شمارنده ذرات قابل حمل PM1 PM2.5 PM10: 20 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

امروزه آلودگی هوا همه جا وجود دارد و به ویژه در شهرهای ما. شهرهای بزرگ در طول سال طعمه هستند و سطح آلودگی گاهی به (و اغلب برای برخی موارد) برای سلامتی انسان بسیار خطرناک است. کودکان نسبت به کیفیت هوایی که تنفس می کنند بسیار حساس هستند. این هوای آلوده در کنار سایر مشکلات آلرژیک منجر به آنها می شود. هوا در خارج از خانه ما آلوده است ، اما همچنین در سطوح مهمترین زمانها ، در داخل خانه ها و ماشینهای ما. سطح کیفیت هوا در سایت زیر موجود است. این سایت چینی تمام اندازه گیری های کیفیت هوا سنسورهای کل حالت را جمع آوری می کند. سطح کیفیت هوا بر اساس شاخص AQI قالب بندی شده است ، که ممکن است از کشوری به کشور دیگر کمی متفاوت باشد. این سند نحوه محاسبه این شاخص را توضیح می دهد. این سند دیگر راهنمای درک است.

به منظور آگاهی از کیفیت هوایی که تنفس می کنیم ، هر کجا که برویم و در زمان واقعی ، من اقدام به ایجاد یک شمارنده ذرات جوی قابل حمل کردم (که بعداً آن را CPA می نامیم). ، قادر است در جیب جا شود. برای موارد زیر ایجاد شده است:

• در جیب نگه دارید.
• دارای استقلال عالی در عملکرد
• درک آن آسان باشد
• می تواند اندازه گیری ها را بر روی رایانه ذخیره کند.
• قابل شارژ شدن.
• تا بتوانید بدون حضور شبکه های محلی ارتباط Wifi با تلفن خود به آن دسترسی پیدا کنید.
• در صورت عبور آلودگی از آستانه مشخص ، قادر به کنترل دستگاه تصفیه هوا باشید.

مشخصات

• اندازه: 65x57x23 میلی متر
• ذرات اندازه گیری شده: PM1 ، PM2.5 و PM10
• خودمختاری: بین 3 ساعت تا چند هفته بسته به حالت کارکرد انتخاب شده.
• باتری لیتیوم یونی 3v7 - 680 میلی آمپر ساعت
• رابط میکرو USB برای شارژ و انتقال داده
• حافظه اندازه گیری 2038 (680 در هر نوع PMxx)
• دوره نمونه گیری: پیوسته ، 5 دقیقه ، 15 دقیقه ، 30 دقیقه ، 1 ساعت
• خروجی فرمان 3v3 با توجه به سطح آلودگی.
• رابط LED چند رنگ برای سهولت درک
• کنترل رابط روی رایانه ، رایانه لوحی ، تلفن (Android ، iOS) از طریق Wifi.

مرحله 1: نمونه های اولیه جعبه

من با فکر کردن در مورد شکلی که می توانم به جعبه بدهم ، با الهام از طرح های مدرن اشیاء شروع کردم.

در اینجا چند جعبه کشیده شده است.

در پایان ، من ساده ترین مورد و کوچکترین مورد را انتخاب کردم: عکس اصلی را در این قسمت آموزشی ببینید.

مرحله 2: نمونه های اولیه کارت

من در هر 3 کارت اولیه دارم. اما فقط 2 مورد در اینجا قابل مشاهده است.

نمونه های اولیه توسعه منابع تغذیه 5V و 3v3 را ممکن ساخته است. توسعه این موارد دشوار بود زیرا من باید اجزای لازم برای به دست آوردن قدرت مورد نیاز برای راه اندازی میکروکنترلر WiFi را پیدا کنم (ESP8266 - 12). بخش شارژ الکترونیکی باتری لیتیوم یون سریعتر کار می کرد. پس از آن ، چندین بار محل سوئیچ ها و اتصالات مختلف را برای ارگونومی خوب دستگاه تغییر دادم.

مرحله 3: جعبه

LED ها با شفافیت از طریق محفظه قابل مشاهده هستند. ورودی هوا در سمت چپ قاب قرار دارد. در سمت راست می بینیم:

• دکمه انتخاب حالت نمایش.
• کلید روشن / خاموش.
• کلید انتخاب برای انتقال اندازه گیری ها به رایانه شخصی. این امکان جابجایی بین یک پیوند سریال بین ESP8266 و سنسور ذرات یا بین ESP8266 و پورت micro USB را فراهم می کند. توجه داشته باشید ، اگر این کارت به خوبی قرار نگرفته باشد ، ارتباط بین کارت الکترونیکی و سنسور دیگر تضمین نمی شود و CAP نمی تواند به درستی شروع به کار کند.
• سوکت میکرو USB برای شارژ مجدد باتری یا اقدامات انتقال پروتکل سریال.

