عداد الجسيمات الدقيقة المحمول PM1 PM2.5 PM10: 20 خطوة (مع الصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

في الوقت الحاضر ، ينتشر تلوث الهواء في كل مكان وخاصة في مدننا. تقع المدن الكبيرة فريسة طوال العام حيث تصل مستويات التلوث في بعض الأحيان (وغالبًا ما تكون إلى مستويات معينة) إلى مستويات خطيرة جدًا على صحة الإنسان. الأطفال حساسون للغاية لنوعية الهواء الذي يتنفسونه. يؤدي هذا الهواء الملوث إلى حدوثها ، من بين مشاكل الحساسية الأخرى. يتلوث الهواء خارج منزلنا ، ولكن أيضًا على مستويات أهم الأوقات ، داخل منازلنا وسياراتنا. مستوى جودة الهواء متاح في الموقع التالي. يجمع هذا الموقع الصيني جميع قياسات جودة الهواء لأجهزة استشعار الوضع بأكمله. يتم تنسيق مستوى جودة الهواء وفقًا لمؤشر AQI ، والذي قد يختلف قليلاً من بلد إلى آخر. يشرح هذا المستند كيفية حساب هذا الفهرس. هذه الوثيقة الأخرى هي دليل تفاهم.

من أجل معرفة جودة الهواء الذي نتنفسه ، أينما ذهبنا وفي الوقت الفعلي ، شرعت في إنشاء عداد جسيمات محمول في الغلاف الجوي (والذي سنسميه CPA لاحقًا). ، قادرة على احتواء الجيب. تم إنشاؤه من أجل:

• امسك الجيب.
• لديك استقلالية كبيرة للعملية.
• كن سهل الفهم
• يمكن حفظ القياسات على جهاز الكمبيوتر.
• لتكون قابلة للشحن.
• لتتمكن من الوصول إليه بهاتفك دون وجود الشبكات المحلية لاتصالات الواي فاي.
• أن تكون قادرًا على التحكم في جهاز تنقية الهواء إذا تجاوز التلوث حدًا معينًا.

مميزات

• الحجم: 65x57x23mm
• الجسيمات المقاسة: PM1 و PM2.5 و PM10
• الحكم الذاتي: ما بين 3 ساعات وعدة أسابيع حسب وضع التشغيل المختار.
• بطارية ليثيوم أيون 3v7 - 680 مللي أمبير
• واجهة Micro USB للشحن ونقل البيانات.
• ذاكرة قياس 2038 (680 لكل نوع من PMxx)
• فترة أخذ العينات: مستمر ، 5 دقائق ، 15 دقيقة ، 30 دقيقة ، 1 ساعة
• خرج الأمر 3v3 وفقًا لمستوى التلوث.
• واجهة LED متعددة الألوان لسهولة الفهم
• واجهة تحكم على الكمبيوتر الشخصي والجهاز اللوحي والهاتف (Android و iOS) عبر Wifi.

الخطوة 1: النماذج الأولية للصندوق

بدأت بالتفكير في الشكل الذي يمكنني إعطائه للمربع ، مستوحى من التصاميم الحديثة للأشياء.

هنا بعض الصناديق المرسومة.

في النهاية ، اخترت أبسط حالة وأصغرها: انظر الصورة الرئيسية في هذه التعليمات.

الخطوة 2: نماذج البطاقات

لدي في جميع البطاقات النموذجية الثلاثة. لكن 2 فقط مرئيان هنا.

جعلت النماذج الأولية من الممكن تطوير مصادر الطاقة 5V و 3v3. كان من الصعب تطويرها لأنني اضطررت إلى العثور على المكونات للحصول على الطاقة اللازمة لبدء متحكم WiFi (ESP8266 - 12). كان جزء الشحن الإلكتروني لبطارية ليثيوم أيون أسرع في العمل ، وبعد ذلك قمت بتغيير موقع المفاتيح والموصلات عدة مرات من أجل بيئة عمل جيدة للجهاز.

الخطوة 3: الصندوق

المصابيح مرئية من خلال الشفافية من خلال السكن. توجد مداخل الهواء على الجانب الأيسر من العلبة. على الجانب الأيمن نجد:

• زر اختيار وضع العرض.
• مفتاح التشغيل / الإيقاف.
• مفتاح الاختيار لنقل القياسات إلى جهاز الكمبيوتر. يسمح بالتبديل بين رابط تسلسلي بين ESP8266 ومستشعر الجسيمات أو بين ESP8266 ومنفذ USB الصغير. انتبه ، إذا لم يكن هذا في وضع جيد ، فلن يتم ضمان الاتصال بين البطاقة الإلكترونية والمستشعر بعد الآن ولن يتمكن CAP من البدء بشكل صحيح.
• مقبس USB الصغير لإعادة شحن البطارية أو مقاييس نقل البروتوكول التسلسلي.

