Display de sensor de CO2 plug & play com NodeMCU / ESP8266 para escolas, jardins de infância ou sua casa: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Vou mostrar como construir rapidamente um sensor de CO2 plug & play, onde todos os elementos do projeto serão conectados com fios DuPont.

Haverá apenas 5 pontos que precisam ser soldados, porque eu não soldava antes deste projeto.

O sensor terá um display onde os valores medidos serão mostrados a cada 5 segundos em uma fonte Helvetica grande o suficiente.

A carcaça será feita com cortador a laser em compensado simples de 4mm. Todos os elementos serão colados. Um contêiner pré-fabricado pode ser uma alternativa. O display e o sensor serão mantidos no lugar com fita adesiva.

O código deste projeto é composto por 2-3 códigos de amostra que eu tinha. Não é sofisticado nem bonito, mas como eu não sabia nada sobre codificação desde 2 semanas atrás, acho que é bastante sólido.

A coisa perfeita sobre essa configuração é que, uma vez que o código é carregado no NodeMCU / ESP8266, ele inicia automaticamente quando a energia é conectada à energia e funciona enquanto a placa tiver energia.

No caso de você não ter uma tomada elétrica, o NodeMCU / ESP8266 pode funcionar com uma bateria por um bom tempo.

O sensor já está instalado em uma sala de aula do ensino fundamental e está funcionando perfeitamente há alguns dias. Ele fornece a base para quando as janelas precisam ser abertas para permitir a entrada de ar fresco.

Suprimentos

Você precisará dos seguintes suprimentos:

- Bom ferro de solda com temperatura ajustável e uma ponta muito pequena

- Solda (sem chumbo)

- Fio de limpeza para ferro de solda

- Fita adesiva

- Estação de solda de terceira mão com lupa

- Cabo micro USB (do smartphone)

- Carregador de smartphone (5V, 1A)

- Fios Dupont Jumper de 20 cm - 2, 54 mm feminino para masculino 6, 99 euros

- Fios Jumper Dupont de 20 cm - 2, 54 mm feminino para feminino - 4, 99 euros

- SGP30 sensor TVOC / eCO2 - 25 euros

- 0, 96 Display OLED I2C Display (SSD1306) 128x64 Pixel - 6, 29 Euro (3 Pack 12, 49 Euro)

- Placa NodeMCU LUA Amica Module V2 ESP8266 - 5, 99 Euro (3 Pack 13, 79 Euro)

- Placa Breakout NodeMCU I / O - 4, 50 euros

- Folha de madeira compensada de 4 mm - 2 laços zip pequenos (não exibidos na minha foto)

Etapa 1: Soldando o Sensor SGP30

Os pinos de conexão do sensor precisam ser soldados. Defina o seu ferro de solda para a temperatura necessária para o seu fio de solda e solde os pinos na placa.

Há um bom tutorial para isso no site da Adafruit -

Isso me ajudou muito.

Deixe o sensor esfriar após a soldagem e prepare seus fios de jumper, o NodeMCU e a placa Breakout para a próxima etapa.

Existem placas de sensor SGP30 disponíveis que já têm suas conexões pré-soldadas - todas usam os mesmos sensores de CO2 e podem ser mais convenientes de usar, pois são realmente plug & play (sem solda)

Etapa 2: Conecte o NodeMCU ao Breakout Board

Pegue o NodeMCU e a placa Breakout e um fio azul DuPont fêmea para macho.

Conecte o plugue fêmea ao pino NodeMCU D1 e a extremidade macho à placa Breakout D1.

Agora pegue o fio laranja DuPont fêmea com macho e conecte o plugue fêmea ao pino NodeMCU D2 e a extremidade macho à placa Breakout D2.

Esses fios garantem que a conexão de dados I2C seja configurada.

D1 representa SCL

D2 representa SDA

em dispositivos I2C.

Para fornecer energia do NodeMCU para a placa Breakout, tome

- o fio vermelho fêmea para macho, conecte macho ao pino 3V3 e o fêmea a 3V na placa Breakout

- o fio preto fêmea com macho, conecte macho ao pino GND e a fêmea ao GND na placa Breakout

Como etapa final, conecte o cabo microUSB ao NodeMCU, conecte a outra extremidade no carregador do smartphone (5V, 1A) e conecte a carga em uma tomada de 220 volts.