مرحله 4: سنسور

من دو سنسور مختلف را آزمایش کردم. سنسور لیزری SDS011 V1.2 PM2.5 از Nova Fitness Co. Ltd. (doc) با کلید رابط سریال usb.

سنسور دیگر (مورد فلزی) PMS7003M از PLANTOWER (doc) است.

این موردی است که من در مورد خود استفاده می کنم. این می تواند غلظت ذرات ریز کمتر از 1μm (PM1) را اندازه گیری کند. کمتر از 2.5μm (PM2.5) و کمتر از 10μm (PM10). اصل عملکرد سنسور PSM7003M به شرح زیر است: لیزر گرد و غبار هوا را روشن می کند. یک سنسور نوری نور لیزر را گرفته و سیگنال الکتریکی متناسب با میزان و اندازه گرد و غبار در هوا تولید می کند.

ویژگی های آن در جدول مشخصات نشان داده شده است.

مرحله 5: نصب

فقط جای باتری در کنار سنسور وجود دارد.

مرحله 6: عملیات

قلب سیستم ESP8266 (نوع ESP-12F) است. این میکروکنترلر مجهز به فرستنده Wifi است. ESP8266 در انواع مختلف موجود است. ESP8266 از طریق پیوند سریال با سنسور PMS7003 ارتباط برقرار می کند. مقدار غلظت ذرات و تعداد ذرات را بازیابی می کند. سپس ، شاخص کیفیت AQI را محاسبه می کند ، اگر حالت کنترل خروجی در "خودکار" باشد و سطح آلودگی در PM2.5 بیشتر از 50 باشد (شاخص کیفیت AQI هوا PM2.5> 50>) ، خروجی بالا تنظیم شده است (3v3). در غیر این صورت ، کم تنظیم می شود (0v). ESP8266 در Access Point -> AP (نقطه Wifi) پیکربندی شده است. یعنی به عنوان یک پایانه Wifi شناخته می شود که تلفن می تواند روی آن متصل شود. تلفن باید این پایانه Wifi را انتخاب کرده و کد APPSK (کمی شبیه کد WEP یک جعبه ADSL) را برای دسترسی به آن وارد کند. سپس ، تلفن آدرس IP را برای دسترسی وارد می کند. در اینجا 192.168.4.1 خواهد بود. سپس ، صفحه وب روی تلفن نمایش داده می شود ، که از طریق آن جعبه را کنترل کرده و مقادیر آلودگی را تجسم می کند. کد APPSK پیکربندی شده در برنامه "AQI_index" است. کد APPSK را می توان توسط برنامه نویس تغییر داد زیرا در برنامه بارگذاری شده در ESP8266 موجود است. آدرس بارگذاری صفحه وب یکپارچه این است: "192.168.4.1".

ESP8266 ولتاژ باتری را اندازه گیری می کند. اگر ولتاژ آن کمتر از حد مجاز (3v2 = 0٪) باشد ، دستگاه در حالت آماده به کار قرار می گیرد. هنگامی که ولتاژ 4v2 است ، باتری 100 است.

ESP می تواند تا 2038 نمونه از غلظت ذرات PM1 ، PM2.5 و PM10 را ذخیره کند. حدود 680 نمونه در هر اندازه ذره. با اتصال کابل مجهز به مبدل USB / سریال و راه اندازی انتقال از طریق برنامه تعبیه شده ، می توانید این اندازه گیری ها را بارگیری کنید. مقادیر نمونه های منتقل شده برای ذخیره فضای حافظه به صورت زیر عادی می شوند:

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

برای پیدا کردن مقدار غلظت مناسب ، سپس مقدار را در 5 یا 6 بسته به مورد ضرب کنید.

مرحله 7: رابط وب 1/4

فیلم رابط وب را مشاهده کنید

این رابط موجود پس از اتصال بین CPA و تلفن است. این اجازه می دهد تا مقادیر ریز ذرات PM1 ، PM2.5 و PM10 را در μg / m3 تجسم کنیم. بر اساس جدول تعریف شاخص AQI ، شاخص کیفیت هوا AQI است که با یک عدد و یک عبارت تحت اللفظی نشان داده می شود. سنج باتری نیز وجود دارد.