الخطوة 4: جهاز الاستشعار

لقد اختبرت مستشعرين مختلفين. مستشعر الليزر SDS011 V1.2 PM2.5 من شركة Nova Fitness Co. Ltd. (doc) مع مفتاح واجهة USB التسلسلي.

المستشعر الآخر (الغلاف المعدني) هو PMS7003M من PLANTOWER (doc).

هذا هو الذي أستخدمه في حالتي. إنه قادر على قياس تركيز الجسيمات الدقيقة التي تقل عن 1 ميكرومتر (PM1) ؛ أقل من 2.5 ميكرومتر (PM2.5) وأقل من 10 ميكرومتر (PM10). مبدأ تشغيل مستشعر PSM7003M هو كما يلي: يضيء الليزر غبار الهواء. يلتقط المستشعر البصري ضوء الليزر ويولد إشارة كهربائية تتناسب مع معدل وحجم الغبار في الهواء.

تظهر خصائصه في جدول الخصائص.

الخطوة 5: التركيب

يوجد فقط مكان البطارية على جانب المستشعر.

الخطوة 6: العملية

قلب النظام هو ESP8266 (النوع ESP-12F). هذا الميكروكونترولر مجهز بجهاز إرسال واي فاي. يتوفر ESP8266 بعدة أنواع. يتصل جهاز ESP8266 بمستشعر PMS7003 عبر رابط تسلسلي. يستعيد قيم تركيز الجسيمات وعدد الجسيمات. بعد ذلك ، يقوم بحساب مؤشر الجودة AQI ، إذا كان وضع التحكم في المخرجات في "تلقائي" وكان مستوى التلوث في PM2.5 أعلى من 50 (فهرس جودة الهواء AQI PM2.5> 50) ، الناتج مرتفع (3v3). خلاف ذلك ، يتم ضبطه على مستوى منخفض (0 فولت). تم تكوين ESP8266 في Access Point -> AP (نقطة Wifi). أي أنه يتم التعرف عليه على أنه محطة Wifi يمكن للهاتف الاتصال بها. يجب على الهاتف تحديد محطة Wifi هذه وإدخال الرمز APPSK (يشبه إلى حد ما رمز WEP الخاص بصندوق ADSL) للوصول إليه. بعد ذلك ، يدخل الهاتف عنوان IP للوصول إليه. هنا سيكون 192.168.4.1. بعد ذلك ، يتم عرض صفحة الويب على الهاتف ، والتي من خلالها يتحكم المرء في المربع ويتصور قيم التلوث. رمز APPSK الذي تم تكوينه في البرنامج هو "AQI_index". يمكن للمبرمج تعديل رمز APPSK لأنه موجود في البرنامج الذي تم تحميله في ESP8266. عنوان تحميل صفحة الويب المتكاملة هو: "192.168.4.1".

يقيس ESP8266 جهد البطارية. إذا كان الجهد أقل من حده (3v2 = 0٪) ، يتم وضع الجهاز في وضع الاستعداد. البطارية 100٪ عندما يكون الجهد 4v2.

يستطيع المرساب الكهروستاتيكي تخزين ما يصل إلى 2038 عينة من قيم تركيز الجسيمات PM1 و PM2.5 و PM10. حوالي 680 عينة لكل حجم جسيم. يمكن تنزيل هذه القياسات عن طريق توصيل كابل مزود بمحول USB / Serial وبدء النقل عبر التطبيق المضمن. يتم تطبيع قيم العينات المنقولة على النحو التالي لتوفير مساحة الذاكرة:

• PM1: (ميكروغرام / سم 3) / 5
• PM2.5: (ميكروغرام / سم 3) / 5
• PM10: (ميكروغرام / سم 3) / 6

للعثور على قيمة التركيز الصحيحة ، اضرب القيمة في 5 أو 6 حسب الحالة.

الخطوة 7: واجهة الويب 1/4

شاهد الفيديو الخاص بواجهة الويب

إنها الواجهة المتاحة بعد الاتصال بين CPA والهاتف. يسمح بتصور قيم تركيز الجسيمات الدقيقة لـ PM1 و PM2.5 و PM10 ، بالميكروجرام / م 3. مؤشر جودة الهواء هو AQI ، ويمثله رقم وتعبير حرفي ، وفقًا لجدول تعريف مؤشر AQI. يوجد أيضًا مقياس للبطارية.