Se você conectou tudo corretamente, o led azul na placa Breakout acenderá

Etapa 3: Conecte o display OLED ao quadro de emergência

Desconecte o cabo microUSB da placa NodeMCU

Leva

- 0, 96 “Display OLED I2C Display (SSD1306)

- 4 fios fêmea para fêmea (vermelho, preto, laranja e azul)

Conecte a placa Breakout para exibir

- azul para D1 e SCL

- laranja para D2 e SDA

- vermelho para 3V e VCC

- preto para GND e GND

Etapa 4: Conecte o Sensor SGP30 CO2 ao Breakout Board

Pegue os fios de jumper fêmea para fêmea e conecte a placa de interrupção ao sensor SGP30

- fio amarelo de D1 para SCL

- fio verde de D2 para SDA

- fio preto de GND para GND

- fio vermelho de 3V para VIN

Etapa 5: construir o gabinete e instalar a tela e o sensor

Se você deseja criar seu próprio gabinete, acesse makercase.com, escolha a caixa de sua preferência e insira suas dimensões e a espessura de seu compensado. Baixe o arquivo.dxf para corte a laser

Minhas dimensões são 120 x 80 x 80 mm (medida interna) para compensado de 4 mm - forneci o arquivo básico para uso em seu software de corte a laser e acrescentei orifícios para

- Sensor

- Exibição

- conexão de alimentação microUSB para NodeMCU

- orifícios de ventilação na parte superior do gabinete

Contraplacado de 4 mm cortado a laser e colado com cola de madeira

Faça 2 furos com uma broca para madeira de 3 mm para prender a placa NodeMCU com laços de zíper na parede lateral para evitar deslizamento ao inserir o cabo de alimentação microUSB

Prenda a tela e o sensor ao painel frontal com fita adesiva - este é o caminho mais preguiçoso;)

Cole o resto das paredes e use elásticos para manter tudo junto até que a cola seque. Não cole a parte superior da caixa, pois você deseja acessar sua configuração e alterar / adicionar componentes

Se você não tiver um cortador a laser, compre uma caixa / recipiente de plástico transparente barato, faça furos para o sensor, laços de zip da placa NodeMCU e cabo de alimentação microUSB

Etapa 6: configurar o quadro

Se você é novo na programação NodeMCU e ainda não instalou o IDE do Arduino, vá para https://www.arduino.cc/en/pmwiki.php?n=Guide/Windo… e siga as instruções para Windows

Inicie o Arduino IDE e configure sua placa no aplicativo. No meu caso, é um NodeMCU LUA Amica V2 com CP2102-Chip que garante uma comunicação USB suave com o meu Windows 10 Surface.

A primeira coisa que você precisa fazer é instalar o núcleo ESP8266. Para instalá-lo, abra o IDE do Arduino e vá para:

Arquivo> Preferências e encontre o campo "URLs adicionais do gerenciador de placas". Em seguida, copie o seguinte url: https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp826… Cole este link no campo "URLs adicionais do gerenciador de placas". Clique no botão OK. Em seguida, feche o IDE do Arduino.

Conecte seu NodeMCU ao computador através da porta USB. O led na placa Breakout deve acender e permanecer aceso. Está azul nas minhas fotos.

Abra o IDE Arduino novamente e vá para: Ferramentas> Placa> Gerenciador de placas Uma nova janela se abrirá, digite "esp8266" no campo de pesquisa e instale a placa chamada "esp8266" da "Comunidade ESP8266" Agora você instalou o núcleo ESP8266. Para selecionar a placa NodeMCU LUA Amica V2, vá para: Ferramentas> Placa> NodeMCU 1.0 (Módulo ESP - 12E) Para fazer o upload do código de esboço para a placa NodeMCU, primeiro selecione a porta à qual você conectou a placa.

Vá para: Ferramentas> Porta> {nome da porta} - potencialmente COM3

Carregue a unidade para seu display OLED. Neste caso, estou usando a biblioteca u8g2. Para baixar a biblioteca, vá para Ferramentas> Gerenciar bibliotecas. Em uma nova janela que se abre, digite “u8g2” no campo de pesquisa e instale a biblioteca “U8g2” de “oliver”.

A instalação é muito fácil. Basta clicar no botão "Instalar" que aparece quando você move o mouse sobre o resultado da pesquisa.

Agora repita as mesmas etapas para carregar e instalar a biblioteca de sensores de CO2 do SGP30. O nome da biblioteca é Adafruit_SGP30

Etapa 7: prepare-se para testar a unidade e usar o sensor de CO2

Abra o código fornecido no IDE do Arduino. Assim que o código for carregado, ele será exibido em uma janela separada.

Pressione a marca de seleção para compilar o código e carregá-lo em sua placa.

Se você conectou tudo corretamente, o display mostrará "CO2" e o valor "400". O sensor está se inicializando e após 30 segundos está pronto para medir valores reais a cada 5 segundos.

Respire suavemente no sensor e aguarde o valor ser mostrado no display.

Parabéns - você conseguiu e construiu você mesmo um sensor de CO2 !!

Agora desconecte o cabo USB do computador, conecte-o ao carregador e vá para uma sala, escola ou jardim de infância onde deseja usar o seu sensor.

Depois de conectar o carregador na tomada da parede, levará 30 segundos para que o sensor esteja pronto. O sensor irá informá-lo quando abrir as janelas. Você vai querer fazer isso em valores acima de 650 (os valores são medidos em ppm)