Kihisi cha Uchapishaji wa Chembe chembe cha ESP-01S
Mwongozo wa Mtumiaji

Kihisi cha Uchapishaji wa Chembe chembe cha ESP-01S

Kuchapisha Data ya Chembechembe ya Sensor kwa Adafruit IO Na Maker Pi Pico na ESP-01S
by kevinjwalters
Makala haya yanaonyesha jinsi ya kuchapisha data kutoka kwa vitambuzi vitatu vya chembe chembe za bei ya chini hadi huduma ya Adafruit IO IoT kwa kutumia Cytron Maker Pi Pico inayoendesha programu ya CircuitPython inayotuma matokeo ya vitambuzi kupitia Wi-Fi kwa kutumia moduli ya ESP-01S inayoendesha AT rmware.
WHO inatambua chembechembe za PM2.5 kuwa mojawapo ya hatari kubwa zaidi za kimazingira kwa afya huku 99% ya watu duniani wakiishi katika maeneo ambayo viwango vya miongozo ya ubora wa hewa ya WHO haikufikiwa mwaka wa 2019. Inakadiria vifo vya mapema milioni 4.2 vilisababishwa na hili. mwaka 2016.
Sensorer tatu za chembe chembe zilizoonyeshwa katika nakala hii ni:

• Plantower PMS5003 kwa kutumia unganisho la serial;
• Sensirion SPS30 kwa kutumia i2c;
• Omron B5W LD0101 yenye matokeo ya mapigo.

Sensorer hizi za macho ni sawa na zile zinazopatikana katika aina moja ya kengele ya moshi wa nyumbani lakini hufa katika jaribio lao la kuhesabu chembe za saizi tofauti badala ya kengele tu kwenye mkusanyiko wa kizingiti.
PMS5003 yenye leza nyekundu ni kihisishi kinachotumika sana na kinaweza kupatikana katika kihisi cha ubora wa hewa cha PurpleAir PA-II. SPS30 ni kitambuzi cha hivi majuzi zaidi kinachotumia kanuni hiyo hiyo na kinaweza kupatikana katika kihisi cha ubora wa hewa cha Clarity Node-S. Sensor ya infrared yenye LED ya B5W LD0101 ina kiolesura cha awali zaidi lakini ni muhimu kwa uwezo wake wa kutambua chembe kubwa kuliko mikroni 2.5 - vitambuzi vingine viwili haviwezi kuzipima kwa uhakika.
Adafruit IO inatoa kiwango kisicholipishwa chenye idadi ndogo ya milisho na dashibodi - hizi zinafaa kwa mradi huu. Data ya kiwango cha bure huhifadhiwa kwa siku 30 lakini data inaweza kupakuliwa kwa urahisi.
Ubao wa Muumba Pi Pico katika makala hii ni kamaampkwa huruma Cytron alinituma kutathmini. Mwelekeo pekee wa toleo la uzalishaji ni nyongeza ya vipengele vya passive ili kufuta vifungo vitatu.
Moduli ya ESP-01S huenda ikahitaji uboreshaji wa AT rmware. Huu ni mchakato mgumu kiasi, na unaweza kuchukua muda mwingi. Cytron kuuza moduli na mware sahihi AT juu yake.
Kihisi cha Omron B5W LD0101 kwa bahati mbaya hakitumiki na mtengenezaji kwa maagizo ya mwisho mnamo Machi 2022.
Vifaa:

• Cytron Maker Pi Pico – Digi-key | PiHut
• ESP-01S - Ubao wa Cytron unakuja na ATrmware inayofaa.
• Adapta/programu ya USB ya ESP-01 yenye kitufe cha kuweka upya - Cytron.
• Ubao wa mkate.
• Waya za kike hadi za kiume, labda urefu wa chini zaidi wa 20cm (8in).
• Plantower PMS5003 yenye kebo na adapta ya ubao wa mkate - Adafruit
• au Adapta ya Ubao wa mkate wa Pimoroni + Plantower PMS5003 - Pimoroni + Pimoroni
• Sensirion SPS30 - Digi-key
  • Sparkfun SPS30 JST-ZHR cable kwa pini 5 za kiume - Digi-key
  • 2x 2.2k vipingamizi.
• Omron B5W LD0101 - Kipanya
  • Kebo ya Omron iliyoelezewa kama kuunganisha (2JCIE-HARNESS-05) - Kipanya
  • Vichwa 5 vya kichwa vya kiume (vya kurekebisha kebo kwenye ubao wa mkate).
  • solder - klipu za mamba (alligator) zinaweza kufanya kazi kama mbadala wa kutengenezea.
  • 2x 4.7k vipingamizi.
  • 3x 10k vipingamizi.
  • 0.1uF capacitor.
  • Nguvu ya betri ya Omron B5W LD0101:
    • Kishikilia betri cha 4AA cha betri za NiMH zinazoweza kuchajiwa (chaguo bora).
    • au kishikilia betri cha 3AA cha betri za alkali.
• Kifurushi cha nishati cha USB kinaweza kuwa muhimu ikiwa unataka kukimbia nje kutoka kwa chanzo cha nishati cha USB.

