Sistema per il monitoraggio della qualità dell'aria per l'inquinamento da particolato: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

INTRODUZIONE:

1 In questo progetto mostro come costruire un rilevatore di particelle con visualizzazione dei dati, backup dei dati su scheda SD e IOT. Visivamente un display ad anello in neopixel indica la qualità dell'aria.

2 La qualità dell'aria è oggi una preoccupazione sempre più importante. ci sono sistemi per misurare il tasso di polvere ma sono molto costosi. Sul mercato sono presenti rilevatori di particelle a basso costo e di alta qualità, come dimostrato da alcuni studi.

per esempio:

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

3 Ho quindi deciso di realizzare un dispositivo in grado di misurare il numero di particelle per classi dimensionali (da 0,5µm a 10 µm), visivamente con una semplice visualizzazione del risultato (neo pixel ring), una visualizzazione più dettagliata su uno schermo TFT e un backup con data e ora su una scheda SD.

4 Inoltre ho aggiunto un modulo di comunicazione bluetooth per poter comunicare con un'applicazione Android e quindi pubblicare i risultati su un server IOT.

5 Il costo complessivo dell'insieme non supera i 60 €

Forniture

-Arduino uno R3

-Arduino proto scudo

-Schermo TFT ST7735

-Anello in neopixel 24 led

-Plantower PMS5003

-Modulo bluetooth HC-06

Passaggio 1: collegamento dei componenti

i diversi componenti sono collegati secondo lo schema sopra

Passaggio 2: libreria e programma Arduino

1 la biblioteca

per lo schermo TFT

github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

per il neo pixel ring

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

per la scheda SD

github.com/arduino-libraries/SD

2 lo schizzo di arduino

#include #include // Bibliothèque per l'I2C #include "RTClib.h" // Bibliothèque per il modulo RTC RTC_DS1307 RTC; #includere

// Quale pin dell'Arduino è connesso ai NeoPixel?

#define PIN 6 // Su Trinket o Gemma, suggerisci di cambiarlo in 1

// Quanti NeoPixel sono collegati ad Arduino?

#define NUMPIXELS 24 // Dimensione dell'anello NeoPixel popolare Adafruit_NeoPixel pixel (NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); uint32_t vert = pixels. Color(0, 250, 0); uint32_t arancione = pixel. Color(250, 250, 0); uint32_t rouge = pixels. Color(255, 0, 0);

SoftwareSerial pmsSerial(2, 3);

#define cs 10 #define dc 9 #define rst 8 // puoi anche collegarlo al reset di Arduino

#include // Libreria grafica principale

#include // Libreria specifica per l'hardware #include #include const int cs_sd=4; temperature int; // temps d'acquisizione double tempsInit; // inizializzazione del timer au démarrage du loop()

#se definito(_SAM3X8E_)

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

// Opzione 1: usa qualsiasi pin ma un po' più lentamente

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

// Opzione 2: deve utilizzare i pin SPI hardware

// (per UNO questo è sclk = 13 e sid = 11) e il pin 10 deve essere // un'uscita. Questo è molto più veloce - richiesto anche se si desidera // utilizzare la scheda microSD (vedere l'esempio di disegno dell'immagine) Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(cs, dc, rst); float nombre_leds=0; void setup() { Serial.begin(9600); // Inizializza il collegamento I2C Wire.begin(); // Inizializza il modulo RTC RTC.begin(); Serial.print("init SD"); ritardo(1000); if(!SD.begin(cs_sd)) //Condition vérifiant si la carte SD est présente dans l'appareil { Serial.print("Defaut SD"); Restituzione; } Serial.print("Carta SD OK");

Dati file = SD.open("donnees.txt", FILE_WRITE); // Ouvre le fichier "donnees.txt"

data.println(""); data.println("Acquisizione demolizione"); // Ecrit dans ce fichier data.close(); tft.initR(INITR_GREENTAB); // inizializza un chip ST7735S, tab nero Serial.println("init"); // il nostro output di debug tft.fillScreen(ST7735_BLACK); // la velocità di trasmissione del sensore è 9600 pmsSerial.begin(9600);

pixel.begin(); // INIZIALIZZA oggetto striscia NeoPixel (OBBLIGATORIO)

pixels.setBrightness(2);

