Airduino: Mobilni monitor kakovosti zraka: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Dobrodošli v mojem projektu, Airduino. Moje ime je Robbe Breens. Študiram multimedijo in komunikacijsko tehnologijo na Howest v Kortrijku v Belgiji. Ob koncu drugega semestra moramo izdelati IoT napravo, ki je odličen način, da vse prej pridobljene razvojne sposobnosti združimo in ustvarimo nekaj uporabnega. Moj projekt je mobilni monitor kakovosti zraka, imenovan Airduino. Meri koncentracijo delcev v zraku in nato izračuna AQI (indeks kakovosti zraka). Ta AQI se lahko uporablja za določanje zdravstvenih tveganj, ki jih povzroča izmerjena koncentracija delcev v zraku, in ukrepov, ki bi jih morale lokalne oblasti sprejeti za zaščito svojih državljanov pred temi zdravstvenimi tveganji.

Pomembno je tudi omeniti, da je naprava mobilna. Trenutno je po vsej Evropi na tisoče statičnih naprav za spremljanje kakovosti zraka. Imajo veliko pomanjkljivost, ker jih ni mogoče preseliti, ko je izdelek na spletu. Mobilna naprava omogoča merjenje kakovosti zraka na več lokacijah in celo med premikanjem (google style view style). Podpira tudi druge funkcije, na primer ugotavlja majhne lokalne težave s kakovostjo zraka (na primer slabo prezračeno ulico). Zagotavljanje tako velike vrednosti v majhnem paketu je tisto, zaradi česar je ta projekt razburljiv.

Za ta projekt sem uporabil Arduino MKR GSM1400. Je uradna plošča Arduino z modulom u-blox, ki omogoča 3G mobilno komunikacijo. Airduino lahko zbrane podatke kadar koli in kjer koli potisne na strežnik. Tudi modul GPS omogoča, da se naprava locira in geolocira meritve.

Za merjenje koncentracije PM (delcev) sem uporabil nastavitev optičnega senzorja. Senzor in snop svetlobe se nahajata pod kotom drug do drugega. Ko delci prehajajo pred svetlobo, se nekaj svetlobe odbije proti senzorju. Tipalo beleži impulz, dokler delci odsevajo svetlobo do senzorja. Če se zrak giblje s konstantno hitrostjo, nam dolžina tega impulza omogoča oceno premera delcev. Tovrstni senzorji ponujajo precej poceni način za merjenje PM. Pomembno je tudi omeniti, da merim dve različni vrsti PM; Snov, ki ima manjši premer od 10 µm (PM10) in manjši premer od 2,5 µm (PM2, 5). Razlog za njihovo razlikovanje je v tem, da se z zmanjšanjem količine delcev poveča tveganje za zdravje. Manjši delci bodo globlje prodrli v pljuča, kar lahko povzroči večjo škodo. Visoka koncentracija PM2, 5 bo zato zahtevala več ali drugačne ukrepe kot pri visoki ravni PM10.

V tem prispevku Instructables vam bom korak za korakom pokazal, kako sem ustvaril to napravo

1. korak: Zbiranje delov

Najprej se moramo prepričati, da imamo vse dele, potrebne za ustvarjanje tega projekta. Spodaj najdete seznam vseh komponent, ki sem jih uporabil. Pod tem korakom lahko prenesete tudi podrobnejši seznam vseh komponent.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Raspberry pi 3 + 16 GB mikro SD kartica
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• Tranzistor BD648
• 2 x pi-ventilator
• 100 ohmski upor
• Mostični kabli
• 3,7 V adafruit polnilna Li-Po baterija
• Dipolna antena GSM
• Pasivna GPS antena

Skupaj sem za te dele porabil približno 250 €. To zagotovo ni najcenejši projekt.

2. korak: Ustvarjanje vezja

Za ta projekt sem v orlu zasnoval tiskano vezje. Pod tem korakom lahko prenesete datoteke kerber (datoteke, ki dajejo navodila stroju, ki bo izdelal tiskano vezje). Te datoteke lahko nato pošljete proizvajalcu tiskanih vezij. Zelo priporočam JLCPCB. Ko dobite plošče, lahko nanje enostavno spajkate komponente z uporabo zgornje električne sheme.

3. korak: Uvoz baze podatkov

Zdaj je čas za ustvarjanje baze podatkov sql, kamor bomo shranili izmerjene podatke.

Pod ta korak bom dodal sql dump. MySQL boste morali namestiti na Raspberry pi in nato uvoziti izpis. Tako boste ustvarili bazo podatkov, uporabnike in tabele.

To lahko storite s odjemalcem mysql. Zelo priporočam delovno mizo MYSQL. Povezava vam bo pomagala namestiti mysql in uvoziti dump sql.

4. korak: Namestitev kode

Kodo lahko najdete na mojem githubu ali prenesete datoteko, priloženo temu koraku.

Boste morali:

namestite apache na malinovo pi in vstavite sprednje datoteke v korensko mapo. Vmesnik bo nato dostopen v vašem lokalnem omrežju

• Namestite vse pakete python, ki so uvoženi v zaledno aplikacijo. Nato boste lahko zagnali zaledno kodo z glavnim ali navideznim tolmačem pythona.
• Prenesite vrata 5000 vašega malinskega pi naprej, tako da lahko arduino komunicira z zaledjem.
• Naložite kodo arduino v arduinos. Poskrbite, da boste spremenili naslove IP in podatke o omrežnem operaterju vaše kartice SIM.

5. korak: Izdelava primera

Za ohišje je najpomembnejše, da omogoča dober pretok zraka skozi napravo. To je očitno potrebno za zagotovitev, da so meritve v napravi reprezentativne za zrak zunaj naprave. Ker je naprava namenjena zunanji uporabi, mora biti tudi odporna na dež.

V ta namen sem naredil zračne luknje na dnu ohišja. Zračne luknje so ločene tudi v drugem predelu od elektronike. Zaradi tega se mora voda dvigniti (kar pa ne more), da doseže elektroniko. Luknje za vrata USB arduinos sem varoval z gumo. Tako, da se zapečati, ko se ne uporabljajo.