Анализатор солнечных частиц: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Недавно я был на конференции в Фэрбенксе, Аляска, где местная угольная компания (Usibelli Coal Mine) спонсировала новаторов, чтобы они думали о способах улучшения качества воздуха. Очевидно, иронично, но также действительно здорово. Похоже, что это было не исследование, которое компании по производству сигарет спонсировали, чтобы показать, что их продукция полезна для вас, или нынешний урожай оплачиваемых «ученых», отрицающих изменение климата или эволюцию, а способ справиться с неудачным сочетанием факторов, которые делают Зимой в Фэрбенксе воздух менее чем идеален, когда термическая инверсия, низкие температуры, автомобили и домашнее отопление дровами приводят к тому, что количество твердых частиц превышает пределы EPA. Это рагу вредно для вашего здоровья - лучше всего начать, если вы заинтересованы в этом, - это Википедия:

Если вы посмотрите далеко вниз в статье, вы увидите карту США и областей, которые превышают ограничения EPA, включая крошечную часть Аляски - Фэрбенкс. Возможно, это не единственное место, где воздух зимой может быть плохим - Северный склон, где добыча нефти и газа включает сжигание большого количества углеводородов, находится под пристальным вниманием. Странно думать об этих крошечных нетронутых деревнях в Арктике, страдающих от воздуха, который чаще встречается в городских районах Китая. Но что с этим делать? Одна из новаторских идей - заинтересовать больше людей проблемой, которую решает местная угольная компания. Мой проект заключается в том, чтобы сделать эти устройства мониторинга более удобными для домашнего использования - дешевыми, с питанием от солнечной энергии, приложением на вашем телефоне для вывода и удобными для глаз.

Шаг 1. Соберите припасы

1. Самый очевидный выход - это большая ракушка на фото! К счастью, они доступны во многих магазинах товаров для дома или в Интернете по цене менее 20 долларов. (Или распечатайте… https://www.instructables.com/id/Giant-Analog-CO2-Meter/). форма для улавливания ветра и ограничения работы пробоотборника частиц и компьютера, а также для защиты конструкции с жучками от дождя, снега и всего остального.

2 Солнечный элемент - ALLPOWERS 2,5 Вт, 5 В / 500 мАч, мини-инкапсулированный эпоксидный солнечный элемент $ 8.00

3. Зарядный модуль TP4056 с защитой аккумулятора 18650 BMS 5V Micro USB 1A - почти $ 0

4. Adafruit ESP32 Feather - 19 долларов США.

5. Обычный липо-аккумулятор 18650 $ 3

6. Adafruit (PID 2030 PowerBoost 1000 Basic - 5V USB Boost @ 1000mA от 1.8V +, эта штука великолепна, потому что у нее есть контакт включения, который вам нужно 10 долларов.

7. Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout - блестящее маленькое устройство отсчета времени $ 6,00

8. HONEYWELL HPMA115S0-TIR PM2.5 Датчик частиц лазерный PM2.5 Модуль датчика определения качества воздуха Датчик пыли Super PMS5003 $ 18

Шаг 2: Подключите его

Подключение очень простое. На диаграмме Фритцинга есть все подробности. У блока Honeywell много проводов, отходящих от заднего разъема, но этот информационный лист должен помочь вам, если вам понадобятся дополнительные сведения:

Это соединение UART с ESP32, которое имеет два последовательных порта и должно быть подключено к контактам RX и TX на плате разработки. Электропитание должно поступать от блока повышения напряжения, который принимает напряжение липо-батареи до 5В для датчика. Логика на выходе датчика составляет 3 вольта, поэтому вам не придется с ней связываться. Замечательный маленький блок синхронизации от Adafruit (я не получаю денег ни от одного производителя…) TPL5111 использует контакты включения как на блоке Boost, так и на плате ESP32, чтобы включать блок каждые два часа. Это регулируется с помощью крошечного переменного резистора на плате от каждой секунды до двух часов. Вы также можете заменить его на фиксированный резистор - вы можете найти диаграмму на веб-сайте Adafruit. У TPL есть особенность, которая требует, чтобы вы отключали питание всякий раз, когда вы изменяете это показание в Омах для синхронизации, чтобы получить новую синхронизацию. Электропроводка требует постоянного питания этого таймера. Солнечная энергия и зарядка аккумулятора выполняются TP 4056, просто подключив солнечную батарею к входной стороне. Ползунковый переключатель также хорош между батареей и входом TP для полного выключения устройства.

