyon ng iba't ibang mga switch at konektor para sa mahusay na ergonomics ng aparato.

Hakbang 3: Ang Kahon

Ang mga LED ay nakikita ng transparency sa pamamagitan ng pabahay. Ang mga inlet ng hangin ay nasa kaliwang bahagi ng kaso. Sa kanang bahagi makikita namin:

• Ang pindutan ng pagpipilian ng display mode.
• Ang on / off switch.
• Ang switch ng pagpipilian para sa paglilipat ng mga sukat sa PC. Pinapayagan ang paglipat sa pagitan ng isang serial link sa pagitan ng ESP8266 at ng sensor ng maliit na butil o sa pagitan ng ESP8266 at ng micro USB port. Pansin, kung ang isang ito ay hindi maayos na nakaposisyon, ang komunikasyon sa pagitan ng electronic card at sensor ay hindi na masisiguro at ang CAP ay hindi maaaring magsimula nang tama.
• Ang micro USB socket para sa muling pagsingil ng baterya o mga hakbang sa paglipat ng serial protocol.

Hakbang 4: Ang Sensor

Sinubukan ko ang dalawang magkakaibang sensor. Ang SDS011 V1.2 PM2.5 Laser sensor mula sa Nova Fitness Co. Ltd. (doc) na may usb serial interface key.

Ang iba pang sensor (metalic case) ay PMS7003M mula sa PLANTOWER (doc).

Ito ang ginagamit ko sa aking kaso. Nasusukat ang konsentrasyon ng mga pinong partikulo na mas mababa sa 1μm (PM1); mas mababa sa 2.5μm (PM2.5) at mas mababa sa 10μm (PM10). Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng PSM7003M sensor ay ang mga sumusunod: ang isang laser ay nag-iilaw sa alikabok ng hangin. Kinukuha ng isang optical sensor ang ilaw ng laser at bumubuo ng isang elektrikal na signal na proporsyonal sa rate at laki ng alikabok sa hangin.

Ang mga katangian nito ay ipinapakita sa talahanayan ng katangian.

Hakbang 5: Pag-mount

Mayroong lamang ang lugar ng baterya sa gilid ng sensor.

Hakbang 6: Pagpapatakbo

Ang puso ng system ay ang ESP8266 (i-type ang ESP-12F). Ang microcontroller na ito ay nilagyan ng isang Wifi transmitter. Ang ESP8266 ay magagamit sa maraming mga variant. Ang ESP8266 ay nakikipag-usap sa sensor ng PMS7003 sa pamamagitan ng serial link. Nababawi nito ang mga halaga ng konsentrasyon ng maliit na butil at ang bilang ng mga maliit na butil. Pagkatapos, kinakalkula nito ang index ng kalidad na AQI, Kung ang mode ng kontrol ng output ay nasa "Awtomatiko" at ang antas ng polusyon sa PM2.5 ay mas mataas kaysa sa 50 (indexe ng kalidad ng hangin AQI PM2.5> 50), ang output ay itinakda mataas (3v3). Kung hindi man, ito ay itinakda mababa (0v). Ang ESP8266 ay naka-configure sa Access Point -> AP (Wifi point). Iyon ay, kinikilala ito bilang isang terminal ng Wifi kung saan maaaring kumonekta ang telepono. Dapat piliin ng telepono ang terminal ng Wifi na ito at ipasok ang code na APPSK (katulad ng isang WEP code ng isang kahon ng ADSL) upang ma-access ito. Pagkatapos, ipinasok ng telepono ang IP address upang maabot. Narito ito ay magiging 192.168.4.1. Pagkatapos, ang web page ay ipinapakita sa telepono, kung saan kinokontrol ng isa ang kahon at nakikita ang mga halaga ng polusyon. Ang APPSK code na naka-configure sa programa ay "AQI_index". Ang APPSK code ay maaaring mabago ng programmer sapagkat nilalaman ito sa programang na-load sa ESP8266. Ang address upang mai-load ang pinagsamang web page ay: "192.168.4.1".

Sinusukat ng ESP8266 ang boltahe ng baterya. Kung ito ay mas mababa sa limitasyong boltahe nito (3v2 = 0%), ang aparato ay inilalagay sa standby. Ang baterya ay 100% kapag ang boltahe ay 4v2.

Ang ESP ay maaaring mag-imbak ng hanggang sa 2038 mga sample ng PM1, PM2.5 at PM10 halaga ng konsentrasyon ng maliit na butil. Mga 680 na sample bawat laki ng maliit na butil. Ang mga sukat na ito ay maaaring ma-download sa pamamagitan ng pagkonekta ng isang cable na nilagyan ng isang USB / Serial converter at ilunsad ang paglipat sa pamamagitan ng naka-embed na application. Ang mga halaga ng inilipat na mga sample ay na-normalize tulad ng sumusunod upang makatipid ng memorya ng puwang:

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

Upang mahanap ang tamang halaga ng konsentrasyon, pagkatapos ay i-multiply ang halaga ng 5 o 6 depende sa kaso.