Hatua ya 1: Kipanga Programu cha USB cha Kusasisha Flash kwenye ESP-01S

Moduli ya ESP-01S haiwezekani kuja na rmware inayofaa ya AT juu yake isipokuwa ikiwa inatoka kwa Cytron. Njia rahisi zaidi ya kuisasisha ni kutumia kompyuta ya mezani ya Windows au kompyuta ya mkononi iliyo na adapta ya USB ambayo inaandika-kuwezesha majivu na ina kitufe cha kuweka upya.
Kwa bahati mbaya adapta ya kawaida, isiyo na chapa mara nyingi hufafanuliwa kama kitu kama "ESP-01 Programu Adapta UART" haina vitufe au swichi za kudhibiti hizi. Video hapo juu inaonyesha jinsi hii inaweza kurudiwa haraka
na baadhi ya swichi zilizoboreshwa zilizotengenezwa kutoka kwa waya mbili za kuruka za mwanamume hadi mwanamke zilizokatwa vipande viwili na kuuzwa kwenye pini zilizo upande wa chini wa ubao wa programu. Njia mbadala ya hii kwa kutumia ubao wa mkate inaweza kuonekana katika Hackaday:
ESPhome kwenye ESP-01 Windows Workflow.
https://www.youtube.com/watch?v=wXXXgaePZX8

Hatua ya 2: Kusasisha Firmware kwenye ESP-01S Kwa Kutumia Windows

Programu ya wastaafu kama PuTTY inaweza kutumika na Programu ya ESP-01 kuangalia toleo la rmware. Rmware hufanya ESP8266 kutenda kidogo kama modemu yenye amri zilizochochewa na seti ya amri ya Hayes. Amri ya AT+GMR AT+GMR inaonyesha toleo la rmware.
AT+GMR
KWA toleo:1.1.0.0(Mei 11 2016 18:09:56)
Toleo la SDK:1.5.4(baaeaebb)
wakati wa kukusanya:Mei 20 2016 15:08:19
Cytron wana mwongozo unaoeleza jinsi ya kutumia sasisho la rmware kwa kutumia Zana ya Upakuaji ya Flash ya Espressif (Windows pekee) kwenye GitHub: CytronTechnologies/esp-at-binaries. Cytron pia hutoa nakala ya mfumo jozi wa rmware, Cytron_ESP- 01S_AT_Firmware_V2.2.0.bin.
Baada ya uboreshaji uliofaulu, rmware mpya itaripotiwa kama toleo la 2.2.0.0
AT+GMR
KATIKA toleo:2.2.0.0(b097cdf - ESP8266 - Juni 17 2021 12:57:45)
Toleo la SDK:v3.4-22-g967752e2
muda wa kukusanya (6800286):Ago 4 2021 17:20:05
Toleo la pipa:2.2.0(Cytron_ESP-01S)
Programu ya mstari wa amri inayoitwa esptool inapatikana kama njia mbadala ya kutayarisha ESP-8266S yenye msingi wa ESP01 na inaweza kutumika kwenye Linux au macOS.
Rmware kwenye ESP-01S inaweza kujaribiwa kwenye Maker Pi Pico kwa kutumia simpletest.py ya Cytron. Hii hutuma ping ya ICMP kwa huduma inayojulikana kwenye Mtandao kila baada ya sekunde 10 na huonyesha muda wa kurudi na kurudi (rtt) kwa milisekunde. Hii inahitaji siri.py file na Wi-Fi SSID (jina) na nenosiri - hii inaelezwa baadaye katika makala hii.
WEMAMBAYA

Hatua ya 3: Kuunganisha Sensorer

Ubao wa ukubwa wa nusu ulitumiwa kuunganisha vihisi vitatu na kufuatilia ujazotage kutoka kwa betri nne za NiMH zinazoweza kuchajiwa tena. Picha ya mwonekano wa juu imejumuishwa ya usanidi kamili hapo juu na hatua zinazofuata zinaelezea jinsi kila kitambuzi kinaweza kuunganishwa.
Reli za nguvu kwenye ubao wa mkate zinawezeshwa kutoka kwa Pi Pico with

• VBUS (5V) na GND kwa reli za nguvu upande wa kushoto na
• 3V3 na GND upande wa kulia.

Reli za umeme zimewekwa alama ya mstari mwekundu ulio karibu kwa reli chanya na bluu kwa reli hasi (au ya ardhini). Kwenye ubao wa ukubwa kamili (shimo 830) hizi zinaweza kuwa na seti ya juu ya reli ambazo hazijaunganishwa na seti ya chini ya reli.
Betri hutumika tu kuwasha Omron B5W LD0101 ambayo inahitaji nguvu ya kutosha.tage. Nguvu ya USB kutoka kwa kompyuta mara nyingi huwa na kelele na kuifanya kuwa haifai.

Hatua ya 4: Kuunganisha Plantower PMS5003

Plantower PMS5003 inahitaji nishati ya 5V lakini kiolesura chake cha mfululizo cha "TTL style" ni 3.3V salama. Viunganisho kutoka kwa
PMS5003 kupitia bodi ya kuzuka kwa Pi Pico ni:

• VCC hadi 5V (nyekundu) kupitia mstari wa 6 hadi 5V;
• GND hadi GND (nyeusi) kupitia safu ya 5 hadi GND;
• SET kwa EN (bluu) kupitia safu ya 1 hadi GP2;
• RX hadi RX (nyeupe) kupitia safu ya 3 hadi GP5;
• TX hadi TX (kijivu) kupitia safu ya 4 hadi GP4;
• RUDISHA UPYA (zambarau) kupitia safu ya 2 hadi GP3;
• NC (haijaunganishwa);
• NC.

Database inajumuisha onyo kuhusu kesi ya chuma.
Ganda la chuma limeunganishwa kwa GND kwa hivyo kuwa mwangalifu usiache kufupisha [sic] na sehemu zingine za saketi isipokuwa GND.
Kipengele hiki huelekea kusafirisha na plastiki ya bluu fllm kwenye kipochi ili kulinda uso kutokana na mikwaruzo lakini hii haipaswi kutegemewa kwa insulation ya umeme.

Hatua ya 5: Kuunganisha Sensirion SPS30

Sensirion SPS30 inahitaji nguvu ya 5V lakini kiolesura chake cha i2c ni 3.3V salama. Vipengee pekee vya ziada ni vipinga viwili vya 2.2k kufanya kama vivuta-juu kwa basi la i2c. Viunganisho kutoka kwa SPS30 hadi Pi Pico ni:

• VDD (nyekundu) hadi 5V5V reli;
• SDA (nyeupe) hadi GP0 (kijivu) kupitia safu ya 11 yenye kontena ya 2.2k hadi reli ya 3.3V;
• SCL (zambarau) hadi GP1 (zambarau) kupitia safu ya 10 yenye kipingamizi cha 2.2k hadi reli ya 3.3V;
• SEL (kijani) hadi GND;
• GND (nyeusi) hadi GND.

