مقياس ثاني أكسيد الكربون التناظري العملاق: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

تابع المزيد بالمؤلف:

يحتوي الغلاف الجوي الحالي فوق جبل في هاواي على حوالي 400 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون. هذا الرقم مهم للغاية لكل من يعيش على سطح الكواكب. نحن محاطون الآن إما بمنكري هذا القلق أو أولئك الذين يفركون أيديهم في موجة من القلق المهيج. لكن هذا الرقم والآلاف من الأرقام التي تتبعه في الأخبار يصعب فهمها حقًا على أساس يومي. ما هي كمية ثاني أكسيد الكربون من حولي؟ كيف يمكنني الارتباط بفكرة تسبب الغازات في الغلاف الجوي في ارتفاع درجة حرارة الكوكب؟ للمهتمين ، قمت ببناء مقياس ثاني أكسيد الكربون التناظري العملاق الذي سيحيي هذا النقاش حول أي غرفة مدرسية أو متحف حول كيفية قياس ثاني أكسيد الكربون وكيف يمكنك أن تصبح جزءًا من تحليل الغاز هذا بمساعدة إبرة طولها 4 أقدام.

من عملي في تحليل مخاليط الغاز في الغطس: https://www.instructables.com/id/CO2-Measurement-in-Snorkels/ ومتعة إنتاج ساعات المد والجزر العملاقة: https://www.instructables.com/ id / Giant-Tide-Clock / لقد قمت بإعادة توجيه مستشعر CO2 وآلية المؤازرة القوية لعمل مقياس CO2 تناظري مثبت على الحائط يصور بدقة شديدة المستوى الحالي لثاني أكسيد الكربون في الهواء. تتم طباعة معظم التصميمات ثلاثية الأبعاد كما أنها توفر إخراجًا رقميًا دقيقًا من شاشة Adafruit feather E - Ink. إن قرن استنشاق الهواء لحاوية المستشعر هو ملف STL الرائع من: Resize 3 inch Spiral Speaker box by iiime والذي تم في الأصل لمرفقات مكبرات الصوت Nautilus. يعمل على بطاريات قابلة لإعادة الشحن أو ثآليل جدارية بجهد 5 فولت وسيسجل جميع بياناتك في حامل بطاقة SD المرفق.

الخطوة 1: اجمع المواد الخاصة بك

مواد البناء ليست رخيصة ولكنها تضيف إلى الدقة المطلقة للقراءات.

1. Adafruit 2.13 Tri-Color eInk / ePaper Display FeatherWing - أحمر أسود أبيض - يمكنك استخدام شاشة TFT رخيصة جدًا مقابل 3.00 دولارات أمريكية ولكنها لن تظهر أيضًا في ضوء الشمس. العيب في هذه الشاشة القابلة للتكديس هو أنه بطيء التحديث.

2. Adafruit Feather 32u4 Adalogger - إصدار MO من هذا الجهاز لا يعمل بشكل جيد مع المستشعر. يمكنك الحصول على وحدة عادية 32u4 أرخص بدون فتحة بطاقة SD ، لكن هذا يجعل الأمر أسهل في حالة رغبتك في تسجيل جميع بياناتك.

3. مفتاح تشغيل / إيقاف معدني متين مع حلقة LED زرقاء - 16 مم أزرق تشغيل / إيقاف

4.10 ، 000ppm MH-Z16 NDIR CO2 Sensor مع واجهة I2C / UART 5V / 3.3V لـ Arduino / Raspeberry Pi من Sandbox Electronics - تجربة رائعة حقًا خالية من المتاعب مع هذه الشركة تأكد من اتباع التعليمات لتمكين إخراج 3 فولت - يعمل فقط على 5 فولت

5. Standard Hub Shaft ServoBlock ™ (24T Spline) ServoCity - شركة رائعة أخرى! (لا أتلقى أي مزايا من موافقاتي على هذه الشركات)

6. أجهزة HiTec الرقمية القياسية التي تناسبها أعلاه.