بخشی به کنترل خودکار خروجی کنترل CPA ، تحت نام Fan Configuration اختصاص داده شده است. پس از ":" عنوان بخش ، حالت فعلی نمایش داده می شود (خودکار ، شروع ، توقف). در پایه ، این خروجی یک دستگاه تصفیه هوا (فن = فن) را کنترل می کند. هنگامی که هوا از شاخص AQI 50 تجاوز می کند ، می توان آن را به زور روشن یا خاموش کرد یا در حالت اتوماتیک رها کرد.

بخشی به اندازه گیری "اندازه گیری پیکربندی" اختصاص داده شده است. پس از ":" حالت فعلی نشان داده می شود (ادامه ، دوره ای 5 دقیقه ، 15 دقیقه ، 30 دقیقه ، 1 ساعت ، توقف). بنابراین می توان به طور مداوم اندازه گیری کرد (در واقع دوره نمونه گیری نزدیک به 2 ثانیه است) یا هر 5 ، 15 ، 30 دقیقه ، 1 ساعت ، یا نمونه گیری را متوقف کنید.

بخش "حالت نمایش" اجازه می دهد تا نحوه نمایش اطلاعات (همه موارد موجود در رابط وب) بر روی جعبه از طریق LED های چند رنگ را انتخاب کنید. پس از ":" حالت فعلی نشان داده می شود (کامپایل شده ، PM1.0 ، PM2.5 ، PM10). هر فشار "حالت نمایش" به ترتیب زیر از یک حالت نمایش به حالت دیگر تغییر می کند:

• تدوین شده است
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

مرحله 8: رابط وب 2/4

منظور از رنگ LED در حالت "Compiled" به شرح زیر است: میزان باتری:

• > 30٪ = سبز
• > 10 <و <30:: نارنجی
• <10٪ = قرمز

سطح حافظه:

• > 30٪ = سبز
• > 10 <و <30:: نارنجی
• <10٪ = قرمز

خروجی کنترل:

• خروجی بالا: سبز
• خروجی پایین: قرمز
• حالت کنترل خودکار: آبی

مرحله 9: رابط وب 3/4

خروجی PM1.0 ، PM2.5 و PM10: رنگ LED مطابق با جدول رنگ شاخص AQI است. معنای رنگ 10 LED در حالت "PM1.0 ، PM2.5 ، PM10" به شرح زیر است:

• رنگ LED ها نشان دهنده میزان آلودگی هوا است که در جدول شاخص AQI نشان داده شده است. به عنوان مثال ، اگر LED ها قرمز هستند ، به این معنی است که میزان آلودگی برای سلامتی مضر است.
• تعداد LED های روشن نشان دهنده مقدار شاخص AQI برای رنگ مورد نظر است ، همانطور که در جدول شاخص AQI نشان داده شده است. به عنوان مثال ، اگر تنها یک LED سبز در 10 وجود داشته باشد ، شاخص 1/10 حداکثر شاخص سبز است ، یعنی 50/10 = 5. اگر 5 LED سبز در 10 باشد ، مقدار 50 / 10x5 = 25 است. اگر 5 LED های بنفش روشن هستند ، مقدار (300-201) /10x5+201=250.5 است.
• هر بار که دکمه فشار داده می شود ، یکی از 4 LED در سمت راست نارنجی چشمک می زند. نشان می دهد که حالت نمایش انتخاب شده کدام است:

مرحله 10: رابط وب 4/4

بخش "داده باقی می ماند" نشان می دهد فضای ذخیره شده برای ذخیره اندازه گیری ها. بعد از ":"٪ باقیمانده نشان داده می شود. با فشار دادن دکمه "پاک کردن حافظه" حافظه پاک می شود. با فشردن دکمه "بارگیری" انتقال نمونه ها به رایانه شروع می شود. در پایان رابط وب ، جدول شاخص AQI نمایش داده می شود.