قسم مخصص للتحكم الآلي في إخراج التحكم في CPA ، تحت اسم Fan Configuration. بعد ":" من عنوان القسم ، يتم عرض الوضع الحالي (تلقائي ، ابدأ ، إيقاف). في القاعدة ، يتحكم هذا الإخراج في جهاز تنقية الهواء (المروحة = المروحة). وبالتالي ، من الممكن تشغيله أو إيقاف تشغيله بالقوة أو تركه في الوضع التلقائي مع رحلة عندما يتجاوز الهواء مؤشر AQI البالغ 50.

قسم مخصص لقياس "تكوين القياس". بعد ":" يشار إلى الوضع الحالي (تابع ، دوري 5 دقائق ، 15 دقيقة ، 30 دقيقة ، 1 ساعة ، توقف). وبالتالي من الممكن إجراء القياسات بشكل مستمر (في الواقع ، تكون فترة أخذ العينات قريبة من ثانيتين) ، أو كل 5 أو 15 أو 30 دقيقة أو ساعة واحدة أو إيقاف أخذ العينات.

يسمح قسم "وضع العرض" باختيار كيفية عرض المعلومات (كل تلك المتوفرة على واجهة الويب) على الصندوق عبر مصابيح LED متعددة الألوان. بعد ":" يشار إلى الوضع الحالي (مجمع ، PM1.0 ، PM2.5 ، PM10). تنتقل كل ضغطة على "وضع العرض" من وضع عرض إلى آخر بالترتيب التالي:

• تجميع وانتاج
• PM1.0
• PM2.5
• PM10

الخطوة 8: واجهة الويب 2/4

معنى لون LED في وضع "Compiled" هو كما يلي: مستوى البطارية:

• > 30٪ = أخضر
• > 10٪ و <30٪: برتقالي
• <10٪ = أحمر

مستوى الذاكرة:

• > 30٪ = أخضر
• > 10٪ و <30٪: برتقالي
• <10٪ = أحمر

إخراج التحكم:

• إنتاجية عالية: أخضر
• إنتاج منخفض: أحمر
• وضع التحكم الآلي: أزرق

الخطوة 9: واجهة الويب 3/4

إخراج PM1.0 و PM2.5 و PM10: لون LED هو المقابل لجدول الألوان الخاص بمؤشر AQI. يكون معنى لون 10 مصابيح LED في وضع "PM1.0 ، PM2.5 ، PM10" كما يلي:

• يمثل لون مصابيح LED مستوى تلوث الهواء كما هو موضح في جدول مؤشر AQI. على سبيل المثال ، إذا كانت مصابيح LED حمراء ، فهذا يعني أن مستوى التلوث ضار بالصحة.
• يمثل عدد مصابيح LED المضاءة قيمة مؤشر AQI للون المعني ، كما هو موضح في جدول مؤشر AQI. على سبيل المثال ، إذا كان هناك مؤشر LED أخضر واحد فقط على الرقم 10 ، فإن المؤشر هو 1/10 من الحد الأقصى للمؤشر الأخضر ، أي 50/10 = 5. إذا كانت 5 مصابيح LED خضراء على 10 ، فإن القيمة هي 50 / 10x5 = 25. إذا كان 5 تضاء المصابيح الأرجواني ، القيمة (300-201) / 10x5+201=250.5.
• في كل مرة يتم فيها الضغط على زر الضغط ، يومض أحد مؤشرات LED الأربعة الموجودة على اليمين باللون البرتقالي. يشير إلى وضع العرض المحدد:

الخطوة 10: واجهة الويب 4/4

يشير قسم "البيانات المتبقية" إلى مساحة الذاكرة المتبقية لحفظ القياسات. بعد ":" يشار إلى النسبة المتبقية. الضغط على زر "مسح الذاكرة" يمحو الذاكرة. يؤدي الضغط على زر "تنزيل" إلى بدء نقل العينات إلى جهاز الكمبيوتر. في نهاية واجهة الويب ، يتم عرض جدول مؤشر AQI.

