Medidor analógico gigante de CO2: 6 etapas (com fotos)

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

Por rabbitcreekSiga mais pelo autor:

A atual atmosfera acima de uma montanha no Havaí contém cerca de 400 ppm de dióxido de carbono. Este número é extremamente importante para todos os que vivem na superfície dos planetas. Estamos cercados agora por negadores dessa preocupação ou por aqueles que torcem as mãos em uma onda de preocupação agitada. Mas esse número e os milhares de números que o seguem nas notícias são difíceis de realmente compreender no dia a dia. Qual é a quantidade de CO2 ao meu redor? Como posso me relacionar com essa ideia de gases na atmosfera causando superaquecimento do planeta? Para os interessados, construí um medidor analógico gigante de CO2 que, com a ajuda de uma agulha de 4 pés de comprimento, estimulará a discussão de qualquer sala de escola ou museu sobre como o CO2 é medido e como você pode se tornar parte dessa análise de gás.

Do meu trabalho com a análise das misturas de gases em snorkels: https://www.instructables.com/id/CO2-Measurement-in-Snorkels/ e a diversão de produzir relógios de maré gigantes: https://www.instructables.com/ id / Giant-Tide-Clock / Reposicionei o sensor de CO2 e o servo mecanismo robusto para fazer um medidor de CO2 analógico de montagem em parede que retrata com muita precisão o nível atual de CO2 no ar. A maior parte da construção é impressa em 3D e também oferece uma saída digital precisa da tela E-Ink de penas da Adafruit. A buzina farejadora de ar do invólucro do sensor é o maravilhoso arquivo STL de: Redimensionar caixa de alto-falante espiral de 3 polegadas por iiime que foi originalmente feito para os gabinetes de alto-falante Nautilus. Ele funciona com baterias recarregáveis ou verrugas de parede de 5 volts e gravará todos os seus dados no suporte de cartão SD incluído.

Etapa 1: Reúna seus materiais

Os materiais de construção não são baratos, mas aumentam a precisão das leituras.

1. Adafruit 2.13 Tri-Color eInk / ePaper Display FeatherWing - Vermelho Preto Branco - você poderia usar um TFT muito barato por US $ 3,00, mas ele não apareceria tão bem na luz do sol. A desvantagem dessa tela empilhável é que é lento para atualizar.

2. Adafruit Feather 32u4 Adalogger - a versão MO deste dispositivo não funciona bem com o sensor. Você pode sobreviver com a unidade simples 32u4 mais barata sem o slot para cartão SD, mas isso torna mais fácil caso você queira gravar todos os seus dados.

3. Interruptor liga / desliga de metal robusto com anel de LED azul - liga / desliga azul de 16 mm

4,10, 000ppm Sensor MH-Z16 NDIR CO2 com interface I2C / UART 5V / 3,3V para Arduino / Raspeberry Pi da Sandbox Electronics - uma experiência realmente excelente e sem problemas com esta empresa, certifique-se de seguir as instruções para habilitar a saída de 3 volts - só funciona com 5 volts

5. ServoBlock ™ de eixo de cubo padrão (spline 24T) ServoCity - outra grande empresa! (Não recebo benefícios de meu endosso a essas empresas)

6 Servo digital HiTec padrão que se encaixa acima.

7. Canal de Alumínio de 6,00 - Servo City

Etapa 2: impressão 3D dos componentes

Os componentes são facilmente impressos com PLA em qualquer impressora 3D. O Creality CR10 barato que usei tem uma base de saída larga o suficiente para permitir o tamanho grande da buzina e da placa traseira. Demorou algumas horas, mas não foram encontrados problemas. Imprima com suporte. O chifre foi então borrifado com aquela tinta texturizada que dá aquela sensação arenosa ao produto final e cobre as linhas finas da impressão 3D. A placa traseira foi projetada no Fusion 360 para caber facilmente na janela do visor de tinta Feather E. As outras limas são para o parafuso no suporte de montagem para a haste do ponteiro e a caixa que segura os contrapesos para a parte inferior do ponteiro.

