Airduino: Mobilní monitor kvality vzduchu: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Vítejte v mém projektu, Airduino. Jmenuji se Robbe Breens. Studuji multimediální a komunikační technologie na Howest v Kortrijku v Belgii. Na konci druhého semestru musíme vyrobit zařízení IoT, což je skvělý způsob, jak spojit všechny dříve získané vývojové dovednosti a vytvořit něco užitečného. Můj projekt je mobilní monitor kvality vzduchu s názvem Airduino. Měří koncentraci částic ve vzduchu a poté vypočítá AQI (Index kvality ovzduší). Tento AQI lze použít ke stanovení zdravotních rizik, která jsou způsobena měřenou koncentrací částic v ovzduší, a opatření, která by měla místní vláda přijmout k ochraně svých občanů před těmito zdravotními riziky.

Je také důležité si uvědomit, že zařízení je mobilní. V současné době jsou v celé Evropě tisíce statických zařízení pro monitorování kvality ovzduší. Mají velkou nevýhodu, protože je nelze přemístit, jakmile je produkt online. Mobilní zařízení umožňuje měření kvality ovzduší na více místech a dokonce i za pohybu (styl zobrazení ulic Google). Podporuje také další funkce, například identifikuje malé místní problémy s kvalitou ovzduší (jako špatně větraná ulice). Zajištění tak velké hodnoty v malém balíčku je tím, co dělá tento projekt vzrušujícím.

Pro tento projekt jsem použil Arduino MKR GSM1400. Je to oficiální deska Arduino s modulem u-blox, který umožňuje mobilní komunikaci 3G. Airduino může poslat shromážděná data na server kdykoli a odkudkoli. Modul GPS také umožňuje zařízení lokalizovat se a geolokovat měření.

K měření koncentrace PM (částic) jsem použil nastavení optického senzoru. Senzor a paprsek světla sedí k sobě v určitém úhlu. Když částice procházejí před světlem, část světla se odráží směrem k senzoru. Senzor registruje puls tak dlouho, dokud částice odráží světlo senzoru. Pokud se vzduch pohybuje konzistentní rychlostí, délka tohoto impulsu nám umožňuje odhadnout průměr částice. Tyto druhy senzorů nabízejí docela levný způsob měření PM. Je také důležité si uvědomit, že měřím dva různé druhy PM; Částice, které mají menší průměr než 10 µm (PM10) a menší průměr než 2,5 µm (PM2, 5). Rozlišují se proto, že jak se částice zmenšují, zdravotní rizika se zvětšují. Menší částice proniknou hlouběji do plic, což může způsobit větší poškození. Vysoká koncentrace PM2, 5 proto bude vyžadovat více nebo jiná opatření než s vysokou úrovní PM10.

V tomto příspěvku Instructables vám krok za krokem ukážu, jak jsem toto zařízení vytvořil

Krok 1: Sbírání dílů

Nejprve se musíme ujistit, že máme všechny součásti potřebné k vytvoření tohoto projektu. Níže naleznete seznam všech komponent, které jsem použil. Pod tímto krokem si také můžete stáhnout podrobnější seznam všech komponent.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Micro SD karta Raspberry pi 3 + 16 GB
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• Tranzistor BD648
• 2 x pi-ventilátor
• 100 ohmový odpor
• Propojovací kabely
• 3,7V adafruit dobíjecí Li-Po baterie
• Dipólová GSM anténa
• Pasivní anténa GPS

Celkem jsem za tyto díly utratil kolem 250 EUR. Rozhodně to není nejlevnější projekt.

Krok 2: Vytvoření obvodu

Pro tento projekt jsem v orlu navrhl desku plošných spojů (PCB). Pod tímto krokem si můžete stáhnout soubory kerber (soubory, které dávají pokyny stroji, který bude stavět PCB). Tyto soubory pak můžete odeslat výrobci PCB. Vřele doporučuji JLCPCB. Když získáte desky, můžete k nim snadno pájet součásti pomocí výše uvedeného elektrického schématu.

Krok 3: Import databáze

Nyní je na čase vytvořit sql databázi, kam budeme ukládat naměřená data.

Pod tento krok přidám skládku sql. Na Raspberry pi budete muset nainstalovat mysql a poté importovat skládku. Tím pro vás vytvoří databázi, uživatele a tabulky.

To lze provést pomocí klienta mysql. Vřele doporučuji MYSQL Workbench. Odkaz vám pomůže nainstalovat mysql a importovat sql dump.

Krok 4: Instalace kódu

Kód můžete najít na mém githubu nebo si stáhnout soubor připojený k tomuto kroku.

Budeš muset:

nainstalujte apache na Raspberry Pi a vložte soubory frontendu do kořenové složky. Rozhraní pak bude přístupné ve vaší místní síti

• Nainstalujte si všechny balíčky pythonu, které jsou importovány do backendové aplikace. Poté budete moci spustit backendový kód pomocí svého hlavního nebo jiného virtuálního tlumočníka.
• Port vpřed 5000 port vašeho malinového pi tak, aby arduino mohl komunikovat s backendem.
• Nahrajte arduino kód na arduinos. Ujistěte se, že jste změnili adresy IP a informace o provozovateli sítě vaší SIM karty.

Krok 5: Stavba pouzdra

Nejdůležitější věcí v tomto případě je, že umožňuje dobré proudění vzduchu zařízením. To je zjevně nutné k zajištění toho, aby měření provedená v zařízení byla reprezentativní pro vzduch mimo zařízení. Protože je zařízení určeno k použití venku, musí být také odolné proti dešti.

K tomu jsem ve spodní části skříně vytvořil vzduchové otvory. Vzduchové otvory jsou také odděleny v jiném oddělení než elektronika. Díky tomu musí voda stoupat (což nemůže), aby se dostala k elektronice. Otvory pro port USB arduinos jsem střežil gumou. Tak, aby se sám utěsnil, když se nepoužívají.