Kiunganishi kwenye sehemu ya kuongoza kinaweza kuhitaji msukumo thabiti ili kukiingiza vizuri kwenye SPS30.
SPS30 pia inasaidia kiolesura cha serial ambacho Sensirion inapendekeza katika hifadhidata.
Mazingatio fulani yanapaswa kufanywa kuhusu matumizi ya kiolesura cha I2C. I2C iliundwa awali kuunganisha chips mbili kwenye PCB. Sensor inapounganishwa kwa PCB kuu kupitia kebo, umakini maalum lazima ulipwe kwa kuingiliwa na sumakuumeme na mazungumzo. Tumia fupi iwezekanavyo (< 10 cm) na/au nyaya za uunganisho zilizolindwa vyema.
Tunapendekeza utumie kiolesura cha UART badala yake, wakati wowote inapowezekana: ni thabiti zaidi dhidi ya kuingiliwa kwa sumakuumeme, hasa kwa nyaya ndefu za unganisho.
Pia kuna onyo kuhusu sehemu za chuma za kesi hiyo.
Kumbuka, kuna muunganisho wa ndani wa umeme kati ya pini ya GND (5) na ngao ya chuma. Weka ngao hii ya chuma ikiwa na miale ya umeme ili kuzuia mikondo yoyote isiyotarajiwa kupitia muunganisho huu wa ndani. Ikiwa hili si chaguo, usawazishaji unaofaa wa nje kati ya pini ya GND na uwezo wowote uliounganishwa kwenye ngao ni wa lazima. Mkondo wowote ingawa muunganisho kati ya GND na ulinzi wa chuma unaweza kuharibu bidhaa na kuhatarisha usalama kupitia joto kupita kiasi.

Hatua ya 6: Kuunganisha Omron B5W LD0101

Kebo ya Omron haikusudiwa kutumiwa na ubao wa mkate. Njia moja ya haraka ya kuibadilisha kuwa matumizi ya bodi ya kuvunja ni kukata tundu, kukata waya na kuziuza kwa urefu wa pini tano za kichwa cha kiume. Klipu za Mamba (alligator) zinaweza kutumika kama njia mbadala ya kuzuia kuuzwa kwa bei.
Omron B5W LD0101 inahitaji usambazaji wa umeme wa 5V. Matokeo yake mawili pia yako katika kiwango cha 5V ambacho hakiendani na pembejeo za 3.3V za Pi Pico. Uwepo wa vipingamizi kwenye ubao wa kihisi hurahisisha kuacha hii kwa thamani salama kwa kuongeza kipingamizi cha 4.7k chini kwa kila pato. Vipimo vya ubao vimeandikwa kwenye hifadhidata ambayo hufanya hii kuwa njia nzuri.
Viunganisho kutoka kwa B5W LD0101 hadi Pi Pico ni:

• Vcc (nyekundu) hadi 5V (nyekundu) reli kupitia safu ya 25;
• OUT1 (njano) hadi GP10GP10 (njano) kupitia safu mlalo ya 24 yenye upinzani wa 4.7k kwa GND;
• GND (nyeusi) hadi GND (nyeusi) kupitia safu ya 23;
• Vth (kijani) hadi GP26GP26 (kijani) kupitia safu ya 22 yenye capacitor 0.1uF hadi GND;
• OUT2 (machungwa) hadi GP11 (chungwa) kupitia safu mlalo ya 21 yenye kipingamizi cha 4.7k kwa GND.

The GP12 (kijani) kutoka kwa Pi Pico huunganishwa hadi safu ya 17 na kipingamizi cha 10k huunganisha safu ya 17 hadi safu ya 22.
Karatasi inaelezea mahitaji ya usambazaji wa nishati kama:
Kiwango cha chini cha 4.5V, 5.0V ya kawaida, upeo wa 5.5V, ujazo wa rippletage mbalimbali 30mV au chini inapendekezwa. Hakikisha hakuna kelele chini ya 300Hz. Con
rm ripple inayoruhusiwa voltage thamani kwa kutumia mashine halisi.
Betri tatu za alkali au nne zinazoweza kuchajiwa tena (NiMH) ndiyo njia rahisi zaidi ya kutoa voliti thabiti na thabiti.tage ya karibu 5V kwa kihisi. Kifurushi cha nguvu cha USB kinaweza kuwa chaguo mbaya kwa sababu voltage kwa kawaida hutoka kwa betri ya lithiamu kwa kutumia kibadilishaji cha kuongeza nguvu ambacho hufanya kelele.
B5W LD0101 hutumia convection kwa mtiririko wake wa hewa na lazima iwekwe wima ili kufanya kazi kwa usahihi. Mabadiliko ya ujazo wa usambazajitage kuna uwezekano wa kuathiri halijoto ya hita na hewa inayohusika. Halijoto iliyoko lazima pia iwe na athari.

Hatua ya 7: Ufuatiliaji wa Betri Ukitumia Kigawanyaji Kinachowezekana

Kiasi cha betritage inazidi kiwango cha 3.3V cha pembejeo za kichakataji cha Pi Pico's RP2040. Kigawanyaji rahisi kinaweza kupunguza ujazo huutage kuwa ndani ya safu hiyo. Hii inaruhusu RP2040 kupima kiwango cha betri kwenye ingizo la analogi yenye uwezo (GP26 hadi GP28).
Jozi ya vipingamizi 10k ilitumika hapo juu kupunguza nusu ya ujazotage. Ni kawaida kuona thamani za juu zaidi zikitumika kama 100k ili kupunguza mkondo unaopotea. Viunganishi ni:

• B5W LD0101 Vcc (nyekundu) waya ya kuruka hadi mstari wa 29 upande wa kushoto;
• Kipinga cha 10k kwenye safu ya 29 kati ya upande wa kushoto na wa kulia kwenye safu ya 29;
• Waya wa kuruka hudhurungi kwa Pi Pico GP27;
• Kipinga 10k kutoka upande wa kulia wa safu ya 29 hadi reli ya karibu ya GND.