Шаг 3: Создайте это

Действительно простая сборка для этой прогулки. Оболочка образует корпус всей установки - водонепроницаемая и хорошая станция сбора воздуха! Убедитесь, что вы приклеили все провода к точкам крепления на различных платах горячим клеем, чтобы с ними было труднее обращаться. Блок Honeywell был прикреплен к внутренней части кожуха с помощью серьезной двусторонней ленты для наружного уровня - в противном случае остальная часть сваи просто была брошена в кожух, где ее удерживала сила тяжести. Кронштейн для вешалки приклеивается к задней части с помощью силикона или клея марки Goop. Солнечная панель прикреплена к передней части ячейки с помощью зажимного крепления go-pro, которое удобно, так что вы можете регулировать угол наклона к солнцу, когда она висит. Солнечная панель была приклеена Goop к креплению.

Шаг 4: запрограммируйте

Вот репозиторий для программного обеспечения:

Для этого устройства Honeywell есть библиотека, и казалось, что он хорошо работает при подключении к компьютеру, но как только он перешел на управление батареей, он вышел из строя. Таким образом, программа просто разбирает соединение UART, чтобы получить данные и проверить их сумму. Чтобы получить данные с устройства и на свой телефон, требуются услуги приложения Blynk. Если вы еще не использовали Blynk, это очень простая система IOT, которая требует минимального программирования и работает вечно без проблем. У меня было несколько систем Blynk IOT, работающих в течение многих лет на телефонах людей, не разбирающихся в технологиях, без каких-либо проблем. Система требует, чтобы вы загрузили приложение Blynk и создали учетную запись - пока все бесплатно. Вам необходимо настроить новую программу на своем телефоне, которая спрашивает, какую систему вы используете (ESP 32), и предоставляет вам ключ, который вы можете отправить себе по электронной почте при настройке кода. Затем вам нужно настроить супер диаграмму, принимая три входа от виртуальных контактов V4 Battery level, V5 PM 2.5 и V6 PM10. На сайте Blynk есть много руководств, которые могут рассказать вам об этом, но это очень просто. Другие изменения в программе - это вставить имя вашей сети Wi-Fi и пароль. Программное обеспечение сначала включает пробоотборник и ждет десять секунд данных о частицах, и если все в порядке, отправляет их на сервер Blynk, который затем отправляет их на ваш телефон. Код DONEPIN повышает уровень вывода на TPL5111, чтобы все перешло в спящий режим с таймером включения. Напряжение аккумулятора снимается с вывода A13.

Шаг 5: Использование

Повесьте это устройство там, где светит солнце, и достаточно близко, чтобы оно улавливало ваш сигнал Wi-Fi для связи с сервером Blynk. Есть удивительное количество вещей, которые вызывают мелкие частицы. Тост! (https://www.instructables.com/id/Toast-Talker/) Кто знал? Я предполагаю, что новейшие исследования утверждают, что частицы тостов попадают в ваш мозг и вызывают депрессию.

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30719959 Что ж, магия статистики позволяет публиковать множество корреляций, но причинно-следственную связь доказать немного сложнее. Это изящное устройство, по крайней мере, позволит вам проследить танец частиц в своей жизни, о котором вы никогда раньше не беспокоились. Зарядка солнечной батареи требует хорошего постоянного солнечного света, что также должно помочь в вашей депрессии.