Hakbang 7: Web Interface 1/4

Tingnan ang video ng web interface

Ito ang magagamit na interface pagkatapos ng koneksyon sa pagitan ng CPA at ng telepono. Pinapayagan nitong mailarawan ang mga halaga ng konsentrasyon ng microparticle para sa PM1, PM2.5 at PM10, sa μg / m3. Ang index ng kalidad ng hangin ay AQI, na kinatawan ng isang numero at isang literal na pagpapahayag, ayon sa talahanayan ng kahulugan ng AQI index. Mayroon ding gauge ng baterya.

Ang isang seksyon ay nakatuon sa awtomatikong kontrol ng output ng kontrol ng CPA, sa ilalim ng pangalan ng Fan Configuration. Matapos ang ":" ng pamagat ng seksyon, ang kasalukuyang mode ay ipinapakita (Awtomatiko, Magsimula, Itigil). Sa base, makokontrol ng output na ito ang isang aparato sa paglilinis ng hangin (fan = fan). Ito ay posible upang pilitin o patayin, o iwanan ito sa awtomatikong mode na may isang paglalakbay kapag ang hangin ay lumampas sa isang AQI index na 50.

Ang isang seksyon ay nakatuon sa pagsukat ng "Sukatin ang config". Matapos ang ":" ay ipinahiwatig ang kasalukuyang mode (patuloy, pana-panahong 5min, 15min, 30min, 1h, stop). Posible na magsagawa ng mga pagsukat na tuloy-tuloy (sa katunayan ang tagal ng sampling ay malapit sa 2 segundo), o bawat 5, 15, 30 min, 1h, o ihinto ang pag-sample.

Pinapayagan ng seksyong "Display Mode" na pumili kung paano ipapakita ang impormasyon (lahat ng mga magagamit sa web interface) sa kahon sa pamamagitan ng maraming kulay na LED. Matapos ang ":" ay ipinahiwatig ang kasalukuyang mode (Compiled, PM1.0, PM2.5, PM10). Ang bawat pagpindot sa "Display Mode" ay lilipat mula sa isang display mode patungo sa isa pa sa sumusunod na pagkakasunud-sunod:

• Pinagsama
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

Hakbang 8: Web Interface 2/4

Ang kahulugan ng kulay na LED sa mode na "Compiled" ay ang mga sumusunod: Antas ng baterya:

• > 30% = berde
• > 10% at <30%: orange
• <10% = pula

Antas ng memorya:

• > 30% = berde
• > 10% at <30%: orange
• <10% = pula

Control output:

• Mataas na output: berde
• Mababang output: pula
• Awtomatikong control mode: asul

Hakbang 9: Web Interface 3/4

Output PM1.0, PM2.5 at PM10: Ang kulay ng LED ay naaayon sa talahanayan ng kulay ng AQI index. Ang kahulugan ng kulay ng 10 LEDs sa "PM1.0, PM2.5, PM10" mode ay ang mga sumusunod:

• Ang kulay ng mga LED ay kumakatawan sa antas ng polusyon sa hangin tulad ng ipinahiwatig sa talahanayan ng index ng AQI. Halimbawa, kung ang mga LED ay pula, nangangahulugan ito na ang antas ng polusyon ay masama para sa kalusugan.
• Ang bilang ng mga LED na naiilawan ay kumakatawan sa halaga ng AQI index para sa kulay na pinag-uusapan, tulad ng ipinahiwatig sa talahanayan ng AQI index. Halimbawa, kung mayroon lamang isang berdeng LED sa 10, ang index ay 1/10 ng maximum na green index, ie 50/10 = 5. Kung 5 berdeng LEDs sa 10, ang halaga ay 50 / 10x5 = 25. Kung 5 ang mga lilang LED ay naiilawan, ang halaga ay (300-201) /10x5+201=250.5.
• Sa bawat oras na ang pindutan ng push ay pinindot, ang isa sa 4 na LEDs sa kanang flashes orange. Ipinapahiwatig nito kung alin ang napiling display mode:

Hakbang 10: Web Interface 4/4

Ipinapahiwatig ng seksyong "Natitirang Data" ang natitirang puwang ng memorya para sa pag-save ng mga sukat. Matapos ang ":" ay ipinahiwatig ang natitirang%. Ang pagpindot sa pindutang "malinaw na memorya" ay nagbubura ng memorya. Ang pagpindot sa pindutang "i-download" ay nagsisimula ang paglipat ng mga sample sa PC. Sa pagtatapos ng web interface, ipinapakita ang talahanayan ng index ng AQI.

