سیستم نظارت بر کیفیت هوا برای آلودگی ذرات معلق: 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

مقدمه:

1 در این پروژه نحوه ساخت یک آشکارساز ذرات با نمایش داده ها ، پشتیبان گیری داده ها بر روی کارت SD و IOT را نشان می دهم. از لحاظ بصری یک صفحه نمایش حلقه ای نئوپیکسلی کیفیت هوا را نشان می دهد.

2 کیفیت هوا امروزه به طور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته است. سیستم هایی برای اندازه گیری میزان گرد و غبار وجود دارد اما بسیار گران هستند. همانطور که در برخی از مطالعات نشان داده شده است ، آشکارسازهای ذرات ارزان قیمت و با کیفیت بالا در بازار وجود دارد.

مثلا:

www.atmos-meas-tech.net/11/4823/2018/amt-1…

3 بنابراین تصمیم گرفتم دستگاهی بسازم که بتواند تعداد ذرات را بر اساس کلاس های اندازه گیری (0.5 میکرومتر تا 10 میکرومتر) اندازه گیری کند ، از نظر بصری با نمایش ساده نتیجه (حلقه نئو پیکسل) ، نمایش دقیق تر بر روی صفحه TFT و پشتیبان گیری مهر و موم شده روی کارت SD

4 علاوه بر این من یک ماژول ارتباطی بلوتوث اضافه کرده ام تا بتوانم با یک برنامه اندرویدی ارتباط برقرار کرده و نتایج را در سرور IOT منتشر کنم.

5 هزینه کلی کل 60 یورو تجاوز نمی کند

تدارکات

-Arduino uno R3

-سپر اولیه آردوینو

صفحه نمایش TFT ST7735

حلقه Neopixel 24 led

-Plantower PMS5003

-HC-06 ماژول بلوتوث

مرحله 1: اتصال قطعات

اجزای مختلف مطابق نمودار بالا به هم متصل می شوند

مرحله 2: کتابخانه و برنامه آردوینو

1 کتابخانه

برای صفحه TFT

github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

برای حلقه نئو پیکسل

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

برای کارت sd

github.com/arduino-libraries/SD

2 طرح آردوینو

#Include #include // Bibliothèque pour l'I2C #include "RTClib.h" // Bibliothèque pour le module RTC RTC_DS1307 RTC؛ #عبارتند از

// کدام پین در آردوینو به NeoPixels متصل است؟

#پین 6 را تعریف کنید // در Trinket یا Gemma ، پیشنهاد کنید این را به 1 تغییر دهید

// چند NeoPixel به آردوینو وصل شده است؟

#تعریف NUMPIXELS 24 // اندازه محبوب حلقه NeoPixel Adafruit_NeoPixel (NUMPIXELS ، PIN ، NEO_GRB + NEO_KHZ800) ؛ uint32_t vert = پیکسل. رنگ (0 ، 250 ، 0) ؛ uint32_t نارنجی = پیکسل. رنگ (250 ، 250 ، 0) ؛ uint32_t rouge = پیکسل. رنگ (255 ، 0 ، 0) ؛

نرم افزار سریال pms سریال (2 ، 3) ؛

#define cs 10 #define dc 9 #define rst 8 // همچنین می توانید این را به ریست آردوینو متصل کنید

#include // کتابخانه اصلی گرافیکی

#شامل // کتابخانه مخصوص سخت افزار #شامل #شامل const int cs_sd = 4؛ int temps ؛ // temps d'acquisition double tempsInit؛ // initialisation du timer au démarrage du loop ()

#if تعریف شده (_ SAM3X8E_)

#undef _FlashStringHelper:: F (string_literal) #تعریف F (string_literal) string_literal #endif

// گزینه 1: از هر پین استفاده کنید اما کمی کندتر

// Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735 (cs، dc، mosi، sclk، rst)؛