7. 6.00 قناة ألمنيوم - مدينة مؤازرة

الخطوة 2: طباعة ثلاثية الأبعاد للمكونات

تتم طباعة جميع المكونات بسهولة باستخدام PLA على أي طابعة ثلاثية الأبعاد. يحتوي Creality CR10 الرخيص الذي استخدمته على قاعدة إخراج واسعة بما يكفي لتمكين الحجم الكبير للقرن واللوح الخلفي. استغرق الأمر عدة ساعات ولكن لم تواجه أي مشاكل. اطبع مع الدعم. ثم تم رش القرن بالطلاء المزخرف الذي يضفي إحساسًا رمليًا على المنتج النهائي ويغطي الخطوط الدقيقة للطباعة ثلاثية الأبعاد. تم تصميم اللوحة الخلفية في Fusion 360 لتلائم بسهولة نافذة شاشة عرض حبر Feather E. الملفات الأخرى مخصصة للمسمار الموجود على حامل التثبيت لقضيب المؤشر والحالة التي تحمل الأثقال الموازنة لأسفل المؤشر.

الخطوة 3: قم ببنائه

البناء بسيط جدا. يمكّنك نظام المؤازرة من تجميع آلية المؤازرة بسرعة لهيكل الدعم. المرفقات لتركيب البوق الأمامي مع اللوح الخلفي الذي يتضمن جميع الإلكترونيات مصنوعة من لوحين موصلين مثنيين E6000 مثبتين في الجزء الخلفي من اللوحة. تمتد لوحة الموصل الأخرى إلى الخارج للسماح بالتركيب الصلب لموصل حائط بزاوية 90 درجة. يمكن صنع المؤشر الذي استخدمته بشكل أساسي بأي طول - كان حجمي حوالي 4 أقدام. لقد استخدمت عمودًا محددًا للممر طويلًا يمكنك العثور عليه في متجر كبير الحجم بأقل من 5 دولارات. إنها مصنوعة من الألياف الزجاجية وهي لطيفة وخفيفة لطولها. في حالة وجود مؤازرة حتى مع دعم علبة التروس ، يجب عليك موازنة الوزن بعناية وتوسيطه بدقة في الحامل. تم صنع ثقل الموازنة الخاص بي بغسالات محاطة بغسالة مطبوعة ثلاثية الأبعاد ثم ختمها بنهاية مقطوعة من القطب في الإبوكسي. تأكد من أن المؤازرة تتسامح مع هذه التجربة بالوزن والتوازن من خلال تجربتها - يجب أن تتوقف المؤازرة عن الأنين بعد وصولها إلى موقعها في البرنامج. إذا استمرت في الشكوى والتحرك ، فمن المحتمل أن تواجه مشكلة.

الخطوة 4: سلك / تجميع

تم تضمين مخطط الأسلاك أعلاه. يتم توصيل دبوس المؤازرة بالدبوس 11 في هذا السيناريو. تشغل شاشة الورق E عددًا قليلاً من المسامير على الريش ، لذا لا تستخدمها عن طريق الخطأ. تأكد من توصيل أزواج SDA و SCL بشكل صحيح. تتم الطاقة إما من خلال ثؤلول جدار 5 فولت (2 أ) أو بطارية ليبو. يتم توجيه ثؤلول الجدار من خلال مفتاح التشغيل / الإيقاف المثبت في الجزء العلوي من القرن والذي يقوم بعد ذلك بتشغيل جهاز الكمبيوتر الريشي ، وأجهزة الاستشعار ، وكلها بجهد 5 فولت. لقد أرفقت أيضًا سلسلة من مصابيح LED الزرقاء بنهاية القرن بالتوازي لتوفير بعض الضوء في نهاية النفق. (هذا ليس في مخطط الأسلاك.) يتم تثبيت مستشعر الليزر الخاص بثاني أكسيد الكربون بالقرب من فتحة البوق حتى تتمكن من النفخ فيه أو توفير أي مخاليط هواء أخرى تصل إلى فمه. يتم تثبيت اللوحة الرقمية الخاصة بها أيضًا داخل البوق ويتم إجراء توصيلات الطاقة مباشرة إلى المحول. يتم توجيه السلك الأرضي وأسلاك الطاقة وخطوط SDA و SCL من الجزء الخلفي من اللوحة إلى لوحة Feather. يتم تثبيت حزمة عرض الورق Adalogger Feather / E في الجزء الخلفي من اللوحة. بعد اختبار جميع الوصلات ، يتم غلق البوق باللوح الخلفي باستخدام غراء E6000 طوال الليل.