GP28 kwenye Maker Pi Pico inaweza kutumika kama ingizo la analogi lakini kwa kuwa pia imeunganishwa kwenye pikseli ya RGB ambayo inaweza kuwa na athari ya hali ya juu kwenye thamani na inaweza hata kuangazia au kubadilika ikiwa ingizo linaonekana kama itifaki ya WS2812!

Hatua ya 8: Kusakinisha CircuitPython na Programu ya Uchapishaji wa Data ya Sensor

Ikiwa haujui CircuitPython basi inafaa kusoma mwongozo wa Karibu kwa CircuitPython kwanza.

1. Sakinisha maktaba saba zifuatazo kutoka kwa kifungu cha 7.x kutoka https://circuitpython.org/libraries kwenye saraka ya lib kwenye kiendeshi cha CIRCUITPY:
   1. adafruit_bus_device
   2. adafruit_minimqtt
   3. adafruit_io
   4. adafruit_espatcontrol
   5. adafruit_pm25
   6. adafruit_requests.mpy
   7. neopixel.mpy
2. Pakua maktaba hizi mbili za ziada kwenye saraka ya lib kwa kubofya Hifadhi kiungo kama... kwenye files ndani ya saraka au kwenye file:
   1. adafruit_sps30 kutoka https://github.com/kevinjwalters/Adafruit_CircuitPython_SPS30
   2. b5wld0101.py kutoka https://github.com/kevinjwalters/CircuitPython_B5WLD0101
3. Unda siri.py file (tazama mfanoample chini) na ujaze maadili.
4. Pakua programu kwa CIRCUITPY kwa kubofya Hifadhi kiungo kama… kwenye pmsensors_adafruitio.py
5. Badilisha jina au ufute code.py yoyote iliyopo file kwenye CIRCUITPY kisha ubadilishe jina la pmsensors_adafruitio.py kuwa code.py Hii file inaendeshwa wakati mkalimani wa CircuitPython anapoanza au kupakiwa upya.

# Faili hii ndipo unapoweka mipangilio ya siri, manenosiri na ishara!
# Ukiziweka kwenye msimbo unahatarisha kufanya habari hiyo au kuishiriki
siri = {
"ssid" : "INGIZA-WIFI-NAME-HAPA",
"nenosiri" : "WEKA-WIFI-NOSIRI-HAPA",
“aio_username” : “INSERT-ADAFRUIT-IO-USERNAME-HERE”,
“aio_key” : “INSERT-ADAFRUIT-IO-APPLICATION-KEY-HERE”
# http://worldtimeapi.org/timezones
“timezone” : “Amerika/New_York”,
}
Matoleo yaliyotumika kwa mradi huu yalikuwa:
CircuitPython 7.0.0
CircuitPython maktaba bundle adafruit-circuitpython-bundle-7.x-mpy-20211029.zip- matoleo ya awali kuanzia Septemba/Oktoba lazima yasitumike kama adafruit_espatcontrol.
maktaba ilikuwa buggy na nusu kazi katika namna ya kutatanisha.

Hatua ya 9: Usanidi wa Adafruit IO

Adafruit ina miongozo mingi juu ya huduma yao ya Adafruit IO, inayofaa zaidi ni:
Karibu kwenye Adafruit IO
Adafruit IO Misingi: Milisho
Adafruit IO Misingi: Dashibodi
Mara tu unapofahamu milisho na dashibodi, fuata hatua hizi.

1. Fungua akaunti ya Adafruit ikiwa tayari huna.
2. Unda kikundi kipya kiitwacho mpp-pm chini ya Milisho
3. Tengeneza milisho tisa katika kikundi hiki kipya kwa kubofya kitufe cha + Mipasho Mpya, majina ni:
   1. b5wld0101-mbichi-nje1
   2. b5wld0101-mbichi-nje2
   3. b5wld0101-vcc
   4. b5wld0101-vth
   5. cpu-joto
   6. pms5003-pm10-kiwango
   7. pms5003-pm25-kiwango
   8. sps30-pm10-kiwango
   9. sps30-pm25-kiwango
4. Tengeneza dashibodi kwa maadili haya, vizuizi vilivyopendekezwa ni:
   1. Chati ya Mistari Mitatu inazuia, moja kwa kila kihisishi chenye mistari miwili kwa kila chati.
   2. Vipimo vitatu vya juzuu mbilitages na joto.
      

Hatua ya 10: Kuthibitisha Uchapishaji wa Data

Ukurasa wa Monitor chini ya Pro file ni muhimu kuthibitisha kwamba data inafika katika muda halisi kwa kuangalia Data ya Moja kwa Moja file sehemu. Programu hugeuza saizi ya RGB kuwa ya samawati kwa sekunde 2-3 inapotuma data kwa Adafruit IO na kisha kurudi kijani.
Halijoto kutoka RP2040 inaonekana kutofautiana sana kati ya CPU tofauti na hakuna uwezekano wa kuendana na halijoto iliyoko.
Ikiwa hii haifanyi kazi basi hapa kuna mambo machache ya kuangalia.