}

struttura pms5003data {

uint16_t framelen; uint16_t pm10_standard, pm25_standard, pm100_standard; uint16_t pm10_env, pm25_env, pm100_env; uint16_t particelle_03um, particelle_05um, particelle_10um, particelle_25um, particelle_50um, particelle_100um; uint16_t non utilizzato; uint16_t checksum; };

struttura pms5003data dati; void loop() { pixels.clear(); // Imposta tutti i colori dei pixel su '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("nbre parti/ 0,1 l");

tft.setCursor(10, 17); tft.setTextColor(ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize(1); tft.setCursor(10, 17); tft.print("0.3um ");tft.print(data.particles_03um);tft.print(" ");

tft.setCursor(10, 29);

tft.setTextColor(ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize(1); tft.print("0.5um ");tft.print(data.particles_05um);tft.print(" ");

tft.setCursor(10, 41);

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

tft.setCursor(10, 53);

tft.setTextColor(ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize(1); tft.print("2.5um ");tft.print(data.particles_25um);tft.print(" ");

tft.setCursor(10, 65);

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

tft.setCursor(10, 77);

tft.setTextColor(ST7735_GREEN, ST7735_BLACK); tft.setTextSize(1); tft.print("10um");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("nbre parti/ 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 ("1µm "); Serial.print(data.particles_10um); Serial.print (" "); Serial.print ("25µm "); Serial.print(data.particles_25um); Serial.print (" "); Serial.print ("50µm "); Serial.print(data.particles_50um); Serial.print (" "); Serial.print ("100µm "); 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(arancione, 8, ((nombre_leds)-8)); } else if (nombre_leds>16) {

pixel.fill(vert, 0, 8); pixel.fill(arancione, 8, 8); pixels.fill(rouge, 16, ((nombre_leds)-16)); } else if (nombre_leds<=1) { pixels.fill(vert, 0, 1); } pixel.mostra(); // Invia i colori dei pixel aggiornati all'hardware.

// Definizione dati String PM03=String(data.particles_03um); String PM05=String(data.particles_05um); String PM10=String(data.particles_10um); String PM25=String(data.particles_25um); String PM50=String(data.particles_50um); String PM100=String(data.particles_100um); Stringa PMS10=Stringa(data.pm10_standard); Stringa PMS25=Stringa(data.pm25_standard); Stringa PMS100=Stringa(data.pm100_standard); Tempi stringa=Stringa(Tempi);

//Ecriture des données dans le fichier texte

File data=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; } // Legge un byte alla volta fino ad arrivare allo speciale byte iniziale '0x42' if (s->peek() != 0x42) { s->read(); restituire falso; }

// Ora leggi tutti i 32 byte

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

// prepara il checksum

for (uint8_t i=0; i<30; i++) { sum += buffer; }

/* debugging

for (uint8_t i=2; i<32; i++) { Serial.print("0x"); Serial.print(buffer, HEX); Serial.print(", "); } Serial.println(); */ // I dati arrivano in endian'd, questo li risolve in modo che funzioni su tutte le piattaforme uint16_t buffer_u16[15]; for (uint8_t i=0; i<15; i++) { buffer_u16 = buffer[2 + i*2 + 1]; buffer_u16 += (buffer[2 + i*2] << 8); }

// lo metto in una bella struttura:)

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

if (somma != data.checksum) {

Serial.println("Checksum fallito"); restituire falso; } // successo! restituire vero; }

//Converti le numéro de jour en jour /!\ la semaine begin un dimanche

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

// 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(datetime.year(), DEC); // heure String heure = ""; heure = Vers2Chiffres(datetime.hour())+ ":" + Vers2Chiffres(datetime.minute())+ ":" + Vers2Chiffres(datetime.second());

Serial.print(jour); Serial.print(" "); Serial.print(heure); //Serial.print(" "); File data=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);

ritardo (500);

}

//permet d'afficher les nombres sur deux chiffres

String Vers2Chiffres(byte numero) { String risultato = ""; if(nombre < 10) risultato = "0"; return risultato += String(nombre, DEC); }

Passaggio 3: programma MIT App Inventor 2

questo è il blocco di codice dell'inventore dell'app del MIT

Fase 4: IL RISULTATO

ecco il video del risultato