Гигантский аналоговый измеритель CO2: 6 шагов (с изображениями)

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

Подписаться Другие автора:

Нынешняя атмосфера над горой на Гавайях содержит около 400 частей на миллион углекислого газа. Это число чрезвычайно важно для всех, кто живет на поверхности планеты. Сейчас нас окружают либо отрицатели этого беспокойства, либо те, кто заламывает руки в потоке возбужденного беспокойства. Но это число и тысячи цифр, которые следуют за ним в новостях, трудно понять ежедневно. Какое количество СО2 вокруг меня? Как я могу относиться к этой идее о газах в атмосфере, вызывающих перегрев планеты? Для тех, кто заинтересован, я создал гигантский аналоговый измеритель CO2, который с помощью иглы длиной 4 фута оживит обсуждение в любой школьной комнате или музее того, как измеряется CO2 и как вы можете стать частью этого газового анализа.

Из моей работы по анализу газовых смесей в трубках: https://www.instructables.com/id/CO2-Measurement-in-Snorkels/ и удовольствия от создания гигантских часов приливов и отливов: https://www.instructables.com/ id / Giant-Tide-Clock / Я перепрофилировал датчик CO2 и прочный сервомеханизм, чтобы сделать настенный аналоговый измеритель CO2, который очень точно отображает текущий уровень CO2 в воздухе. Большая часть сборки напечатана на 3D-принтере, а также предлагает точный цифровой вывод с дисплея E-Ink от Adafruit. Звуковой сигнал корпуса датчика - это замечательный файл в формате STL от компании iiime, которая изначально была сделана для корпусов динамиков Nautilus. Он работает от аккумуляторных батарей или бородавок на 5 вольт и будет записывать все ваши данные на прилагаемый держатель SD-карты.

Шаг 1. Соберите материалы

Строительные материалы недешевы, но повышают точность показаний.

1. Adafruit 2,13-дюймовый трехцветный дисплей для электронных чернил / электронной бумаги FeatherWing - красный, черный, белый - для этого можно использовать очень дешевый TFT-экран за 3 доллара США, но он не будет так хорошо отображаться на солнечном свете. Недостатком этого наращиваемого экрана является что он медленно обновляется.

2. Adafruit Feather 32u4 Adalogger - МО версия этого устройства плохо работает с датчиком. Вы можете обойтись более дешевым обычным устройством 32u4 без слота для SD-карты, но это упрощает задачу, если вы хотите записать все свои данные.

3. Прочный металлический переключатель включения / выключения с синим светодиодным кольцом - синий цвет 16 мм.

4.10, 000ppm MH-Z16 NDIR датчик CO2 с интерфейсом I2C / UART 5V / 3.3V для Arduino / Raspeberry Pi от Sandbox Electronics - действительно отличный опыт работы с этой компанией без проблем, убедитесь, что вы следуете инструкциям по включению выхода 3 вольт - он работает только на 5 вольт

5. ServoBlock ™ со стандартным ступичным валом (шлиц 24T) ServoCity - еще одна замечательная компания! (Я не получаю никакой выгоды от моей поддержки этих компаний)

6. Стандартный цифровой сервопривод HiTec, который подходит выше.

7. 6.00-дюймовый алюминиевый канал - Servo City

Шаг 2: 3D-печать компонентов

Все компоненты легко печатаются с помощью PLA на любом 3D-принтере. Дешевый Creality CR10, который я использовал, имеет достаточно широкую выходную базу, чтобы обеспечить большой размер рупора и задней панели. На это ушло несколько часов, но никаких проблем не возникло. Печать с поддержкой. Затем на рог напыляли текстурированную краску, которая придает конечному продукту ощущение песка и скрывает тонкие линии 3D-печати. Задняя панель была разработана в Fusion 360, чтобы легко помещаться в окно дисплея чернил Feather E. Остальные файлы предназначены для крепления на винт держателя стержня указателя и корпуса, в котором удерживаются противовесы для нижней части указателя.

