Sistema de monitoramento da qualidade do ar para poluição por partículas: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

INTRODUÇÃO:

1 Neste projeto, mostro como construir um detector de partículas com exibição de dados, backup de dados em cartão SD e IOT. Visualmente, um display de anel de neopixels indica a qualidade do ar.

2 A qualidade do ar é uma preocupação cada vez mais importante hoje. existem sistemas para medir a taxa de poeira, mas são muito caros. Existem no mercado detectores de partículas de baixo custo e alta qualidade, como mostram alguns estudos.

por exemplo:

www.atmos-meas-tech.net/11/4823/2018/amt-1…

3 Portanto, decidi construir um dispositivo capaz de medir o número de partículas por classes de tamanho (0,5 µm a 10 µm), visualmente com uma exibição simples do resultado (anel de neo pixel), uma exibição mais detalhada em uma tela TFT e um backup com carimbo de data / hora em um cartão SD.

4 Além disso, adicionei um módulo de comunicação bluetooth para ser capaz de se comunicar com um aplicativo Android e, assim, publicar os resultados em um servidor IOT.

5 O custo total do conjunto não excede 60 €

Suprimentos

-Arduino uno R3

-Proto escudo Arduino

- Tela TFT ST7735

-Neopixel anel 24 led

-Plantower PMS5003

- Módulo bluetooth HC-06

Etapa 1: Conectando os componentes

os diferentes componentes são conectados de acordo com o diagrama acima

Etapa 2: Biblioteca e Programa Arduino

1 a biblioteca

para a tela TFT

github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

para o anel neo pixel

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

para o cartão SD

github.com/arduino-libraries/SD

2 o esboço do arduino

#include #include // Bibliothèque pour l'I2C #include "RTClib.h" // Bibliothèque pour le module RTC RTC_DS1307 RTC; #incluir

// Qual pino do Arduino está conectado aos NeoPixels?

#define PIN 6 // No Trinket ou Gemma, sugira alterá-lo para 1

// Quantos NeoPixels estão anexados ao Arduino?

#define NUMPIXELS 24 // Tamanho do anel NeoPixel popular Adafruit_NeoPixel pixels (NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); uint32_t vert = pixels. Color (0, 250, 0); uint32_t laranja = pixels. Cor (250, 250, 0); uint32_t rouge = pixels. Color (255, 0, 0);

SoftwareSerial pmsSerial (2, 3);

#define cs 10 #define dc 9 #define rst 8 // você também pode conectar isso à redefinição do Arduino

#include // Biblioteca gráfica principal

#include // Biblioteca específica de hardware #include #include const int cs_sd = 4; int temps; // temps d'acquisition double tempsInit; // inicialização do cronômetro au démarrage du loop ()

#if definido (_ SAM3X8E_)

#undef _FlashStringHelper:: F (string_literal) #define F (string_literal) string_literal #endif

// Opção 1: use quaisquer pinos, mas um pouco mais devagar

// Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735 (cs, dc, mosi, sclk, rst);

// Opção 2: deve usar os pinos SPI de hardware

// (para UNO isso é sclk = 13 e sid = 11) e o pino 10 deve ser // uma saída. Isso é muito mais rápido - também necessário se você quiser // usar o cartão microSD (veja o exemplo de desenho da imagem) Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735 (cs, dc, rst); float nombre_leds = 0; void setup () {Serial.begin (9600); // Inicializar a ligação I2C Wire.begin (); // Inicializar o módulo RTC RTC.begin (); Serial.print ("init SD"); atraso (1000); if (! SD.begin (cs_sd)) // Condição vérifiant si la carte SD est presente no appareil {Serial.print ("Defaut SD"); Retorna; } Serial.print ("Carte SD OK");

