Airduino: Mobilný monitor kvality vzduchu: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Vitajte v mojom projekte, Airduino. Moje meno je Robbe Breens. Študujem multimediálne a komunikačné technológie na Howest v Kortrijku v Belgicku. Na konci druhého semestra musíme vyrobiť zariadenie IoT, čo je úžasný spôsob, ako spojiť všetky predtým získané vývojové schopnosti a vytvoriť niečo užitočné. Môj projekt je mobilný monitor kvality vzduchu s názvom Airduino. Meria koncentráciu tuhých častíc vo vzduchu a potom vypočíta AQI (index kvality ovzdušia). Tento AQI je možné použiť na stanovenie zdravotných rizík, ktoré sú spôsobené meranou koncentráciou tuhých častíc vo vzduchu, a opatrení, ktoré by mali prijať miestne samosprávy na ochranu svojich občanov pred týmito zdravotnými rizikami.

Je tiež dôležité poznamenať, že zariadenie je mobilné. V súčasnej dobe sú v celej Európe tisíce statických zariadení na monitorovanie kvality ovzdušia. Majú obrovskú nevýhodu, pretože ich nemožno premiestniť, keď je produkt online. Mobilné zariadenie umožňuje meranie kvality vzduchu na viacerých miestach a dokonca aj pri pohybe (štýl zobrazenia ulice Google). Podporuje aj ďalšie funkcie, napríklad identifikuje malé lokálne problémy s kvalitou ovzdušia (napríklad zle vetranú ulicu). Poskytnutie takej hodnoty v malom balení robí tento projekt vzrušujúcim.

Na tento projekt som použil Arduino MKR GSM1400. Je to oficiálna doska Arduino s modulom u-blox, ktorá umožňuje mobilnú komunikáciu 3G. Airduino môže posielať zhromaždené údaje na server kedykoľvek a odkiaľkoľvek. Modul GPS tiež umožňuje zariadeniu vyhľadať sa a geolokalizovať merania.

Na meranie koncentrácie PM (tuhých častíc) som použil nastavenie optického senzora. Senzor a svetelný lúč sú navzájom v určitom uhle. Keď častice prechádzajú pred svetlom, určité množstvo svetla sa odráža smerom k senzoru. Senzor zaznamenáva impulz tak dlho, ako častica odráža svetlo od senzora. Ak sa vzduch pohybuje konzistentnou rýchlosťou, dĺžka tohto impulzu nám umožňuje odhadnúť priemer častíc. Tieto druhy senzorov ponúkajú veľmi lacný spôsob merania PM. Je tiež dôležité poznamenať, že meriam dva rôzne druhy PM; Častice, ktoré majú menší priemer ako 10 µm (PM10) a menší priemer ako 2,5 µm (PM2, 5). Rozlišujú sa preto, že čím sú častice menšie, tým sú väčšie aj zdravotné riziká. Menšie častice preniknú hlbšie do pľúc, čo môže spôsobiť väčšie škody. Vysoká koncentrácia PM2, 5 bude preto vyžadovať viac alebo iné opatrenia ako pri vysokej úrovni PM10.

V tomto príspevku Instructables vám krok za krokom ukážem, ako som toto zariadenie vytvoril

Krok 1: Zhromažďovanie dielov

Najprv sa musíme uistiť, že máme všetky diely potrebné na vytvorenie tohto projektu. Nasleduje zoznam všetkých komponentov, ktoré som použil. Pod týmto krokom si môžete stiahnuť aj podrobnejší zoznam všetkých komponentov.

• 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
• Prepojovacie káble
• 3,7V adafruit nabíjateľná Li-Po batéria
• Dipólová GSM anténa
• Pasívna anténa GPS

Celkovo som na tieto diely minul okolo 250 €. Rozhodne to nie je najlacnejší projekt.

Krok 2: Vytvorenie obvodu

PCB (plošný spoj) som pre tento projekt navrhol v orle. Pod týmto krokom si môžete stiahnuť súbory kerber (súbory s pokynmi pre zariadenie, ktoré bude stavať DPS). Tieto súbory potom môžete odoslať výrobcovi DPS. Vrelo odporúčam JLCPCB. Keď získate svoje dosky, môžete k nim ľahko spájkovať komponenty pomocou vyššie uvedenej elektrickej schémy.

Krok 3: Import databázy

Teraz je načase vytvoriť databázu sql, do ktorej budeme ukladať namerané údaje.

Pod tento krok pridám skládku sql. Na Raspberry pi budete musieť nainštalovať mysql a potom importovať skládku. Vytvorí sa tak pre vás databáza, používatelia a tabuľky.

Môžete to urobiť pomocou klienta mysql. Vrelo odporúčam MYSQL Workbench. Odkaz vám pomôže nainštalovať mysql a importovať skládku sql.

Krok 4: Inštalácia kódu

Kód môžete nájsť na mojom github alebo si stiahnuť súbor priložený k tomuto kroku.

Budeš musieť:

nainštalujte apache na malinový pi a vložte súbory frontend do koreňového priečinka. Rozhranie bude potom prístupné vo vašej lokálnej sieti

• Nainštalujte všetky balíky pythonu, ktoré sú importované do backendovej aplikácie. Potom budete môcť spustiť kód back -endu pomocou svojho hlavného tlmočníka pythonu alebo virtuálneho.
• Preneste port 5 000 malinového pi dopredu, aby arduino mohlo komunikovať so serverom.
• Odošlite arduino kód do arduinos. Uistite sa, že ste zmenili adresy IP a informácie o sieťovom operátorovi vašej SIM karty.

Krok 5: Zostavenie puzdra

Najdôležitejšie je, že umožňuje dobré prúdenie vzduchu zariadením. To je zjavne potrebné na zabezpečenie toho, aby merania vykonané v zariadení boli reprezentatívne pre vzduch mimo zariadenia. Pretože je zariadenie určené na používanie vonku, musí byť aj odolné voči dažďu.

Aby som to urobil, v spodnej časti puzdra som vytvoril vzduchové otvory. Vzduchové otvory sú tiež oddelené v inom oddelení ako elektronika. Vďaka tomu musí voda ísť hore (čo nemôže), aby sa dostala k elektronike. Otvory pre port USB arduinos som strážil gumou. Aby sa sám utesnil, keď sa nepoužívajú.