Máy phân tích hạt mặt trời: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Gần đây, tôi đã tham dự một hội nghị ở Fairbanks, Alaska, nơi một công ty Than địa phương (Mỏ than Usibelli) đang tài trợ cho các nhà đổi mới để nghĩ ra cách cải thiện chất lượng không khí. Rõ ràng là mỉa mai nhưng cũng thực sự tuyệt vời. Có vẻ như đây không phải là nghiên cứu mà các công ty thuốc lá tài trợ để chỉ ra rằng sản phẩm của họ tốt cho bạn hay cây trồng hiện tại của các "nhà khoa học" được trả tiền phủ nhận sự thay đổi khí hậu hoặc sự tiến hóa, mà là một cách đối phó với sự kết hợp không may của các yếu tố tạo ra Fairbanks không khí ít hơn lý tưởng vào mùa đông khi sự nghịch nhiệt, nhiệt độ lạnh, ô tô và sưởi ấm trong nhà bằng gỗ khiến số lượng hạt vượt quá giới hạn EPA. Món hầm này không tốt cho sức khỏe của bạn - nơi tốt nhất để bắt đầu nếu bạn quan tâm đến món này là Wikipedia:

Nếu bạn nhìn xuống phía dưới trong bài viết, bạn có thể thấy bản đồ của Hoa Kỳ và các khu vực vượt quá giới hạn EPA, bao gồm một phần nhỏ của Alaska - Fairbanks. Đây có thể không phải là nơi duy nhất mà không khí vào mùa đông có thể xấu - Dốc phía Bắc, nơi sản xuất dầu và khí đốt liên quan đến việc đốt cháy nhiều hydrocacbon đã được giám sát chặt chẽ. Thật kỳ lạ khi nghĩ đến những ngôi làng hoang sơ nhỏ bé này ở Bắc Cực phải hứng chịu không khí phổ biến hơn ở các đô thị Trung Quốc. Nhưng phải làm gì với nó? Một ý tưởng sáng tạo là thu hút nhiều người quan tâm đến vấn đề mà công ty Than địa phương này đang làm. Dự án của tôi liên quan đến việc làm cho các thiết bị giám sát này dễ sử dụng hơn trong gia đình - giá rẻ, chạy bằng năng lượng mặt trời, một Ứng dụng trên điện thoại của bạn để xuất ra và dễ nhìn.

Bước 1: Thu thập nguồn cung cấp của bạn

1. Cái nhận được rõ ràng nhất là cái vỏ lớn trong bức ảnh! May mắn thay, những thứ này có sẵn tại rất nhiều cửa hàng trang trí nội thất gia đình hoặc trên web với giá dưới 20 đô la. (Hoặc in ra… https://www.instructables.com/id/Giant-Analog-CO2-Meter/) Nó thật tuyệt vời hình dạng để thu thập gió và bao quanh hoạt động của máy lấy mẫu hạt và máy tính và bảo vệ cấu trúc có dây lỗi khỏi mưa, tuyết và bất cứ thứ gì.

2 Pin mặt trời - CHO PHÉP 2.5W 5V / 500mAh Tế bào năng lượng mặt trời nhỏ Epoxy đóng gói $ 8,00

3. Mô-đun sạc TP4056 có bảo vệ pin 18650 BMS 5V Micro USB 1A - ban đầu là $ 0

4. Adafruit ESP32 Feather - $ 19

5. Pin Lipo 18650 Chung $ 3

6. Adafruit (PID 2030 PowerBoost 1000 Basic - 5V USB Boost @ 1000mA từ 1.8V + điều này thật tuyệt vì nó có một chân kích hoạt mà bạn cần $ 10

7. Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout - thiết bị định thời nhỏ tuyệt vời $ 6,00

8. HONEYWELL HPMA115S0-TIR PM2.5 Mô-đun cảm biến phát hiện chất lượng không khí laser pm2.5 Mô-đun cảm biến siêu bụi PMS5003 $ 18

Bước 2: Nối dây

Hệ thống dây điện rất đơn giản. Sơ đồ Fritzing có tất cả các chi tiết. Thiết bị Honeywell có rất nhiều dây nối ra khỏi đầu nối phía sau nhưng bảng thông tin này sẽ giúp bạn nếu cần thêm chi tiết:

Đó là kết nối UART với ESP32 có hai cổng nối tiếp và phải được kết nối với các chân RX và TX trên bảng phát triển. Nguồn điện phải đến từ bộ tăng áp, lấy điện áp pin lipo lên đến 5V cho cảm biến. Logic trên đầu ra cảm biến là 3 volt nên bạn không cần phải làm gì với nó. Đơn vị thời gian nhỏ tuyệt vời từ Adafruit (tôi không nhận được tiền từ bất kỳ nhà sản xuất nào…) TPL5111 sử dụng các chân kích hoạt trên cả bộ phận Boost và bo mạch ESP32 để bật thiết bị hai giờ một lần. Điều này có thể điều chỉnh bằng một biến trở nhỏ trên bảng từ mỗi giây đến hai giờ. Bạn cũng có thể thay thế này bằng một điện trở cố định - bạn có thể tìm thấy biểu đồ trên trang web Adafruit. TPL có một điểm khó hiểu là nó yêu cầu bạn giảm sức mạnh bất cứ khi nào bạn thay đổi số đọc Ohm này cho thời gian để có được thời gian mới. Hệ thống dây điện yêu cầu cung cấp điện liên tục cho bộ đếm thời gian này. Năng lượng mặt trời và sạc pin được thực hiện bởi TP 4056 chỉ cần kết nối pin mặt trời với đầu vào. Một công tắc trượt cũng tốt giữa pin và đầu vào TP để tắt hoàn toàn thiết bị.