Dados do arquivo = SD.open ("donnees.txt", FILE_WRITE); // Ouvre le fichier "donnees.txt"

data.println (""); data.println ("aquisição Démarrage"); // Ecrit dans ce fichier data.close (); tft.initR (INITR_GREENTAB); // inicializa um chip ST7735S, guia preta Serial.println ("init"); // nossa saída de depuração tft.fillScreen (ST7735_BLACK); // a taxa de transmissão do sensor é 9600 pmsSerial.begin (9600);

pixels.begin (); // INITIALIZE NeoPixel strip object (REQUIRED)

pixels.setBrightness (2);

}

struct pms5003data {

uint16_t framelen; uint16_t pm10_standard, pm25_standard, pm100_standard; uint16_t pm10_env, pm25_env, pm100_env; uint16_t Partículas_03um, Partículas_05um, Partículas_10um, Partículas_25um, Partículas_50um, Partículas_100um; uint16_t unused; uint16_t checksum; };

struct pms5003data data; void loop () {pixels.clear (); // Definir todas as cores de pixel para 'off' DateTime now = RTC.now (); // Récupère l'heure et le date courante // affiche_date_heure (now);

temps = ((millis () - tempsInit)) / 1000; // Démarrage du chrono

if (readPMSdata (& pmsSerial)) {// tft.fillScreen (ST7735_BLACK); tft.setCursor (10, 5); tft.setTextColor (ST7735_WHITE); tft.println ("partes nbre / 0,1 l");

tft.setCursor (10, 17); tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.setCursor (10, 17); tft.print ("0,3 um"); tft.print (data.particles_03um); tft.print ("");

tft.setCursor (10, 29);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("0,5 um"); tft.print (data.particles_05um); tft.print ("");

tft.setCursor (10, 41);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("1.0 um"); tft.print (data.particles_10um); tft.print ("");

tft.setCursor (10, 53);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("2,5 um"); tft.print (data.particles_25um); tft.print ("");

tft.setCursor (10, 65);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("5.0 um"); tft.print (data.particles_50um); tft.print ("");

tft.setCursor (10, 77);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("10 um"); tft.print (data.particles_100um); tft.print ("");

tft.setCursor (2, 89);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("PM 1.0"); tft.setTextColor (ST7735_YELLOW, ST7735_BLACK); tft.print (data.pm10_standard); tft.print (""); tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.print (" microg / m3 ");

tft.setCursor (2, 100); tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("PM 2,5"); tft.setTextColor (ST7735_YELLOW, ST7735_BLACK); tft.print (data.pm25_standard); tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.print ("microg / m3");

tft.setCursor (2, 110);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.print ("PM 10"); tft.setTextColor (ST7735_YELLOW, ST7735_BLACK); tft.print (data.pm100_standard); tft.setTextColor (ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.print ("microg / m3");

tft.setCursor (10, 5);

tft.setTextColor (ST7735_WHITE, ST7735_BLACK); tft.setTextSize (1); tft.println ("partes nbre / 0,1 l");

// Serial.print (temps);

// Serial.print (""); Serial.print ("#"); Serial.print ("03µm"); Serial.print (data.particles_03um); Serial.print (""); Serial.print ("05µm"); Serial.print (data.particles_05um); Serial.print (""); Serial.print ("1 µm"); Serial.print (data.particles_10um); Serial.print (""); Serial.print ("25 µm"); Serial.print (data.particles_25um); Serial.print (""); Serial.print ("50 µm"); Serial.print (data.particles_50um); Serial.print (""); Serial.print ("100 µm"); Serial.print (data.particles_100um); Serial.println (""); nombre_leds = int (((float (data.particles_03um) / 65535) * 24)); // nombre_leds = (8); Serial.println (nombre_leds);

if ((nombre_leds = 1)) {

pixels.fill (vert, 0, nombre_leds); } else if ((nombre_leds = 8)) {pixels.fill (vert, 0, 8); pixels.fill (laranja, 8, ((nombre_leds) -8)); } else if (nombre_leds> 16) {

pixels.fill (vert, 0, 8); pixels.fill (laranja, 8, 8); pixels.fill (vermelho, 16, ((nombre_leds) -16)); } else if (nombre_leds <= 1) {pixels.fill (vert, 0, 1); } pixels.show (); // Envie as cores de pixel atualizadas para o hardware.