الخطوة 5: برمجة ذلك

برنامج سهل للغاية مع Arduino IDE. قم بتضمين المكتبات المختلفة للأجهزة المرفقة: NDIR_I2C.h (المضمنة في موقع ويب Sandbox Electronics) ، "Adafruit_EPD.h" لتشغيل عرض الورق الإلكتروني الجميل ، Servo.h لمكتبة المؤازرة القياسية. حدد الدبابيس اللازمة للعرض. حدد دبوس إخراج المؤازرة. قم بتوصيل المؤازرة والمستشعر. تقوم وظيفة الحلقة فقط بقراءة المستشعر وإخراجها إلى المؤازرة باستخدام وظيفة Map / Constrain. الجزء الصعب الوحيد هو الحد من نطاق المؤازرة حتى لا تصطدم بجوانب الحامل. أعجبتني فكرة التثبيت الخلفي للمؤازرة / المؤشر المغلف بين لوحة الوجه وحامل الحائط الخلفي ، لكن لديها أيضًا بعض القيود. استخدم دالة المسح القياسية كمثال لاختبار حدود الزاوية إلى المؤازرة وتقييدها في وظيفة الخريطة. تتمثل عبارات for في النهاية في الحد من سرعة المؤازرة بحيث لا يؤدي زخم ثقل موازنة ذراع المؤشر الطويل إلى تدمير التمثال.

الخطوة 6: استخدمه

يتم تثبيت الجهاز بسهولة على أي سطح حائط باستخدام براغي. إنه لا يزن كثيرًا ولأن حركته البطيئة جدًا لا تتأرجح كثيرًا. في أول GIFF يمكنك أن ترى أنه حساس بشكل لا يصدق لثاني أكسيد الكربون حتى في أنفاسك. التنفس في نهاية القرن يرفع مستوى ثاني أكسيد الكربون المحتمل إلى 4٪ والذي سيكون 40 ألف جزء في المليون. يخرج المستشعر عن النطاق عند 10000 ويمكنك التعامل مع هذا في برمجة حركة العصا - أي جعل الخرج لوغاريتميًا أو تغيير دورة الحركة بتقلبات أسرع. يمكن إجراء تجارب أخرى بسهولة ، بما في ذلك وضعه في غرفة صغيرة محصورة مع الكثير من الناس (قبو الكنيسة أثناء الحظ) أو في الخارج على جانب تل تجتاحه الرياح. كان أدنى مستوى حصلت عليه حوالي 410 وكان ذلك مع عاصفة رياح تبلغ 50 ميلاً في الساعة أمس. سيكون الاستخدام المحتمل لهذه الأداة هو تعريف الناس بمفهوم مراقبة ثاني أكسيد الكربون وأهميته - ليس بعض الكمية المجردة التي تتناولها الرؤساء الناطقة ولكن ما يمكننا قياسه بالفعل في فصولنا الدراسية أو المتاحف.

لا تقاوم الرغبة في أن تكون جزءًا من حل هذه المشكلة الرهيبة إما عن طريق التعليم أو التحدث علانية.