Airduino: Monitor de qualidade do ar móvel: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Bem-vindo ao meu projeto, Airduino. Meu nome é Robbe Breens. Estou estudando multimídia e tecnologia de comunicação na Howest em Kortrijk, Bélgica. No final do segundo semestre, temos que fazer um dispositivo IoT, que é uma ótima maneira de reunir todas as habilidades de desenvolvimento adquiridas anteriormente para criar algo útil. Meu projeto é um monitor móvel de qualidade do ar chamado Airduino. Ele mede a concentração de partículas no ar e, em seguida, calcula o AQI (Índice de Qualidade do Ar). Este AQI pode ser usado para determinar os riscos à saúde, que são causados pela concentração medida de partículas no ar, e as medidas que devem ser tomadas pelos governos locais para proteger seus cidadãos contra esses riscos à saúde.

Também é importante observar que o dispositivo é móvel. Atualmente, existem milhares de dispositivos de monitoramento estático da qualidade do ar em toda a Europa. Eles têm uma grande desvantagem porque não podem ser realocados depois que o produto estiver online. Um dispositivo móvel permite a medição da qualidade do ar em vários locais e até mesmo em movimento (estilo Google Street View). Ele também oferece suporte a outros recursos, identificando pequenos problemas locais de qualidade do ar (como uma rua mal ventilada), por exemplo. Fornecer tanto valor em um pequeno pacote é o que torna este projeto emocionante.

Usei um Arduino MKR GSM1400 para este projeto. É uma placa Arduino oficial com um módulo u-blox que permite a comunicação celular 3G. O Airduino pode enviar os dados coletados para um servidor a qualquer momento e de qualquer lugar. Além disso, um módulo GPS permite que o dispositivo se localize e localize geograficamente as medições.

Para medir a concentração de PM (partículas), usei uma configuração de sensor óptico. O sensor e um feixe de luz formam um ângulo um com o outro. Conforme as partículas passam na frente da luz, parte da luz é refletida em direção ao sensor. O sensor registra um pulso enquanto a partícula reflete a luz para o sensor. Se o ar está se movendo a uma velocidade consistente, o comprimento desse pulso nos permite estimar o diâmetro da partícula. Esses tipos de sensores oferecem uma maneira muito barata de medir PM. Também é importante notar que eu meço dois tipos diferentes de MP; Partícula com diâmetro menor que 10 µm (PM10) e menor que 2,5 µm (PM2, 5). A razão pela qual eles são diferenciados é que, à medida que as partículas se tornam menores, os riscos à saúde se tornam maiores. Partículas menores penetrarão mais profundamente nos pulmões, o que pode causar mais danos. Uma alta concentração de PM2,5 exigirá, portanto, mais medidas ou medidas diferentes do que com um alto nível de PM10.

Vou mostrar passo a passo como criei este dispositivo nesta postagem do Instructables

Etapa 1: Coletando as peças

Em primeiro lugar, temos que nos certificar de que temos todas as peças necessárias para criar este projeto. Abaixo você encontra uma lista de todos os componentes que usei. Você também pode baixar uma lista mais detalhada de todos os componentes abaixo desta etapa.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Raspberry pi 3 + 16GB micro-cartão SD
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• Transistor BD648
• 2 x pi-fan
• Resistor de 100 ohms
• Cabos jumper

• Bateria Li-Po recarregável de 3,7 V adafruit

• Antena dipolo GSM
• Antena GPS passiva

No total, gastei cerca de 250 € nestas peças. Certamente não é o projeto mais barato.

Etapa 2: Criação do circuito

Eu projetei uma PCB (placa de circuito impresso) para este projeto no Eagle. Você pode baixar os arquivos kerber (arquivos que fornecem instruções para a máquina que construirá o PCB) abaixo desta etapa. Você pode então enviar esses arquivos para um fabricante de PCB. Eu recomendo fortemente o JLCPCB. Ao obter suas placas, você pode facilmente soldar os componentes a elas usando o esquema elétrico acima.

Etapa 3: Importar o banco de dados

Agora é hora de criar o banco de dados sql onde salvaremos os dados medidos.

Vou adicionar um dump sql abaixo desta etapa. Você terá que instalar o mysql no Raspberry pi e importar o dump. Isso criará o banco de dados, usuários e tabelas para você.

Você pode fazer isso usando um cliente mysql. Eu recomendo altamente o MYSQL Workbench. O link o ajudará a instalar o mysql e importar o dump sql.

Etapa 4: Instalando o Código

Você pode encontrar o código no meu github ou baixar o arquivo anexado a esta etapa.

Voce terá que:

instale o apache no raspberry pi e coloque os arquivos do frontend na pasta raiz. A interface ficará acessível em sua rede local

• Instale todos os pacotes Python importados para o aplicativo de back-end. Você poderá então executar o código de back-end com seu interpretador python principal ou virtual.
• Encaminhe a porta 5000 do seu raspberry pi para que o arduino possa se comunicar com o backend.
• Faça upload do código do arduino para os arduinos. Certifique-se de alterar os endereços IP e as informações da operadora de rede do seu cartão SIM.

Etapa 5: Construindo o Caso

Para o caso, o mais importante é que permita um bom fluxo de ar pelo aparelho. Isso é obviamente necessário para garantir que as medições feitas no dispositivo sejam representáveis para o ar de fora do dispositivo. Uma vez que o dispositivo foi concebido para ser utilizado no exterior, também tem de ser à prova de chuva.

Para fazer isso, fiz orifícios de ventilação na parte inferior do gabinete. Os orifícios de ar também são separados em um compartimento diferente do eletrônico. Isso faz com que a água tenha que subir (o que não pode acontecer) para alcançar os componentes eletrônicos. Guardei os furos da porta USB dos arduinos com borracha. Para que se feche quando não forem utilizados.