Airduino: Mobile Air Quality Monitor: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Tervetuloa projektiini, Airduino. Nimeni on Robbe Breens. Opiskelen multimedia- ja viestintätekniikkaa Howestissa Kortrijkissa, Belgiassa. Toisen lukukauden lopussa meidän on tehtävä IoT -laite, joka on loistava tapa yhdistää kaikki aikaisemmin hankitut kehitystaidot yhteen luodakseen jotain hyödyllistä. Projektini on Airduino -niminen mobiili ilmanlaatumittari. Se mittaa hiukkasten pitoisuuden ilmassa ja laskee sitten AQI (ilmanlaatuindeksi). Tämän AQI: n avulla voidaan määrittää terveysriskit, jotka aiheutuvat mitatusta hiukkaspitoisuudesta ilmassa, ja toimenpiteet, jotka paikallishallinnon olisi toteutettava suojellakseen kansalaisiaan näiltä terveysriskeiltä.

On myös tärkeää huomata, että laite on mobiili. Tällä hetkellä Euroopassa on tuhansia staattisia ilmanlaadun seurantalaitteita. Niillä on valtava haittapuoli, koska niitä ei voida siirtää, kun tuote on verkossa. Mobiililaite mahdollistaa ilmanlaadun mittaamisen useissa paikoissa ja jopa liikkuessa (google street view -tyyli). Se tukee myös muita ominaisuuksia, esimerkiksi pieniä paikallisia ilmanlaatuongelmia (kuten huonosti tuuletettu katu). Näin paljon arvoa pienessä paketissa tekee tästä projektista jännittävän.

Käytin tähän projektiin Arduino MKR GSM1400. Se on virallinen Arduino-kortti, jossa on u-blox-moduuli, joka mahdollistaa 3G-matkapuhelinviestinnän. Airduino voi siirtää kerätyt tiedot palvelimelle milloin tahansa ja mistä tahansa. Lisäksi GPS -moduulin avulla laite voi paikantaa itsensä ja paikantaa mittaukset.

PM (hiukkasaine) -pitoisuuden mittaamiseksi käytin optista anturiasetusta. Anturi ja valonsäde ovat kulmassa toisiinsa nähden. Kun hiukkaset kulkevat valon eteen, osa valosta heijastuu kohti anturia. Anturi rekisteröi pulssin niin kauan kuin hiukkanen heijastaa valoa anturiin. Jos ilma liikkuu tasaisella nopeudella, tämän pulssin pituuden avulla voimme arvioida hiukkasen halkaisijan. Tällaiset anturit tarjoavat melko halvan tavan mitata hiukkasia. On myös tärkeää huomata, että mittaan kahta erilaista PM -tyyppiä; Hiukkaset, joiden halkaisija on pienempi kuin 10 µm (PM10) ja joiden halkaisija on pienempi kuin 2,5 µm (PM2, 5). Syy niihin erottuu siitä, että hiukkasaineiden pienentyessä terveysriskit kasvavat. Pienemmät hiukkaset tunkeutuvat keuhkoihin syvemmälle, mikä voi aiheuttaa enemmän vahinkoa. Korkea PM2, 5 -pitoisuus vaatii siis enemmän tai eri toimenpiteitä kuin korkealla PM10 -pitoisuudella.

Näytän sinulle vaihe vaiheelta, miten olen luonut tämän laitteen tässä Instructables-viestissä

Vaihe 1: Osien kerääminen

Ensinnäkin meidän on varmistettava, että meillä on kaikki tämän projektin luomiseen tarvittavat osat. Alta löydät luettelon kaikista käyttämistäni komponenteista. Voit myös ladata yksityiskohtaisemman luettelon kaikista tämän vaiheen alla olevista komponenteista.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Raspberry pi 3 + 16GB micro sd-kortti
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• BD648 transistori
• 2 x pi-tuuletin
• 100 ohmin vastus
• Käynnistyskaapelit

• 3,7 V: n Adafruit-ladattava Li-Po-akku

• Dipolinen GSM -antenni
• Passiivinen GPS -antenni

Käytin yhteensä noin 250 euroa näihin osiin. Se ei varmasti ole halvin projekti.

Vaihe 2: Piirin luominen

Suunnittelin PCB: n (painettu piirilevy) tälle projektille kotkassa. Voit ladata kerber -tiedostot (tiedostot, jotka antavat ohjeita PCB: tä rakentavalle koneelle) tämän vaiheen alta. Voit sitten lähettää nämä tiedostot piirilevyvalmistajalle. Suosittelen lämpimästi JLCPCB: tä. Kun saat levyt, voit helposti juottaa komponentit niihin käyttämällä yllä olevaa sähkökaaviota.

Vaihe 3: Tietokannan tuominen

Nyt on aika luoda SQL -tietokanta, johon tallennamme mitatut tiedot.

Lisään sql -dumpin tämän vaiheen alle. Sinun on asennettava mysql Raspberry pi: lle ja tuotava sitten dump. Tämä luo tietokannan, käyttäjät ja taulukot sinulle.

Voit tehdä tämän käyttämällä mysql -asiakasta. Suosittelen lämpimästi MYSQL Workbenchia. Linkin avulla voit asentaa mysqlin ja tuoda sql -dumpin.

Vaihe 4: Koodin asentaminen

Löydät koodin githubistani tai lataat tähän vaiheeseen liitetyn tiedoston.

Sinun on:

asenna apache raspberry pi: lle ja aseta käyttöliittymä tiedostot juurikansioon. Käyttöliittymä on sitten käytettävissä paikallisessa verkossa

• Asenna kaikki python -paketit, jotka tuodaan taustaohjelmaan. Sitten voit suorittaa taustakoodin python- tai virtuaalitulkkisi kanssa.
• Siirrä vadelmapiisi 5000 -portti eteenpäin, jotta arduino voi kommunikoida taustajärjestelmän kanssa.
• Lataa arduino -koodi arduinoihin. Muista muuttaa SIM-korttisi IP-osoitteet ja verkko-operaattorin tiedot.

Vaihe 5: Kotelon rakentaminen

Tässä tapauksessa tärkeintä on, että se mahdollistaa hyvän ilmavirran laitteen läpi. Tämä on tietysti tarpeen sen varmistamiseksi, että laitteessa tehdyt mittaukset edustavat laitteen ulkopuolista ilmaa. Koska laite on tarkoitettu käytettäväksi ulkona, sen on myös oltava sateenkestävä.

Tätä varten tein kotelon alaosaan ilmareiät. Ilma -aukot on myös erotettu eri lokerosta kuin elektroniikka. Tämä tekee siitä niin, että veden täytyy nousta (jota se ei voi) päästä elektroniikkaan. Suojelin arduinosin USB -portin reikiä kumilla. Joten se sulkeutuu itsestään, kun niitä ei käytetä.