// گزینه 2: باید از پین های سخت افزاری SPI استفاده کنید

// (برای UNO که sclk = 13 و sid = 11 است) و پایه 10 باید // خروجی باشد. این بسیار سریعتر است - همچنین در صورت تمایل // برای استفاده از کارت microSD (به مثال طراحی تصویر مراجعه کنید) Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735 (cs، dc، rst)؛ float nombre_leds = 0؛ void setup () {Serial.begin (9600)؛ // Initialise la liaison I2C Wire.begin ()؛ // Initialise le module RTC RTC.begin ()؛ Serial.print ("init SD") ؛ تاخیر (1000) ؛ if (! SD.begin (cs_sd)) // وضعیت vérifiant si la carte SD est présente dans l'appareil {Serial.print ("Defaut SD")؛ برگشت؛ } Serial.print ("Carte SD OK") ؛

داده های فایل = SD.open ("donnees.txt"، FILE_WRITE)؛ // Ouvre le fichier "donnees.txt"

data.println ("")؛ data.println ("کسب Démarrage") ؛ // Ecrit dans ce fichier data.close ()؛ tft.initR (INITR_GREENTAB) ؛ // مقداردهی اولیه تراشه ST7735S ، تب سیاه Serial.println ("init") ؛ // خروجی اشکال زدایی ما tft.fillScreen (ST7735_BLACK) ؛ // نرخ باود سنسور 9600 pmsSerial.begin (9600) است ؛

pixels.begin ()؛ // INITIALIZE شیء نوار NeoPixel (مورد نیاز)

pixels.setBrightness (2)؛

}

struct pms5003data {

uint16_t framelen؛ uint16_t pm10_standard ، pm25_standard ، pm100_standard ؛ uint16_t pm10_env، pm25_env، pm100_env؛ uint16_t ذرات_03um ، ذرات_05um ، ذرات_10um ، ذرات_25um ، ذرات_50um ، ذرات_100um ؛ uint16_t استفاده نشده ؛ uint16_t checksum؛ }؛

ساختار داده pms5003 داده ها ؛ حلقه خالی () {pixels.clear ()؛ // همه رنگهای پیکسل را روی "off" DateTime now = RTC.now () تنظیم کنید. // Récupère l'heure et le date courante // affiche_date_heure (در حال حاضر) ؛

temps = ((millis () - tempsInit))/1000 ؛ // Démarrage du chrono

if (readPMSdata (& pmsSerial)) {// tft.fillScreen (ST7735_BLACK) ؛ tft.setCursor (10 ، 5) ؛ tft.setTextColor (ST7735_WHITE) ؛ tft.println ("قطعات nbre/ 0.1 لیتر") ؛

tft.setCursor (10 ، 17) ؛ tft.setTextColor (ST7735_GREEN ، ST7735_BLACK) ؛ tft.setTextSize (1) ؛ tft.setCursor (10 ، 17) ؛ tft.print ("0.3 um") ؛ tft.print (data.particles_03um) ؛ tft.print ("") ؛

tft.setCursor (10 ، 29) ؛

tft.setTextColor (ST7735_GREEN ، ST7735_BLACK) ؛ tft.setTextSize (1) ؛ tft.print ("0.5 um")؛ tft.print (data.particles_05um) ؛ tft.print ("") ؛

tft.setCursor (10 ، 41) ؛

tft.setTextColor (ST7735_GREEN ، ST7735_BLACK) ؛ tft.setTextSize (1) ؛ tft.print ("1.0 um") ؛ tft.print (data.particles_10um) ؛ tft.print ("") ؛

tft.setCursor (10 ، 53) ؛

tft.setTextColor (ST7735_GREEN ، ST7735_BLACK) ؛ tft.setTextSize (1) ؛ tft.print ("2.5 um")؛ tft.print (data.particles_25um) ؛ tft.print ("") ؛

tft.setCursor (10 ، 65) ؛

tft.setTextColor (ST7735_GREEN ، ST7735_BLACK) ؛ tft.setTextSize (1) ؛ tft.print ("5.0 um") ؛ tft.print (data.particles_50um) ؛ tft.print ("") ؛