// Définition données String PM03 = String (data.particles_03um); String PM05 = String (data.particles_05um); String PM10 = String (data.particles_10um); String PM25 = String (dados.partículas_25um); String PM50 = String (dados.particles_50um); String PM100 = String (dados.partículas_100um); String PMS10 = String (data.pm10_standard); String PMS25 = String (dados.pm25_ padrão); String PMS100 = String (dados.pm100_ padrão); String Temps = String (temps);

// Ecriture des données dans le fichier texte

Dados do arquivo = SD.open ("donnees.txt", FILE_WRITE); data.println (Temps + "" + PM03 + "" + PM05 + "" + PM10 + "" + PM25 + "" + PM50 + "" + PM100 + "" + PMS10 + "" + PMS25 + "" + PMS100 + ""); data.close (); }

}

boolean readPMSdata (Stream * s) {

if (! s-> available ()) {return false; } // Lê um byte de cada vez até chegarmos ao byte inicial '0x42' especial if (s-> peek ()! = 0x42) {s-> read (); retorna falso; }

// Agora leia todos os 32 bytes

if (s-> available () readBytes (buffer, 32);

// prepare a soma de verificação

para (uint8_t i = 0; i <30; i ++) {soma + = buffer ; }

/ * debugging

para (uint8_t i = 2; i <32; i ++) {Serial.print ("0x"); Serial.print (buffer , HEX); Serial.print (","); } Serial.println (); * / // Os dados vêm em endian'd, isso resolve para que funcione em todas as plataformas uint16_t buffer_u16 [15]; para (uint8_t i = 0; i <15; i ++) {buffer_u16 = buffer [2 + i * 2 + 1]; buffer_u16 + = (buffer [2 + i * 2] << 8); }

// coloque em uma boa estrutura:)

memcpy ((void *) & data, (void *) buffer_u16, 30);

if (sum! = data.checksum) {

Serial.println ("Falha na soma de verificação"); retorna falso; } // sucesso! return true; }

// Converti le numéro de jour en jour /! / La semaine start un dimanche

String donne_jour_semaine (uint8_t j) {switch (j) {case 0: return "DIM"; caso 1: retorna "LUN"; caso 2: retornar "MAR"; caso 3: retornar "MER"; caso 4: retornar "JEU"; caso 5: retornar "VEN"; caso 6: retornar "SAM"; padrão: return ""; }}

// affiche la date et l'heure sur l'écran

void affiche_date_heure (DateTime datetime) {// Date String jour = donne_jour_semaine (datetime.dayOfTheWeek ()) + "" + Vers2Chiffres (datetime.day ()) + "/" + Vers2Chiffres (datetime.month ()) + "/" + String (data / hora.ano (), DEC); // heure String heure = ""; heure = Vers2Chiffres (datetime.hour ()) + ":" + Vers2Chiffres (datetime.minute ()) + ":" + Vers2Chiffres (datetime.second ());

Serial.print (jornal); Serial.print (""); Serial.print (heure); //Serial.print (""); Dados do arquivo = SD.open ("donnees.txt", FILE_WRITE); data.print (jour + "" + heure + ""); data.close ();

tft.setCursor (2, 120);

tft.setTextColor (ST7735_GREEN); tft.setTextSize (1); tft.print ("data"); tft.setTextColor (ST7735_YELLOW); tft.print (jour); tft.setTextColor (ST7735_GREEN); tft.setCursor (2, 130); tft.print ("heure"); tft. setTextColor (ST7735_YELLOW); tft.print (heure);

atraso (500);

}

// permet d'afficher les nombres sur deux chiffres

String Vers2Chiffres (número de bytes) {String resultat = ""; if (número <10) resultat = "0"; return resultat + = String (número, DEC); }

Etapa 3: Programa MIT App Inventor 2

este é o bloco de código do inventor do aplicativo MIT

Etapa 4: O RESULTADO

aqui está o vídeo do resultado