الخطوة 11: البدء

1. قم بتبديل مفتاح التشغيل / الإيقاف إلى وضع التشغيل.
2. يظهر قوس قزح من مصابيح LED للتأكد من أن جميع مصابيح LED تعمل…. ومن ثم فهي جميلة.
3. تضيء مصابيح LED الفيروزية واحدة تلو الأخرى. هذا يتيح لجهاز استشعار الجسيمات الوقت للتهيئة.
4. يظهر أحد أوضاع شاشة العرض LED.
5. على الهاتف أو الكمبيوتر الشخصي ، اختر شبكة Wifi التي تبدأ بـ "AQI_I3D-"
6. أدخل الرمز "AQI_index"
7. افتح Google على سبيل المثال واكتب في شريط العناوين: 192.168.4.1
8. يتم عرض صفحة الويب

الفيديو

الخطوة 12: نقل البيانات إلى جهاز الكمبيوتر

لنقل البيانات من الصندوق إلى جهاز الكمبيوتر ، يجب عليك:

1. قم بتوصيل كبل USB صغير / رابط تسلسلي (مستوى جهد 5 فولت) بجهاز كمبيوتر USB.
2. افتح طرفًا تسلسليًا على جهاز الكمبيوتر وقم بتكوينه على النحو التالي: 9600 BAUDS ، 1 بت توقف ، تكافؤ لا شيء ، 1 بت بدء.
3. تبديل التبديل الجزئي "تمكين تحميل البيانات"
4. في الواجهة ، اضغط على "تنزيل"
5. على الجهاز التسلسلي ، انتظر حتى نهاية النقل وانسخ البيانات.
6. قم بتبديل المفتاح الصغير "تمكين تحميل البيانات" إلى الموضع الأصلي

إذا بدا أن CAP لا يعمل ، فمن الممكن ألا يتم إعادة التبديل إلى مكانه.

الخطوة 13: الاستعداد بين مرحلة أخذ العينات

في أوضاع أخذ العينات التي تبلغ 5 دقائق و 15 دقيقة و 30 دقيقة وساعة واحدة ، يدخل CAP تلقائيًا في وضع السكون بعد أخذ عينة القياس ولا يستيقظ حتى بعد 5 أو 15 أو 30 أو 60 دقيقة. وبالتالي تم زيادة استقلالية CAP بشكل كبير.

الخطوة 14: إعادة التعيين إلى "وضع المصنع"

في حالة وجود بعض مشكلات التشغيل في CAP ، فمن الممكن إعادة تعيين جميع معلمات التشغيل وإعادة تشغيل CAP بشكل موثوق. من أجل هذا:

1. قم بإيقاف تشغيل CAP ، ابق على زر الضغط ، قم بإضاءة الغطاء.
2. يظهر قوس قزح من LED
3. يظهر شريط LED باللون الفيروزي في أقل من ثانية
4. قم بإيقاف تشغيل CAP
5. يتم الآن إعادة تعيين CAP.

الخطوة 15: البرنامج تحت Arduino

متاح هنا

لبرمجة البطاقة من الضروري:

1. افتح Arduino على جهاز الكمبيوتر
2. قم بتكوين Arduino للوحة ESP8266
3. قم بتوصيل كابل UBS Micro USB / Serial (3v3) بين البطاقة وجهاز الكمبيوتر
4. تبديل زر SW3 إلى "prgm"
5. ابق على زر "SW1"
6. قم بتشغيل الجهاز -> يدخل الجهاز في وضع البرمجة
7. تحرير "SW1"
8. تحت Arduino ، ابدأ البرمجة
9. بعد انتهاء البرمجة ، بدّل "SW3" إلى "SW3"
10. قم بإيقاف تشغيل الجهاز وإعادة تشغيله

الخطوة 16: الرسوم البيانية الكهربائية

الخطوة 17: ثنائي الفينيل متعدد الكلور

الخطوة 18: التسمية

ها هو

الخطوة 19: افعلها بنفسك

تريد أن تفعل ذلك ، لا تقلق ، أقترح عدة مجموعات ممكنة اعتمادًا على الميزانية التي تريد وضعها

قم بزيارة موقع الويب الخاص بي (النسخة الفرنسية متوفرة)

الخطوة 20: والمزيد …

الخطوة التالية هي ربط الجهاز بالمؤين. حتى يتلوث الهواء ، يبدأ الجهاز في تشغيل المؤين ، ويسمح المؤين بطريقة ما بإسقاط الجسيمات الدقيقة على الأرض. إنها تولد إلكترونات سالبة ترتبط بالغبار والغبار المحيطين ، وتحول شحنتها الكهربائية الموجبة إلى شحنة سالبة. نظرًا لأن الأرض ومعظم الأشياء لها شحنة موجبة ، فإن الجسيمات سالبة الشحنة بواسطة المؤين تنجذب وتلتصق بها. وهكذا يتم تنظيف الهواء. تأين الهواء هو أيضًا الكثير من الفوائد الصحية الأخرى. اليوم ، المؤين يعمل. سيكون هذا العرض موضوع مدونة قادمة.