Etapa 3: Construa

A construção é bastante simples. O sistema servocity permite montar rapidamente o servomecanismo na estrutura de suporte. Os acessórios para montar a buzina frontal com placa traseira que inclui todos os componentes eletrônicos são feitos com duas placas de conector dobradas que são E6000 coladas na parte de trás da placa. Outra placa de conector se estende para fora da parte traseira para permitir a montagem sólida em um conector de parede de 90 graus. O ponteiro que usei pode ser feito basicamente de qualquer comprimento - o meu tinha cerca de 1,2 m. Usei um longo poste de marcação de entrada de automóveis que você pode encontrar em uma grande loja por menos de US $ 5. Eles são feitos de fibra de vidro e são bonitos e leves para o seu comprimento. Em uma situação com um servo, mesmo com suporte de caixa de engrenagens, você deve contrabalançar cuidadosamente o peso e centralizá-lo com precisão na montagem. Meu contrapeso foi feito com arruelas inseridas na carcaça impressa em 3D e depois seladas com a extremidade cortada da haste em epóxi. Certifique-se de que o servo tolera essa experiência de peso e contrapeso experimentando-o - o servo deve parar de gemer depois de atingir sua posição no software. Se ele continuar reclamando e se mexendo, é provável que você tenha um problema.

Etapa 4: Fio / montagem

O diagrama de fiação está incluído acima. O pino do servo é conectado ao pino 11 neste cenário. O display de papel E ocupa alguns alfinetes na pena, então não os use acidentalmente. Certifique-se de que os pares SDA e SCL estejam conectados corretamente. A alimentação é feita por meio de uma verruga de parede de 5 volts (2 A) ou bateria Lipo. A verruga da parede é direcionada através do botão liga / desliga montado na parte superior do chifre, que alimenta o computador de penas, servo e sensor, todos com 5 volts. Também coloquei uma série de LEDs azuis no final da buzina em paralelo para fornecer alguma luz no final do túnel. (Isso não está no diagrama de fiação.) O sensor de laser para CO2 é montado próximo à abertura da buzina para que você possa soprar nele ou fornecer qualquer outra mistura de ar até sua boca. A placa digital para ele também é montada dentro da buzina e as conexões de alimentação são feitas diretamente no switch. O fio terra, fios de alimentação e SDA, linhas SCL são conduzidos para fora da placa para a placa Feather. A pilha de exibição de papel Adalogger Feather / E é montada na parte traseira da placa. Depois que todas as conexões são testadas, a buzina é vedada à placa traseira com cola E6000 durante a noite.

Etapa 5: programe

Programa realmente fácil com o IDE do Arduino. Inclui as várias bibliotecas para as máquinas conectadas: NDIR_I2C.h (incluído no site da Sandbox Electronics), "Adafruit_EPD.h" para executar o belo display E-paper, Servo.h para a biblioteca servo padrão. Defina os pinos necessários para a exibição. Defina o pino para a saída do servo. Conecte o Servo e o sensor. A função de loop apenas lê o sensor e o envia para o servo com uma função Map / Constrain. A única parte complicada é limitar o alcance do servo para que ele não bata nas laterais da montagem. Gostei da ideia da montagem posterior do servo / ponteiro encapsulado entre a placa frontal e o suporte de parede posterior, mas também tem algumas limitações. Use a função de varredura de exemplo padrão para testar os limites do ângulo do servo e limitá-los na função de mapa. As declarações for no final são para limitar a velocidade do servo, de forma que o impulso do contrapeso do braço do ponteiro longo não destrua a escultura.

Etapa 6: use

O dispositivo é facilmente montado em qualquer superfície da parede com alguns parafusos. Ele não pesa muito e, como seu movimento é tão lento, não oscila muito. No primeiro GIFF você pode ver que ele é incrivelmente sensível ao CO2, mesmo em sua respiração. Respirar pela ponta do chifre aumenta o nível potencial de CO2 para 4%, o que seria 40.000 ppm. O sensor sai da escala em 10.000 e você pode lidar com isso na programação do movimento da varinha - ou seja, tornar a saída logarítmica ou alterar o ciclo de movimento com movimentos mais rápidos. Outros experimentos podem ser facilmente feitos com ele, incluindo colocá-lo em uma pequena sala confinada com muitas pessoas (no porão da igreja durante um sorteio) ou do lado de fora em uma encosta varrida pelo vento. O mais baixo que consegui foi cerca de 410, com uma tempestade de vento de 50 mph ontem. O uso potencial desse instrumento seria familiarizar as pessoas com o conceito de monitoramento de CO2 e sua importância - não uma quantidade abstrata que as pessoas falam, mas o que podemos realmente medir em nossas salas de aula ou museus.

Não resista ao impulso de ser parte da solução para este terrível problema, seja por meio da educação ou da palavra.