Устройство для анализа загрязнения воздуха - Своими руками
Своими руками

Устройство для анализа загрязнения воздуха

>

Устройство для анализа загрязнения воздухаУстройство для анализа загрязнения воздухаДым от лесных пожаров, смог от работающих предприятий, выхлопные газы автомобилей, – все это не очень благоприятно сказывается на здоровье человека.
В этой статье описывается устройство для измерения загрязнения воздуха твердыми частицами. Прибор портативный и работает от батареи, поэтому можно контролировать как воздух снаружи, так и внутри помещения. Устройство также удобно брать с собой в поездку.
Прибор отображает выбранные измерения на цветном дисплее 1,8 дюйма и сообщает полный набор через последовательный порт.
Инструменты и материалы:-Лазерный датчик пыли;-1,8-дюймовый цветной TFT ЖК-дисплей с разъемом для карты MicroSD;
-Ардуино Нано;
-Монтажная плата 60×40 мм;
-Различные штекерные разъемы для печатной платы;
-Переключатель SPST;
-Аккумулятор 9В;
-Разъем аккумулятора 9 В;-Провода;-Крепеж;-Паяльник;-Инструмент для снятия изоляции;
-3D-принтер;
-Шуруповерт;-Компьютер с установленной Arduino IDE;
Шаг первый: измерение качества воздуха
Устройства для мониторинга качества воздуха отслеживает твердые частицы, CO, озон, оксид азота и диоксид серы. Что касается загрязнения дыма от лесных пожаров, то здесь нужно отслеживать твердые частицы, в первую очередь частицы размером 2,5 мкм или меньше.
Концентрация частиц указывается в мкг на кубический метр. Существует шесть категорий качества воздуха, обозначаемых AQI (индекс качества воздуха):
0 – 50 – хорошо: 0 – 12 мкг / м ^ 3
51 – 100 – приемлемо: 13 – 35 мкг / м ^ 3
101 – 150 – вредно для определенных групп: 36 – 55 мкг / м ^ 3
151 – 200 – вредно: 56 – 140 мкг / м ^ 3
201 – 300 – очень вредно для здоровья: 141 – 210 мкг / м ^ 3
300+ – опасно: 211+ мкг / м ^ 3

Plantower (китайская компания) производит широко используемый датчик твердых частиц. Воздух засасывается небольшим вентилятором и проходит через полость, с лазерным лучом. Датчик считает частицы, освещенные лазером. PMS1003 – датчик первого поколения (10 в номере модели), способный обнаруживать частицы размером от 0,3 до 2,5 мкм. Он также сообщает данные для размеров частиц 5 мкм и 10 мкм, но они рассчитаны на основе измерений более мелких частиц.

Точный датчик твердых частиц, который используется на реальных метеостанциях, стоит многие тысячи долларов, в то время как устройство, описанное в этой инструкции, можно сделать примерно за 60 долларов.
Датчик регистрирует количество частиц на 0,1 л воздуха для частиц размером> 0,3 мкм,> 0,5 мкм,> 1 мкм,> 2,5 мкм,> 5 мкм и> 10 мкм (последние два оценены) и использует эти значения для расчета концентраций 1 мкм, 2,5 мкм. частицы размером мкм и 10 мкм в мкг / м ^ 3.

Данные датчики довольно точны. После сборки устройства мастер сравнивал показания устройства с официальными данными и результаты были примерно равные.
Когда датчик будет включен, первые несколько значений будут намного выше, пока вся скопившаяся пыль не будет удалена вентилятором. Время до начала корректных показаний около 30 секунд.
Шаг второй: проектирование схемы
Схема достаточно проста, поэтому печатная плата на самом деле не нужна – все части можно соединить напрямую. Мастер делает это с помощью печатной платы. Размер платы 40×60 мм.
PMS1003 поставляется с ленточным кабелем. Мастер отрезал его и заменил на гнездовой разъем 1×6. PMS1003 имеет 8 контактов, но контакты 7 и 8 не используются.

У дисплея 10 контактов, но используются только 8. Для подключения был сделан такой же короткий разъем с помощью кабеля CAT5.
Схема питается от батареи 9 В. Для отключения питания установлен выключатель. 9V + подключен к переключателю, а переключатель подключен к VIN платы Nano. 9V- подключен напрямую к GND Nano.

PMS1003 требует питания 5 В для вентилятора, так же 5 В нужно для дисплея и подсветки. Эти цепи запитаны от вывода Nano 5В. Контакты 3,3 В датчика PMS1003 питаются от контакта Nano 3,3 В.
Устройство для анализа загрязнения воздухаУстройство для анализа загрязнения воздухаУстройство для анализа загрязнения воздухаУстройство для анализа загрязнения воздухаУстройство для анализа загрязнения воздухаУстройство для анализа загрязнения воздухаШаг третий: Ардуино
Программа отображает на дисплее концентрации PM1, PM2,5 и PM10 в окружающей среде. Фон меняется в зависимости от качества воздуха следующим образом:
хорошо – белый
приемлемо – желтый
вредно для чувствительных групп – оранжевый
вредно – красный
очень вредно – пурпурный
опасно – черный

Текст синий для белого, желтого и оранжевого фона, для остальных – белый. Эти три значения в основном столько, сколько может поместиться на экране, чтобы быть разборчивым с первого взгляда. Если последовательная линия подключена, отображается полное измерение.
В скетче есть блок для анализа записи, поступающей от датчика. PMS1003 передает данные в формате big endian, поэтому нужно переключиться на локальный порядок байтов.
Обновление данных на дисплее происходит каждые 3 секунды.
Код можно скачать ниже.
air_sensor_led.ino
Устройство для анализа загрязнения воздухаШаг четвертый: корпус
Корпус разработан в программе OpenSCAD. Мастер приложил исходный файл и добавил к имени файла «.txt», поскольку файлы .scad не могут быть загружены на сайт. Файл загружен на случай внесения необходимости в дизайн корпуса.
housing.scad.txt
Так же можно напечатать детали без изменения. Файлы STL прилагаются.
display_strut.stlhousing_bottom.stlhousing_top.stlpcb_base.stlpcb_shim.stl
Шаг пятый: сборка
После загрузки прошивки и подготовки деталей можно приступить к сборке устройства.
Припаивает провода питания, подключает остальные комплектующие. Устанавливает все в корпус. Перед прикручиванием крышки проверяет работу устройство. Если все нормально можно прикрутить крышку.
Устройство для анализа загрязнения воздухаУстройство для анализа загрязнения воздухаУстройство для анализа загрязнения воздухаУстройство для анализа загрязнения воздуха

SitesReady

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.