Шаг 3: Создайте это

Конструкция довольно проста. Система сервоуправления позволяет быстро установить сервомеханизм на опорную конструкцию. Крепления для крепления переднего рупора с задней панелью, которая включает в себя всю электронику, выполнены с помощью двух изогнутых соединительных пластин, которые E6000 приклеены к задней части пластины. Другая соединительная пластина выступает за заднюю часть, чтобы обеспечить надежную установку на настенный соединитель под углом 90 градусов. Указатель, который я использовал, может быть практически любой длины - мой был размером около 4 футов. Я использовал длинный маркер на подъездной дорожке, который вы можете найти в большом магазине коробок менее чем за 5 долларов. Они сделаны из стекловолокна и имеют приятную длину и легкие. В ситуации с сервоприводом даже с опорой коробки передач необходимо тщательно уравновесить вес и точно отцентрировать его в креплении. Мой противовес был сделан с шайбами, заключенными в корпус, напечатанный на 3D-принтере, а затем заклеен эпоксидной смолой срезанным концом столба. Убедитесь, что сервопривод выдерживает этот вес и опыт уравновешивания, попробовав его - сервопривод должен перестать скулить после того, как он достиг своего положения в программном обеспечении. Если он продолжает жаловаться и перемещаться, у вас, скорее всего, проблема.

Шаг 4: Проведите / соберите

Схема подключения приведена выше. В этом случае серво-штифт подключается к штырю 11. Дисплей E paper занимает довольно много булавок на перышке, поэтому не используйте их случайно. Убедитесь, что пары SDA и SCL подключены правильно. Питание осуществляется либо от настенной бородавки на 5 В (2 А), либо от аккумулятора Lipo. Стенная бородавка проходит через переключатель ВКЛ / ВЫКЛ, установленный в верхней части рожка, который затем питает компьютер, сервопривод и датчик с помощью 5 вольт. Я также прикрепил несколько синих светодиодов к концу рожка параллельно, чтобы обеспечить некоторый свет в конце туннеля. (Этого нет на схеме подключения.) Лазерный датчик CO2 установлен рядом с отверстием рожка, так что вы можете дуть в него или подавать любые другие воздушные смеси до его рта. Цифровая плата для него также установлена внутри рупора, а силовые подключения выполняются непосредственно к переключателю. Заземляющий провод, провода питания и линии SDA, SCL выведены из задней части пластины к плате Feather. Стопка бумажных дисплеев Adalogger Feather / E крепится к задней части пластины. После проверки всех соединений звуковой сигнал приклеивается к задней панели с помощью клея E6000 на ночь.

Шаг 5: запрограммируйте

Действительно простая программа с Arduino IDE. Включите различные библиотеки для подключенных машин: NDIR_I2C.h (включен на веб-сайт Sandbox Electronics), «Adafruit_EPD.h» для запуска красивого дисплея E-paper, Servo.h для стандартной библиотеки сервопривода. Определите контакты, необходимые для отображения. Определите штифт для выхода сервопривода. Присоедините сервопривод и датчик. Функция цикла просто считывает датчик и выводит его на сервопривод с функцией карты / ограничения. Единственная сложная часть - это ограничение диапазона сервопривода, чтобы он не ударялся о стороны крепления. Мне понравилась идея заднего крепления сервопривода / указателя, заключенного между лицевой панелью и задним настенным креплением, но она также имеет некоторые ограничения. Используйте стандартный пример функции развертки, чтобы проверить пределы угла сервопривода и ограничить их в функции карты. Операторы for в конце предназначены для ограничения скорости сервопривода, чтобы импульс противовеса с длинной стрелкой не разрушал скульптуру.

Шаг 6: используйте это

Устройство легко крепится к любой поверхности стены с помощью пары шурупов. Он не так много весит, и, поскольку он так медленно движется, он действительно не сильно раскачивается. В первом GIFF вы можете увидеть, что он невероятно чувствителен к CO2 даже в вашем дыхании. Вдыхание через конец рожка повышает потенциальный уровень CO2 до 4%, что составляет 40 000 ppm. Датчик выходит за пределы шкалы на 10 000, и вы можете справиться с этим при программировании движения палочки - например, сделать вывод логарифмическим или изменить цикл движения с более быстрыми движениями. С ним можно легко провести другие эксперименты, в том числе поместить его в маленькую замкнутую комнату с большим количеством людей (подвал церкви во время удачи) или снаружи, на продуваемом ветрами склоне холма. Самый низкий, который я получил, был около 410, и это было вчера при урагане со скоростью 50 миль в час. Потенциальное использование этого инструмента может заключаться в ознакомлении людей с концепцией мониторинга CO2 и его важностью - не с какой-то абстрактной величиной, к которой обращаются «говорящие головы», а с тем, что мы действительно можем измерить в наших классах или музеях.

Не сопротивляйтесь побуждению стать частью решения этой ужасной проблемы с помощью образования или высказываний.