Bước 3: Xây dựng nó

Thực sự xây dựng đơn giản cho chuyến đi chơi này. Vỏ tạo thành vỏ của toàn bộ thiết bị - không thấm nước và là một trạm thu gom không khí tốt! Đảm bảo bạn dán keo nóng tất cả các dây vào các điểm gắn của chúng trên các bảng khác nhau để làm cho chúng cứng hơn khi xử lý. Thiết bị Honeywell được dán vào bên trong vỏ bằng băng keo hai mặt nghiêm trọng ở mức độ ngoài trời - nếu không phần còn lại của đống chỉ bị ném vào vỏ vỏ nơi trọng lực giữ nó. Giá treo được dán vào mặt sau bằng chất liệu silicon hoặc keo dán nhãn hiệu Goop. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời được gắn vào mặt trước của tế bào bằng một giá kẹp go-pro rất đẹp để bạn có thể điều chỉnh góc với mặt trời khi nó được treo. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời đã được dán bằng Goop vào giá đỡ.

Bước 4: Lập trình nó

Đây là kho phần mềm:

Có một thư viện cho thiết bị Honeywell này và nó dường như hoạt động tốt khi kết nối với máy tính nhưng ngay khi kiểm soát pin, nó đã bị lỗi. Vì vậy, chương trình chỉ cần tách giao tiếp UART để lấy dữ liệu và tổng kiểm tra nó. Để lấy dữ liệu ra khỏi thiết bị và vào điện thoại của bạn, yêu cầu các dịch vụ của ứng dụng Blynk. Nếu bạn chưa sử dụng Blynk trước khi nó chết, hệ thống IOT đơn giản yêu cầu lập trình tối thiểu và hoạt động mãi mãi mà không có vấn đề gì. Tôi đã có một số hệ thống Blynk IOT chạy trong nhiều năm trên điện thoại của những người không am hiểu về công nghệ mà không có vấn đề gì. Hệ thống yêu cầu bạn tải xuống ứng dụng Blynk và thiết lập tài khoản - tất cả đều miễn phí cho đến nay. Bạn phải thiết lập một chương trình mới trên điện thoại hỏi bạn đang sử dụng hệ thống nào (ESP 32) và cung cấp cho bạn một Khóa để bạn có thể gửi email cho chính mình khi thiết lập mã. Sau đó, bạn cần thiết lập một siêu biểu đồ lấy ba đầu vào từ các chân ảo Mức pin V4, V5 PM 2.5 và V6 PM10. Có rất nhiều hướng dẫn trên trang Blynk có thể giúp bạn hiểu rõ về nó nhưng nó rất đơn giản. Các thay đổi khác trong chương trình là chèn tên mạng wifi của bạn và mật khẩu. Đầu tiên, phần mềm bật bộ lấy mẫu và đợi 10 giây cho dữ liệu hạt và nếu ok sẽ gửi dữ liệu đó đến máy chủ Blynk, máy chủ này sau đó sẽ gửi dữ liệu đó đến điện thoại của bạn. Mã DONEPIN nâng cấp độ của pin trên TPL5111 để làm cho mọi thứ chuyển sang chế độ ngủ với bộ hẹn giờ bật. Điện áp của pin được lấy ra khỏi chân A13.

Bước 5: Sử dụng nó

Treo thiết bị này ở nơi mặt trời chiếu sáng và đủ gần để thiết bị nhận tín hiệu wifi của bạn để giao tiếp với máy chủ Blynk. Có một số thứ đáng ngạc nhiên gây ra các hạt nhỏ. Nướng! (https://www.instructables.com/id/Toast-Talker/) Ai biết? Tôi đoán rằng nghiên cứu mới nhất cho rằng các hạt bánh mì nướng xâm nhập vào não của bạn và gây ra chứng trầm cảm.

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30719959 Sự kỳ diệu của thống kê cho phép công bố rất nhiều mối tương quan nhưng quan hệ nhân quả thì khó chứng minh hơn một chút. Thiết bị gọn gàng này ít nhất sẽ cho phép bạn theo dõi vũ điệu của các hạt trong cuộc sống mà trước đây bạn chưa từng lo lắng. Việc sạc pin năng lượng mặt trời cần có nguồn cung cấp ánh nắng ổn định và tốt, điều này cũng sẽ giúp bạn giảm bớt chứng trầm cảm.