tft.setCursor (10 ، 77) ؛

tft.setTextColor (ST7735_GREEN ، ST7735_BLACK) ؛ tft.setTextSize (1) ؛ tft.print ("10 um") ؛ tft.print (data.particles_100um) ؛ tft.print ("") ؛

tft.setCursor (2 ، 89) ؛

tft.setTextColor (ST7735_GREEN ، ST7735_BLACK) ؛ tft.setTextSize (1) ؛ tft.print ("PM 1.0")؛ tft.setTextColor (ST7735_YELLOW، ST7735_BLACK)؛ tft.print (data.pm10_standard)؛ tft.print ("")؛ tft.setTextColor (ST7735_GREEN، ST7735_BLACK) "tft.pt microg/m3 ") ؛

tft.setCursor (2 ، 100) ؛ tft.setTextColor (ST7735_GREEN ، ST7735_BLACK) ؛ tft.setTextSize (1) ؛ tft.print ("PM 2.5")؛ tft.setTextColor (ST7735_YELLOW، ST7735_BLACK) ؛ tft.print (data.pm25_standard) ؛ tft.setTextColor (ST7735_GREEN، ST7735_BLACK) ؛ tft.print ("microg/m3")؛

tft.setCursor (2 ، 110) ؛

tft.setTextColor (ST7735_GREEN ، ST7735_BLACK) ؛ tft.setTextSize (1) ؛ tft.print ("PM 10") ؛ tft.setTextColor (ST7735_YELLOW، ST7735_BLACK) ؛ tft.print (data.pm100_standard) ؛ tft.setTextColor (ST7735_GREEN، ST7735_BLACK) ؛ tft.print ("microg/m3")

tft.setCursor (10 ، 5) ؛

tft.setTextColor (ST7735_WHITE ، ST7735_BLACK) ؛ tft.setTextSize (1) ؛ tft.println ("قطعات nbre/ 0.1 لیتر") ؛

// Serial.print (temps)؛

// Serial.print ("")؛ Serial.print ("#")؛ Serial.print ("03µm") ؛ Serial.print (data.particles_03um) ؛ Serial.print ("")؛ Serial.print ("05µm") ؛ Serial.print (data.particles_05um) ؛ Serial.print ("")؛ Serial.print ("1µm") ؛ Serial.print (data.particles_10um) ؛ Serial.print ("")؛ Serial.print ("25µm") ؛ Serial.print (data.particles_25um) ؛ Serial.print ("")؛ Serial.print ("50μm") ؛ Serial.print (data.particles_50um) ؛ Serial.print ("")؛ Serial.print ("100μm") ؛ Serial.print (data.particles_100um) ؛ Serial.println ("")؛ nombre_leds = int (((float (data.particles_03um)/65535)*24)) ؛ // nombre_leds = (8) ؛ Serial.println (nombre_leds) ؛

if ((nombre_leds = 1)) {

pixels.fill (vert، 0، nombre_leds)؛ } else if ((nombre_leds = 8)) {pixels.fill (vert، 0، 8)؛ pixels.fill (نارنجی ، 8 ، ((nombre_leds) -8)) ؛ } else if (nombre_leds> 16) {

pixels.fill (vert، 0، 8)؛ pixels.fill (نارنجی ، 8 ، 8) ؛ pixels.fill (روژ ، 16 ، ((nombre_leds) -16))) ؛ } else if (nombre_leds <= 1) {pixels.fill (vert، 0، 1)؛ } pixels.show ()؛ // ارسال رنگ پیکسل به روز شده به سخت افزار.

// تعریف données String PM03 = String (data.particles_03um) ؛ رشته PM05 = رشته (data.particles_05um) ؛ رشته PM10 = رشته (data.particles_10um) ؛ رشته PM25 = رشته (data.particles_25um) ؛ رشته PM50 = رشته (data.particles_50um) ؛ رشته PM100 = رشته (data.particles_100um) ؛ رشته PMS10 = رشته (data.pm10_standard) ؛ رشته PMS25 = رشته (data.pm25_standard) ؛ رشته PMS100 = رشته (data.pm100_standard) ؛ String Temps = String (temps)؛