• Ikiwa pikseli ya RGB itasalia kwa au ikiwa data haijapokelewa na Adafruit IO basi angalia kiweko cha serial cha USB kwa pato/hitilafu. Toleo la nambari la Mu kwenye koni ya serial itaonyesha ikiwa vitambuzi vinafanya kazi na laini mpya zinazochapishwa kila sekunde 2-3 - tazama hapa chini kwa ex.ample pato.
• Sehemu ya Makosa ya Moja kwa Moja kwenye ukurasa wa Monitor inafaa kuangalia ikiwa data inatumwa lakini haionekani.
• Tofauti ya utatuzi katika programu inaweza kuwekwa kutoka 0 hadi 5 ili kudhibiti kiasi cha maelezo ya utatuzi. Viwango vya juu huzima uchapishaji wa tuple kwa Mu.
• Mpango wa simpletest.py ni njia muhimu ya kuthibitisha muunganisho wa Wi-Fi umefanywa na muunganisho wa Mtandao hufanya kazi kwa trafiki ya ICMP.
• Hakikisha unatumia toleo la hivi majuzi la maktaba ya adafruit_espatcontrol.
• Taa za bluu za Maker Pi Pico kwenye kila GPIO ni muhimu sana kwa kupata taswira ya papo hapoview wa jimbo la GPIO. GPIO zote zilizounganishwa zitawashwa isipokuwa:
  • GP26 itazimwa kwa sababu juzuu iliyolainishwatage (karibu 500mV) ni ya chini sana;
  • GP12 itakuwa hafifu kwa sababu ni ~ 15% ya mzunguko wa wajibu ishara ya PWM;
  • GP5 itawashwa lakini itayumba kadiri data inavyotumwa kutoka kwa PMS5003;
  • GP10 itazimwa lakini itapeperuka kwani chembe ndogo hugunduliwa na B5W LD0101;
  • GP11 itazimwa lakini itaruka mara kwa mara isipokuwa kama uko mahali penye moshi wa kipekee.

Pato lililokusudiwa mpangaji katika Mu litaonekana kitu kama hiki kwenye chumba:
(5,8,4.59262,4.87098,3.85349,0.0)
(6,8,4.94409,5.24264,1.86861,0.0)
(6,9,5.1649,5.47553,1.74829,0.0)
(5,9,5.26246,5.57675,3.05601,0.0)
(6,9,5.29442,5.60881,0.940312,0.0)
(6,11,5.37061,5.68804,1.0508,0.0)
Au chumba chenye hewa safi zaidi:
(0,1,1.00923,1.06722,0.0,0.0)
(1,2,0.968609,1.02427,0.726928,0.0)
(1,2,0.965873,1.02137,1.17203,0.0)
(0,1,0.943569,0.997789,1.47817,0.0)
(0,1,0.929474,0.982884,0.0,0.0)
(0,1,0.939308,0.993282,0.0,0.0)
Thamani sita kwa kila mstari kwa mpangilio ni:

1. PMS5003 PM1.0 na PM2.5 (maadili kamili);
2. SPS30 PM1.0 na PM2.5;
3. B5W LD0101 hesabu ghafi OUT1 na OUT2.
   

Hatua ya 11: Kujaribu Vihisi Ndani Kwa Mu na Adafruit IO

Video iliyo hapo juu inaonyesha vitambuzi vinavyojibu mechi inayopigwa ili kuwasha fimbo ya uvumba. Maadili ya kilele cha PM2.5 kutoka PMS5003 na SPS30 ni 51 na 21.5605, mtawalia. B5W LD0101 imefichua macho na inaathiriwa kwa bahati mbaya na mwangaza wa halojeni wa tungsten uliotumiwa kwa video hii. Kuna kiwango cha juu cha chembe angani kutoka kwa jaribio la hapo awali.
Kumbuka kukata kifurushi cha betri wakati haitumiki vinginevyo hita ya B5W LD0101 itamaliza betri.
https://www.youtube.com/watch?v=lg5e6KOiMnA

Hatua ya 12: Eleza Mambo Nje kwenye Usiku wa Guy Fawkes

Usiku wa Guy Fawkes unahusishwa na mioto ya moto na fataki ambazo zinaweza kuchangia kuongezeka kwa uchafuzi wa hewa kwa jioni moja au mbili. Chati zilizo hapo juu zinaonyesha vitambuzi vitatu vikiwekwa nje baada ya saa moja jioni Ijumaa tarehe 7 Novemba 5. Hakukuwa na fataki katika maeneo ya karibu lakini zilisikika kwa mbali. Kumbuka: kiwango cha kuruka kinatofautiana kati ya chati tatu.
Data ya malisho iliyohifadhiwa katika Adafruit IO inaonyesha vihisi vinavyogundua hewa tayari vilikuwa na kiwango kilichoinuliwa kidogo cha PM2.5 kulingana na nambari za SPS30:
2021/11/05 7:08:24PM 13.0941
2021/11/05 7:07:56PM 13.5417
2021/11/05 7:07:28PM 3.28779
2021/11/05 7:06:40PM 1.85779
Kilele kilikuwa karibu 46ug kwa kila mita ya ujazo kabla ya 11pm:
2021/11/05 10:55:49PM 46.1837
2021/11/05 10:55:21PM 45.8853
2021/11/05 10:54:53PM 46.0842
2021/11/05 10:54:26PM 44.8476
Kuna miiba mifupi mahali pengine kwenye data wakati vitambuzi vilikuwa nje. Hii inaweza kuwa kutokana na wafts kutoka:

• kutolea nje kutoka kwa joto la kati la gesi,
• watu wanaovuta sigara karibu na/au
• harufu/mafusho ya kupikia.

Angalia hali ya hewa kabla ya kuweka umeme wazi nje!

Hatua ya 13: Chambua Mambo Ndani na Kupika

Chati zilizo hapo juu zinaonyesha jinsi vitambuzi vinavyoitikia nyama ya nguruwe na uyoga kukaangwa katika jikoni iliyo karibu na ukamuaji wa wastani. Vihisi vilikuwa takriban 5m (16ft) kutoka kwenye hobi. Kumbuka: kiwango cha y kinatofautiana kati ya chati tatu.
Data ya mipasho iliyohifadhiwa katika Adafruit IO inaonyesha vitambuzi vilivyo na kilele kifupi cha PM2.5 cha kiwango cha karibu 93ug kwa kila mita ya ujazo kulingana na nambari za SPS30:
2021/11/07 8:33:52PM 79.6601
2021/11/07 8:33:24PM 87.386
2021/11/07 8:32:58PM 93.3676
2021/11/07 8:32:31PM 86.294
Vichafuzi vitakuwa tofauti sana na vile vilivyotengenezwa upya. Huyu ni ex wa kuvutiaample ya vyanzo mbalimbali vya chembe chembe katika hewa tunayovuta.