مرحله 11: شروع به کار

1. کلید روشن / خاموش را به موقعیت روشن تبدیل کنید.
2. رنگین کمانی از LED ها به نظر می رسد که مطمئن شوید همه LED ها کار می کنند…. و بعد زیباست
3. LED های فیروزه ای یکی پس از دیگری روشن می شوند. این به زمان حسگر ذرات اجازه می دهد تا مقداردهی اولیه شود.
4. یکی از حالت های نمایش LED ظاهر می شود.
5. در تلفن یا رایانه شخصی ، شبکه Wifi را با شروع با "AQI_I3D-" انتخاب کنید
6. کد "AQI_index" را وارد کنید
7. برای مثال Google را باز کنید و در نوار آدرس تایپ کنید: 192.168.4.1
8. صفحه وب نمایش داده می شود

ویدیو

مرحله 12: انتقال داده ها به رایانه

برای انتقال داده ها از جعبه به رایانه شما باید:

1. یک کابل میکرو USB / پیوند سریال (سطح ولتاژ 5 ولت) را به رایانه USB وصل کنید.
2. یک پایانه سریال روی رایانه باز کنید و آن را به صورت زیر پیکربندی کنید: 9600 BAUDS ، 1 بیت توقف ، برابری هیچ ، 1 بیت شروع.
3. سوئیچ میکرو را تغییر دهید "بارگذاری داده ها را فعال کنید"
4. در رابط ، "بارگیری" را فشار دهید
5. در پایانه سریال ، منتظر پایان انتقال باشید و داده ها را کپی کنید.
6. سوئیچ میکرو "فعال کردن بارگذاری داده" را به موقعیت اصلی تغییر دهید

اگر به نظر می رسد که CAP کار نمی کند ، ممکن است سوئیچ در جای خود قرار نگیرد.

مرحله 13: آماده به کار بین مرحله نمونه گیری

در حالت های نمونه گیری 5 دقیقه ، 15 دقیقه ، 30 دقیقه و 1 ساعت ، CAP پس از گرفتن نمونه اندازه گیری به طور خودکار به خواب می رود و تا 5 ، 15 ، 30 یا 60 دقیقه بعد بیدار نمی شود. بنابراین استقلال CAP به شدت افزایش می یابد.

مرحله 14: به حالت کارخانه بازنشانی کنید

در مواردی که CAP دارای برخی مشکلات عملکردی است ، می توان همه پارامترهای عملکرد را بازنشانی کرد و CAP را با اطمینان راه اندازی مجدد کرد. برای آن:

1. CAP را خاموش کنید روی دکمه فشار دهید CAP را روشن کنید.
2. رنگین کمان LED ظاهر می شود
3. نوار LED فیروزه ای در کمتر از یک ثانیه ظاهر می شود
4. CAP را خاموش کنید
5. اکنون CAP بازنشانی شده است.

مرحله 15: برنامه تحت آردوینو

اینجا موجود است

برای برنامه ریزی کارت لازم است:

1. Arduino را روی رایانه باز کنید
2. Arduino را برای برد ESP8266 پیکربندی کنید
3. UBS Micro USB / Serial Cable (3v3) را بین کارت و رایانه وصل کنید
4. دکمه SW3 را به "prgm" تغییر دهید.
5. روی دکمه "SW1" بمانید
6. دستگاه را روشن کنید -> دستگاه وارد حالت برنامه نویسی می شود
7. انتشار "SW1"
8. تحت آردوینو ، برنامه نویسی را شروع کنید
9. پس از پایان برنامه نویسی ، "SW3" را به "SW3" تغییر دهید
10. دستگاه را خاموش کرده و راه اندازی مجدد کنید

مرحله 16: نمودارهای الکتریکی

مرحله 17: PCB

مرحله 18: نامگذاری

ایناهاش

مرحله 19: خودتان این کار را انجام دهید

شما می خواهید این کار را انجام دهید ، نگران نباشید ، من بسته به بودجه ای که می خواهید تعیین کنید ، چندین بسته را پیشنهاد می کنم

از وب سایت من دیدن کنید (نسخه فرانسوی موجود است)

مرحله 20: و بیشتر…

مرحله بعدی این است که دستگاه را با یونیزه کننده مرتبط کنید. به طوری که هوا آلوده است ، دستگاه یونیزه کننده را راه اندازی می کند ، یونیزه کننده به نحوی اجازه می دهد تا ذرات ریز را روی زمین بیندازد. الکترون های منفی تولید می کند که با گاز و گرد و غبار در ارتباط هستند و بار الکتریکی مثبت آنها را به بار منفی تبدیل می کند. از آنجا که زمین و اکثر اجسام دارای بار مثبت هستند ، ذرات دارای بار منفی توسط یونیزه کننده جذب شده و به آنها می چسبند. بنابراین هوا تمیز می شود. یونیزاسیون هوا از دیگر مزایای سلامتی است. امروزه یونیزه کننده کار می کند. این ارائه موضوع وبلاگ آینده خواهد بود.