Система мониторинга качества воздуха на предмет загрязнения твердыми частицами: 4 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

ВСТУПЛЕНИЕ:

1 В этом проекте я показываю, как создать детектор частиц с отображением данных, резервным копированием данных на SD-карту и IOT. Визуально неопиксельный кольцевой дисплей показывает качество воздуха.

2 Сегодня качество воздуха становится все более важной проблемой. есть системы для измерения уровня запыленности, но они очень дороги. Как показывают некоторые исследования, на рынке есть недорогие высококачественные детекторы частиц.

Например:

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

3 Поэтому я решил создать устройство, способное измерять количество частиц по классам размера (от 0,5 мкм до 10 мкм), визуально с простым отображением результата (неопиксельное кольцо), более подробным отображением на экране TFT и резервное копирование с меткой времени на SD-карту.

4 Кроме того, я добавил модуль связи Bluetooth, чтобы иметь возможность общаться с приложением Android и, таким образом, публиковать результаты на сервере IOT.

5 Общая стоимость всего не превышает 60 €.

Запасы

-Arduino uno R3

-Ардуино прото-щит

-TFT экран ST7735

-Неопиксельное кольцо 24 светодиода

-Площадка PMS5003

-HC-06 модуль bluetooth

Шаг 1: Подключение компонентов

различные компоненты подключаются в соответствии со схемой выше

Шаг 2: библиотека и программа Arduino

1 библиотека

для экрана TFT

github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

для кольца neo pixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

для sd-карты

github.com/arduino-libraries/SD

2 скетч Arduino

#include #include // Библиотека для I2C #include "RTClib.h" // Библиотека для модуля RTC RTC_DS1307 RTC; #включают

// Какой вывод на Arduino подключен к NeoPixels?

#define PIN 6 // На Trinket или Gemma предложите изменить его на 1

// Сколько NeoPixels подключено к Arduino?

#define NUMPIXELS 24 // Популярный размер кольца NeoPixel Adafruit_NeoPixel пикселей (NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); uint32_t vert = пикселей. Цвет (0, 250, 0); uint32_t оранжевый = пикселей. Цвет (250, 250, 0); uint32_t rouge = пикселей. Цвет (255, 0, 0);

SoftwareSerial pmsSerial (2, 3);

#define cs 10 #define dc 9 #define rst 8 // вы также можете подключить это к сбросу Arduino

#include // Базовая графическая библиотека

#include // Аппаратная библиотека #include #include const int cs_sd = 4; int temps; // время захвата double tempsInit; // инициализация таймера с остановкой цикла ()

#if defined (_ SAM3X8E_)

#undef _FlashStringHelper:: F (строковый_литерал) #define F (строковый_литерал) строковый_литерал #endif

// Вариант 1: использовать любые булавки, но немного медленнее

// Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735 (cs, dc, mosi, sclk, rst);

// Вариант 2: необходимо использовать аппаратные выводы SPI

// (для UNO это sclk = 13 и sid = 11) и вывод 10 должен быть // выходом. Это намного быстрее - также требуется, если вы // хотите использовать карту microSD (см. Пример рисования изображения) Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735 (cs, dc, rst); поплавок nombre_leds = 0; void setup () {Serial.begin (9600); // Инициализируем связь I2C Wire.begin (); // Инициализировать модуль файла RTC RTC.begin (); Serial.print ("инициализация SD"); задержка (1000); if (! SD.begin (cs_sd)) // Условие проверено по карте SD, если оно указано в приложении {Serial.print ("Defaut SD"); возвращение; } Serial.print ("Карта SD ОК");

Данные файла = SD.open ("donnees.txt", FILE_WRITE); // Ouvre le fichier "donnees.txt"

data.println (""); data.println («Приобретение Демаража»); // Ecrit dans ce fichier data.close (); tft.initR (INITR_GREENTAB); // инициализируем микросхему ST7735S, черная вкладка Serial.println ("init"); // наш отладочный вывод tft.fillScreen (ST7735_BLACK); // скорость передачи датчика 9600 pmsSerial.begin (9600);

pixel.begin (); // ИНИЦИАЛИЗИРУЕМ объект полосы NeoPixel (ОБЯЗАТЕЛЬНО)

pixel.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 частицы_03um, частицы_05um, частицы_10um, частицы_25um, частицы_50um, частицы_100um; uint16_t не используется; uint16_t контрольная сумма; };

данные struct pms5003data; void loop () {пикселей.clear (); // Устанавливаем все цвета пикселей на «выключено» DateTime now = RTC.now (); // Обновить дату и время // affiche_date_heure (сейчас);

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

if (readPMSdata (& pmsSerial)) {// tft.fillScreen (ST7735_BLACK); tft.setCursor (10, 5); tft.setTextColor (ST7735_WHITE); tft.println («количество частей / 0,1 л»);

tft.setCursor (10, 17); tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.setCursor (10, 17); tft.print ("0,3 мкм); tft.print (data.particles_03um); tft.print (" ");

tft.setCursor (10, 29);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("0,5 мкм"); tft.print (data.particles_05um); tft.print ("");

tft.setCursor (10, 41);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("1,0 мкм"); tft.print (data.particles_10um); tft.print ("");

tft.setCursor (10, 53);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("2,5 мкм"); tft.print (data.particles_25um); tft.print ("");

tft.setCursor (10, 65);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("5,0 мкм"); tft.print (data.particles_50um); tft.print ("");

tft.setCursor (10, 77);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("10 мкм"); 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.print (" мкг / м3 ");