Hatua ya 14: Sensorer za Maada Chembe za Umma

Data iliyochorwa hapo juu ni kutoka kwa vitambuzi vya umma vilivyo karibu.

• Kupumzika London
  • Uwazi Movement Node-S
    • tbps
    • oss
    • rl
• OpenAQ
  • PurpleAir PA-II
    • sr
• Mtandao wa Ubora wa Hewa London
  • Ubora wa marejeleo (Met One BAM 1020 na zingine)
    • FS
    • AS
    • TBR

Vihisi vya tbps na TBR vinakaribia kuwekwa pamoja na vimechorwa pamoja ili kuonyesha uwiano kati ya kifaa chenye msingi wa SPS30 na marejeleo yaliyo karibu. SPS30 inaonekana kutosomwa sana jioni ya tarehe 5 na 6 Novemba wakati ni busara kudhani kwamba ongezeko la jioni linatokana na kufanyiwa kazi upya. Hii inaweza kuwa kutokana na tofauti katika wingi wa chembe kwani vitambuzi vinavyotumiwa kwa makala haya vinaweza tu kutambua kiasi na vinahitaji kubahatisha msongamano wa chembe ili kutoa thamani katika maikrogramu kwa kila mita ya ujazo.
PMS5003 katika PurpleAir PA-II inaonekana kusoma kupita kiasi kwa kiwango kikubwa kwa viwango vyovyote vya juu vya PM2.5 kulingana na kipindi hiki kifupi. Hii inaweza kulingana na matokeo yaliyoonyeshwa kwenye kurasa zilizotangulia au kunaweza kuwa na sababu zingine karibu zinazosababisha hii.
SPS30 na PMS5003 hutoa data ya chembe kubwa kuliko mikroni 2.5 lakini kurasa zifuatazo zinaonyesha kwa nini hii inapaswa kushughulikiwa kwa tahadhari.

Hatua ya 15: Ulinganisho wa Sensorer - Ukubwa wa Chembe

Grafu zilizo hapo juu zimetoka kwenye tathmini ya Maabara ya uteuzi wa ukubwa wa chembe wa vitambuzi vya chembe chembe chembe za macho za gharama ya chini na Taasisi ya Hali ya Hewa ya Finland. Vihisi vitatu vya kila aina vilijaribiwa kwa ukubwa tofauti wa chembe zilizoonyeshwa kwenye mhimili wa logarithmic x. Mistari ya rangi inaonyesha maadili yaliyohesabiwa ya bendi maalum za ukubwa wa chembe kulingana na matokeo ya sensor, bendi inaonyesha usambazaji. Thamani tatu za SPS30 zilizo juu ya maikroni 1 zinaingiliana na kuzifanya kuwa ngumu sana kutofautisha.
Vipimo vya kawaida vya chembechembe ni PM2.5 na PM10. Wakati nambari katika jina inarejelea ukubwa wa juu wa chembe vitengo viko katika maikrogramu kwa kila mita ya ujazo. Vitambuzi vya bei nafuu vinaweza tu kupima kipenyo cha chembe (kiasi) na kulazimika kufanya ubashiri kuhusu msongamano ili kukokotoa thamani zinazowezekana za PM2.5 na PM10.
PMS5003 hutumia thamani ya msongamano mara kwa mara, Sensirion inaelezea mbinu yao ya msongamano kwa SPS30 kama:
Sensorer nyingi za bei ya chini za PM kwenye soko huchukua msongamano wa wingi wa mara kwa mara katika urekebishaji na kukokotoa mkusanyiko wa wingi kwa kuzidisha hesabu ya chembe iliyotambuliwa kwa msongamano huu wa wingi. Dhana hii inafanya kazi tu ikiwa kitambuzi hupima aina ya chembe moja (kwa mfano, moshi wa tumbaku), lakini kwa kweli tuna aina nyingi tofauti za chembe zenye sifa nyingi tofauti za macho katika maisha ya kila siku, kutoka vumbi 'zito' la nyumba hadi chembe za mwako 'nyepesi'. . Kanuni za umiliki za Sensirion hutumia mbinu ya kina ambayo inaruhusu ukadiriaji unaofaa wa mkusanyiko wa watu wengi, bila kujali aina ya chembe iliyopimwa. Kwa kuongeza, mbinu hiyo inawezesha makadirio sahihi ya mapipa ya ukubwa.
Vipimo vya PM vinajumuisha chembe zote zilizo chini ya kigezo cha ukubwa, yaani
PM1 + wingi wa chembe zote kati ya mikroni 1.0 na 2.5 = PM2.5,
PM2.5 + wingi wa chembe zote kati ya mikroni 2.5 na 10 = PM10.
PMS5003 na SPS30 haziwezi kugundua chembe katika jaribio hili la maabara zaidi ya mikroni 2-3. Inawezekana wanaweza kugundua aina zingine za chembe zilizo juu ya saizi hii.
B5W LD0101 inaonekana kuaminika kutokana na jaribio hili la maabara la kupima PM10.

Hatua ya 16: Ulinganisho wa Sensorer - Ubunifu

Hita ya Omron (kinzani ya ohm 100 +/- 2%!) inaweza kuonekana ikiwa kitambuzi kimegeuzwa juu chini. Muundo unajadiliwa kwa kina katika Omron: Maendeleo ya sensor ya ubora wa hewa kwa ajili ya kusafisha hewa. Matumizi ya convection yanaonekana kuwa ghafi lakini inaweza kuwa suluhu ya kutegemewa zaidi ikilinganishwa na kijenzi cha mitambo kama vile feni ambayo ina maisha marefu na maisha yote ambayo yanaweza kupunguzwa kwa kufanya kazi katika mazingira ya vumbi. Shabiki wa SPS30 inaonekana kuwa iliyoundwa kwa urahisi kubadilishwa bila kufungua kesi. Mifano zingine za Plantower zina kipengele sawa cha kubuni.
Vihisi vyote vitatu vitakabiliwa na athari za unyevu mwingi wa jamaa ambao kwa bahati mbaya huongeza thamani za PM.
Vihisi vilivyoidhinishwa na vya ubora wa marejeleo (orodha ya DEFRA ya Uingereza) ambayo hufuatilia chembechembe havitumii mbinu ya macho kupima. Met One BAM 1020 inafanya kazi na

1. kutenganisha na kutupa chembe kubwa kuliko kikomo cha ukubwa kutoka kwa hewa sample,
2. inapokanzwa hewa ili kudhibiti / kupunguza unyevu wa jamaa;
3. kuweka chembe kwenye sehemu mpya ya mkanda wa brous unaoendelea na
4. kisha kupima upunguzaji wa chanzo cha mionzi ya beta kwa chembe zilizokusanywa kwenye mkanda ili kukokotoa makadirio mazuri ya jumla ya wingi wa chembe.