// Ecriture des données dans le fichier texte

داده های فایل = SD.open ("donnees.txt"، FILE_WRITE)؛ data.println (Temps+""+PM03+""+PM05+""+PM10+""+PM25+""+PM50+""+PM100+""+PMS10+""+PMS25+""+PMS100+"") ؛ data.close ()؛ }

}

boolean readPMSdata (جریان *ها) {

if (! s-> available ()) {return false؛ } // یک بایت را در یک زمان بخوانید تا زمانی که به بایت اولیه "0x42" if (s-> peek ()! = 0x42) {s-> read () برسیم. false false؛ }

// حالا همه 32 بایت را بخوانید

if (s-> available () readBytes (بافر ، 32) ؛

// چک چک را آماده کنید

برای (uint8_t i = 0 ؛ i <30؛ i ++) {sum+= بافر ؛ }

/* اشکال زدایی

برای (uint8_t i = 2؛ i <32؛ i ++) {Serial.print ("0x")؛ Serial.print (بافر ، HEX) ؛ Serial.print ("،") ؛ } Serial.println ()؛ */ // داده ها به صورت endian'd می آیند ، این مسئله آن را حل می کند بنابراین در همه سیستم عامل ها uint16_t buffer_u16 کار می کند [15] ؛ برای (uint8_t i = 0 ؛ i <15؛ i ++) {buffer_u16 = بافر [2 + i*2 + 1] ؛ buffer_u16 + = (بافر [2 + i*2] << 8) ؛ }

// آن را در یک ساختار زیبا قرار دهید:)

memcpy ((void *) & data، (void *) buffer_u16، 30)؛

if (sum! = data.checksum) {

Serial.println ("شکست چک") ؛ false false؛ } // موفقیت! بازگشت واقعی ؛ }

// Converti le numéro de jour en jour /! / la semaine commence un dimanche

رشته donne_jour_semaine (uint8_t j) {switch (j) {case 0: return "DIM"؛ مورد 1: بازگشت "LUN" ؛ مورد 2: بازگشت "MAR" ؛ مورد 3: بازگشت "MER" ؛ مورد 4: بازگشت "JEU" ؛ مورد 5: بازگشت "VEN" ؛ مورد 6: بازگشت "SAM" ؛ پیش فرض: return ""؛ }}

// affiche la date et l'heure sur l'écran

void affiche_date_heure (DateTime datetime) {// Date String jour = donne_jour_semaine (datetime.dayOfTheWeek ()) + "" + Vers2Chiffres (datetime.day ()) + "/" + Vers2Chiffres (datetime.month ()) + "/" + رشته (datetime.year () ، DEC) ؛ // heure String heure = ""؛ heure = Vers2Chiffres (datetime.hour ()) + ":" + Vers2Chiffres (datetime.minute ()) + ":" + Vers2Chiffres (datetime.second ())؛

Serial.print (jour)؛ Serial.print ("")؛ Serial.print (heure) ؛ //Serial.print ("")؛ داده های فایل = SD.open ("donnees.txt"، FILE_WRITE)؛ data.print (jour + "" + heure + "")؛ data.close ()؛

tft.setCursor (2 ، 120) ؛

tft.setTextColor (ST7735_GREEN) ؛ tft.setTextSize (1) ؛ tft.print ("تاریخ") ؛ tft.setTextColor (ST7735_YELLOW) ؛ tft.print (jour) ؛ tft.setTextColor (ST7735_GREEN) ؛ tft.setCursor (2 ، 130) ؛ tft.print ("heure") ؛ tft setTextColor (ST7735_YELLOW) ؛ tft.print (heure) ؛

تأخیر (500) ؛

}

// permet d'afficher les nombres sur deux chiffres

String Vers2Chiffres (byte nombre) {String resultat = ""؛ if (nombre <10) resultat = "0"؛ return resultat += String (nombre، DEC)؛ }

مرحله 3: برنامه MIT App Inventor 2

این بلوک کد مخترع برنامه MIT است

مرحله 4: نتیجه

در اینجا فیلم نتیجه است