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 («мкг / м3»);

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 («мкг / м3»);

tft.setCursor (10, 5);

tft.setTextColor (ST7735_WHITE, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.println («количество частей / 0,1 л»);

// Serial.print (temps);

// Serial.print (""); Serial.print ("#"); Serial.print («03 мкм»); Serial.print (data.particles_03um); Serial.print (""); Serial.print («05 мкм»); Serial.print (data.particles_05um); Serial.print (""); Serial.print («1 мкм»); Serial.print (data.particles_10um); Serial.print (""); Serial.print («25 мкм»); Serial.print (data.particles_25um); Serial.print (""); Serial.print («50 мкм»); Serial.print (data.particles_50um); Serial.print (""); Serial.print («100 мкм»); 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)) {

pixel.fill (vert, 0, nombre_leds); } else if ((nombre_leds = 8)) {пикселей.fill (vert, 0, 8); pixel.fill (оранжевый, 8, ((nombre_leds) -8)); } else if (nombre_leds> 16) {

pixel.fill (верт, 0, 8); pixel.fill (оранжевый, 8, 8); пикселей.fill (румяна, 16, ((nombre_leds) -16)); } иначе, если (nombre_leds <= 1) {пикселей.fill (верт, 0, 1); } pixel.show (); // Отправляем обновленные цвета пикселей на оборудование.

// Не указано определение String PM03 = String (data.particles_03um); Строка PM05 = Строка (data.particles_05um); Строка PM10 = Строка (data.particles_10um); Строка PM25 = Строка (data.particles_25um); Строка PM50 = Строка (data.particles_50um); Строка PM100 = Строка (data.particles_100um); Строка PMS10 = Строка (data.pm10_standard); Строка PMS25 = Строка (data.pm25_standard); Строка PMS100 = Строка (data.pm100_standard); Строка Temps = Строка (temps);

// Ecriture des données dans le fichier texte

Данные файла = SD.open ("donnees.txt", FILE_WRITE); data.println (Temps + "" + PM03 + "" + PM05 + "" + PM10 + "" + PM25 + "" + PM50 + "" + PM100 + "" + PMS10 + "" + PMS25 + "" + PMS100 + ""); data.close (); }

}

логическое readPMSdata (Stream * s) {

если (! s-> доступно ()) {вернуть ложь; } // Читаем по байту, пока не дойдем до специального начального байта '0x42' if (s-> peek ()! = 0x42) {s-> read (); вернуть ложь; }

// Теперь читаем все 32 байта

если (s-> available () readBytes (буфер, 32);

// получаем готовую контрольную сумму

для (uint8_t я = 0; я <30; я ++) {сумма + = буфер [я]; }

/ * отладка

для (uint8_t я = 2; я <32; я ++) {Serial.print ("0x"); Serial.print (буфер , HEX); Serial.print (","); } Serial.println (); * / // Данные поступают в порядке порядка следования байтов, это решает проблему и работает на всех платформах uint16_t buffer_u16 [15]; для (uint8_t я = 0; я <15; я ++) {buffer_u16 [я] = буфер [2 + я * 2 + 1]; buffer_u16 + = (буфер [2 + i * 2] << 8); }

// поместим в красивую структуру:)

memcpy ((void *) & data, (void *) buffer_u16, 30);

if (sum! = data.checksum) {

Serial.println («Ошибка контрольной суммы»); вернуть ложь; } // успех! вернуть истину; }

// Converti le numéro de jour en jour /! / La semaine begin un dimanche

Строка donne_jour_semaine (uint8_t j) {переключатель (j) {case 0: return "DIM"; случай 1: вернуть «LUN»; случай 2: вернуть «МАР»; случай 3: вернуть «MER»; случай 4: вернуть «JEU»; случай 5: вернуть «ВЕН»; случай 6: вернуть «SAM»; по умолчанию: return ""; }}

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

void affiche_date_heure (DateTime datetime) {// Строка даты jour = donne_jour_semaine (datetime.dayOfTheWeek ()) + "" + Vers2Chiffres (datetime.day ()) + "/" + Vers2Chiffres (datetime.month ()) + "/" + Строка (datetime.year (), DEC); // heure String heure = ""; heure = Vers2Chiffres (datetime.hour ()) + ":" + Vers2Chiffres (datetime.minute ()) + ":" + Vers2Chiffres (datetime.second ());

Serial.print (журнал); Serial.print (""); Serial.print (heure); //Serial.print (""); Данные файла = 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 ("дата"); 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);

задержка (500);

}

// permet d'afficher les nombres sur deux chiffres

String Vers2Chiffres (число байтов) {String resultat = ""; если (число <10) результат = "0"; вернуть результатat + = String (nombre, DEC); }

Шаг 3. Программа MIT App Inventor 2

это блок кода изобретателя приложения MIT

Шаг 4: РЕЗУЛЬТАТ

вот видео результата