Mbinu nyingine ya kawaida ni Tapered Element Oscillating Microbalance (TEOM) ambayo huweka chembe kwenye kichungi kinachoweza kubadilishwa kwenye ncha isiyolipishwa ya mrija wa mkanda ambao huwekwa x kwenye ncha nyingine. Kipimo sahihi cha marudio ya oscillation ya bomba la resonant kiasili huruhusu wingi wa ziada wa chembe kukokotoa kutoka kwa tofauti ndogo ndogo katika mzunguko. Mbinu hii inafaa kwa kuunda viwango vya juu vya PM.

Hatua ya 17: Kwenda Zaidi

Mara tu unapoweka vihisi vyako na unachapisha data kwa Adafruit IO, haya ni mawazo mengine ya kuchunguza:

• Jaribu kila chumba nyumbani kwako baada ya muda ukizingatia shughuli na uingizaji hewa. Jaribu nyumba yako unapopika. Jaribu barbeque.
• Tumia vitufe vitatu kwenye Pico ya Muundaji. Hizi zimeunganishwa kwa GP20, GP21 na GP22 ambazo ziliachwa bila kutumiwa ili kuruhusu matumizi ya vitufe.
• Ikiwa unaishi karibu na kituo cha ufuatiliaji cha ubora wa hewa cha umma linganisha data yako nacho.
• Ongeza onyesho kwa matumizi yaliyohudhuriwa inayoonyesha thamani za vitambuzi. SSD1306 ni ndogo, inaweza kupangiliwa na ni rahisi kuongeza/kutumia katika CircuitPython. Angalia Maagizo: Kuhisi Unyevu wa Udongo
• Na Maker Pi Pico kwa exampya matumizi yake.
• Chunguza maktaba ya MQTT ili kuona kama data yote ya vitambuzi inaweza kutumwa katika kundi moja. Hii inapaswa kuwa na ufanisi zaidi.
• Unganisha kwa namna fulani na Kihisi cha Ubora wa Hewa cha IKEA Vindriktning.
  • Muunganisho wa MQTT wa Soren Beye kwa Ikea VINDRIKTNING unaonyesha jinsi ya kuongeza ESP8266 kwenye kitambuzi na kubainisha kihisi chembe chembe (vumbi) kama "Cubic PM1006-kama".
  • Mradi wa hali ya juu utakuwa wa kubadilisha PCB kuu na ubao wa msingi wa ESP32-S2 na vihisi vya ziada vya mazingira vya dijiti ili kuunda kifaa kinachotumia Wi-Fi, kinachotegemea CircuitPython.
  • Kifaa hiki kinajadiliwa kwenye Mijadala ya Msaidizi wa Nyumbani: Kihisi cha Ubora wa Hewa cha IKEA Vindriktning.
  • LaskaKit hutengeneza PCB mbadala inayotegemea ESP32 kwa kitambuzi ili kuiruhusu kutumika kwa urahisi na ESPHome.
• Soma athari za kubadilisha ujazo wa usambazajitage ndani ya safu zinazoruhusiwa za vitambuzi. Hii inaweza kubadilisha kasi ya feni au halijoto ya hita inayoathiri matokeo.
• Jenga eneo la kuzuia hali ya hewa na wanyamapori kwa usanifu makini wa vihisi vya kuingiza hewa, sehemu ya kutolea maji na mtiririko wa hewa. Mwavuli uliobandikwa kwenye matusi ulitumiwa kulinda vifaa vya kielektroniki vilivyo wazi, vilivyo wazi kwa ajili ya kukusanya data mwishoni mwa wiki kwa makala haya.

Miradi inayohusiana:

• Costas Vav: Kihisi cha Ubora wa Hewa kinachobebeka
• Pimoroni: Kituo cha ubora wa hewa cha nje kilicho na Enviro+ na Luftdaten
• Maagizo: Kwa kutumia Pimoroni Enviro+ FeatherWing Pamoja na Unyoya wa Adafruit NRF52840 Express - the
• Enviro+ FeatherWing inajumuisha kiunganishi cha PMS5003. SPS30 inaweza kutumika na pini za i2c na kuna takriban pini za kutosha kutumia B5W LD0101 pia.
• NRF52840 haitumii Wi-Fi kwa hivyo hii haiwezi kutumika yenyewe kuchapisha data kwenye Mtandao.
• Adafruit Jifunze: Kihisi cha Ubora wa Hewa cha 3D Kilichochapishwa. - hutumia Feather M4 ya Adafruit iliyo na Airlift FeatherWing ya ESP32 na PMS5003.
• Adafruit Learn: Quickstart IoT - Raspberry Pi Pico RP2040 yenye WiFi - hutumia ubao wa kuzuka wa Adafruit AirLift unaotegemea ESP32.
• GitHub: CytronTechnologies/MAKER-PI-PICO Example Code/CircuitPython/IoT – example code kwa Adafruit IO, Blynk na Thinkspeak.
• Cytron: Ufuatiliaji wa Hewa kwa Kutumia Simu ya Mkononi - hutumia ngao ya Arduino yenye msingi wa ESP8266 kutuma data kutoka kwa
• Honeywell HPM32322550 kihisi cha chembe chembe kwa Blynk, hakuna (smart)simu inayohitajika.