Hakbang 11: Pagsisimula

1. Lumipat sa switch na On / Off sa posisyon na On.
2. Lumilitaw ang isang bahaghari ng mga LED upang matiyak na gumagana ang lahat ng mga LED …. at pagkatapos ay maganda.
3. Ang mga turquoise LEDs ay sumisunod nang sunud-sunod. Pinapayagan ang oras ng sensor ng maliit na butil na magpasimula.
4. Lumilitaw ang isa sa mga LED display mode.
5. Sa telepono o PC, piliin ang Wifi network na nagsisimula sa "AQI_I3D-"
6. Ipasok ang code na "AQI_index"
7. Buksan halimbawa ang Google at i-type ang address bar: 192.168.4.1
8. Ang web page ay ipinapakita

Ang video

Hakbang 12: Paglipat ng Data sa PC

Upang ilipat ang data mula sa kahon sa PC dapat mong:

1. Ikonekta ang isang micro USB cable / serial link (antas ng 5v boltahe) sa USB PC.
2. Buksan ang isang serial terminal sa PC at i-configure ito tulad ng sumusunod: 9600 BAUDS, 1 stop bit, parity NONE, 1 start bit.
3. Palitan ang micro switch na "paganahin ang pag-upload ng data"
4. Sa interface, pindutin ang "I-download"
5. Sa serial terminal, maghintay para sa pagtatapos ng paglipat at kopyahin ang data.
6. Lumipat sa micro switch na "paganahin ang pag-upload ng data" sa orihinal na posisyon

Kung ang CAP ay lilitaw na hindi gumana, posible na ang switch ay hindi ibalik sa lugar.

Hakbang 13: Standby Sa Pagitan ng Phase ng Sampling

Sa 5min, 15min, 30min, at 1h sampling mode, ang CAP ay awtomatikong natutulog matapos ang pagkuha ng sample ng pagsukat nito at hindi gisingin hanggang 5, 15, 30, o 60 minuto mamaya. Ang awtonomiya ng CAP ay sa gayon lubos na nadagdagan.

Hakbang 14: I-reset sa Factory Mode

Sa kaso kung saan ang CAP ay may ilang mga problema sa pagpapatakbo, posible na i-reset ang lahat ng mga operating parameter at muling simulan ang CAP na mapagkakatiwalaan. Para doon:

1. Patayin ang CAP Manatili sa pindutan ng itulak Banayad ang CAP.
2. Lumilitaw ang bahaghari ng LED
3. Ang isang turquoise LED strip ay lilitaw nang mas mababa sa isang segundo
4. Patayin ang CAP
5. Ang CAP ay naka-reset na ngayon.

Hakbang 15: Ang Programa Sa ilalim ng Arduino

Ay magagamit dito

Upang i-program ang kard kinakailangan ito:

1. Buksan ang Arduino sa PC
2. I-configure ang Arduino para sa board ng ESP8266
3. Ikonekta ang UBS Micro USB / Serial Cable (3v3) sa pagitan ng card at ng PC
4. I-toggle ang SW3 button sa "prgm"
5. Manatili sa pindutang "SW1"
6. I-on ang aparato -> Ang aparato ay pumasok sa mode ng pagprograma
7. Paglabas ng "SW1"
8. Sa ilalim ng Arduino, simulan ang programa
9. Matapos ang pagtatapos ng programa, ilipat ang "SW3" sa "SW3"
10. Patayin at i-restart ang aparato

Hakbang 16: Mga Elektrikal na Diagram

Hakbang 17: PCB

Hakbang 18: Nomenclature

Heto na

Hakbang 19: Gawin Mo Ito

Nais mong gawin ito, walang mga alalahanin, iminumungkahi ko ang maraming mga kit na posible depende sa badyet na nais mong ilagay

Bisitahin ang aking website (magagamit ang bersyon ng pranses)

Hakbang 20: At Higit Pa…

Ang susunod na hakbang ay upang maiugnay ang aparato sa isang ionizer. Kaya't ang hangin ay nadumhan, sinimulan ng aparato ang ionizer, Pinapayagan ng isang ionizer kahit papaano na ihulog ang mga pinong mga particle sa lupa. Bumubuo ito ng mga negatibong electron na nauugnay sa nakapaligid na gas at alikabok, na ginagawang negatibong singil ang kanilang positibong singil sa kuryente. Tulad ng lupa at karamihan sa mga bagay ay may positibong singil, ang mga negatibong sisingilin na mga partikulo ng ionizer ay naaakit at dumidikit sa kanila. Sa gayo'y nalinis ang hangin. Ang ionization ng hangin ay din ng maraming iba pang mga benepisyo sa kalusugan. Ngayon, gumagana ang ionizer. Ang pagtatanghal na ito ay magiging paksa ng paparating na blog.