Sensorer za kati, ghali zaidi lakini zenye uwezo bora wa kugundua saizi kubwa za chembe:

• Mifumo ya Piera IPS-7100
• Alphasense OPC-N3 na OPC-R2

Kusoma Zaidi:

• Sensorer
  • Taasisi ya Hali ya Hewa ya Ufini: Tathmini ya kimaabara ya uteuzi wa ukubwa wa chembe wa vitambuzi vya chembe chembe za bei ya chini (Mei 2020)
  • Gough Lui: Review, Teardown: Plantower PMS5003 Sensorer ya Kufuatilia Chembechembe za Laser inajumuisha kulinganisha na Sensirion SPS30.
  • Karl Koerner: Jinsi ya Kufungua na Kusafisha Kihisi cha Hewa cha PMS 5003
  • Met One Instruments, Inc., BAM-1020 Video ya Mafunzo ya EPA TSA (YouTube) - inaonyesha kilicho ndani na jinsi kinavyofanya kazi.
  • CITRIS Research Exchange: Sean Wihera (Clarity Movement) talk (YouTube) - zungumza pamoja na maelezo kuhusu kihisi cha Node-S kinachotumia Sensirion SPS30.
• Sheria na Mashirika yanayohusika na ubora wa hewa
  • Kanuni za Viwango vya Ubora wa Hewa 2010 (Uingereza)
  • Miongozo ya Uchafuzi wa Hewa ya Shirika la Afya Duniani (WHO).
  • British Lung Foundation - Ubora wa Hewa (PM2.5 na NO2)
• Utafiti
  • Chuo cha Imperial London: Mwendelezo wa Uchafuzi wa Hewa wa Ndani-Nje (YouTube)
  • Watoto wa shule ya msingi wanakusanya data ya ubora wa hewa kwa kutumia mikoba huko London mnamo 2019:
    • Dyson: Kufuatilia uchafuzi wa mazingira wakati wa shule. Pumua London (YouTube)
    • King's College London: Kikundi cha Utafiti wa Mazingira: Utafiti wa Vivazi vya Breathe London
  • Jarida la Angahewa: Uchafuzi wa Hewa ya Ndani kutoka Majiko ya Makazi: Kuchunguza Mafuriko ya Chembe Chembe Nyumbani wakati wa Matumizi Halisi ya Ulimwenguni.
• Habari na Blogu
  • The Economist: Anga ya Usiku wa manane - Kupasha joto kwa nyumba ya makaa-nyekundu ya Poland husababisha uchafuzi mkubwa wa mazingira (Januari 2021)
  • NPR ya Marekani: Kujikinga Ndani Huenda Kusikulinde dhidi ya Hatari za Moshi Mwitu?
  • Reuters: Sherehe imekamilika: Diwali anaondoka Delhi akipumua katika hali mbaya ya hewa
  • Pimoroni Blogu: Usiku Uliochafuliwa Zaidi wa Mwaka (nchini Uingereza)
  • Mwendo wa Uwazi: Moshi wa Moto wa Pori, Afya ya Umma, na Haki ya Mazingira: Bora
  • Kufanya Uamuzi kwa Ufuatiliaji wa Hewa (YouTube) - uwasilishaji na majadiliano juu ya ubora wa hewa wa Amerika magharibi haswa karibu 2020 moshi wa MOTO mwitu.
  • Mlezi: Hewa chafu huathiri 97% ya nyumba za Uingereza, data inaonyesha
• Ufuatiliaji wa Chembe na uhifadhi wa data
  • Uholanzi Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (Taasisi ya Kitaifa ya Afya ya Umma na Mazingira): Vuurwerkexperiment (Jaribio la Fataki) 2018-2019
  • Google: Mtaa kwa mtaa: Jinsi tunavyochora ubora wa hewa barani Ulaya - mtaani view magari hukusanya chembe chembe na data ya gesi chafuzi.Mtandao wa Ubora wa Hewa wa London
  • Breathe London - mtandao wa kuongeza Mtandao wa Ubora wa Hewa wa London kwa "vihisio vya ubora wa hewa vinavyoweza kupangwa, rahisi kusakinisha na kudumisha kwa mtu yeyote", kwa sasa kwa kutumia Njia ya Uwazi ya Movement Node-S.
  • Ufuatiliaji wa masuala ya Ubalozi wa Marekani mjini Beijing (Twitter)
  • Kielezo cha Ubora wa Hewa Ulimwenguni - hukusanya data kutoka kwa vyanzo vingi tofauti na ramani views na data ya kihistoria.
  • Sensor.Jumuiya (iliyojulikana hapo awali kama Luftdaten) - "kufanya ulimwengu kuwa mahali pazuri kupitia data ya mazingira inayoendeshwa na jamii".
• Maktaba za Programu
  • Hitilafu za Programu katika Maktaba ya Sensor Chembechembe - adafruit_pm25 inakabiliwa na angalau moja ya masuala yaliyofafanuliwa na kulazimisha ushughulikiaji wa ubaguzi kuzunguka read() kwa mfululizo (UART).
• Kozi
  • HarvardX: Uchafuzi wa hewa ya Chembe (YouTube) - video ya dakika tano kutoka kwa kozi fupi ya EdX: Nishati Ndani ya Vikwazo vya Mazingira

Utambuzi muhimu wa usalama na kengele ni bora kuachwa kwa vifaa vya kibiashara kutoka kwa wasambazaji wanaotambulika.
https://www.youtube.com/watch?v=A5R8osNXGyo
Kuchapisha Data ya Chembechembe ya Sensor kwa Adafruit IO Kwa Maker Pi Pico na ESP-01S:

Nyaraka / Rasilimali

maelekezo ESP-01S Publishing Particulate Matter Sensor [pdf] Mwongozo wa Mtumiaji ESP-01S Publishing Particulate Matter Sensor, ESP-01S, Publishing Particulate Matter Sensor, Particulate Matter Sensor, Matter Sensor

Marejeleo

• Mwongozo wa Mtumiaji