instructables ESP-01S Cyhoeddi Canllaw Defnyddiwr Synhwyrydd Mater Gronynnol

Cyhoeddi Data Synhwyrydd Mater Gronynnol i Adafruit IO Gyda Gwneuthurwr Pi Pico ac ESP-01S
gan kevinjwalters
Mae'r erthygl hon yn dangos sut i gyhoeddi data o dri synhwyrydd mater gronynnol cost isel i wasanaeth Adafruit IO IoT gan ddefnyddio'r Cytron Maker Pi Pico sy'n rhedeg rhaglen CircuitPython sy'n trosglwyddo allbynnau'r synwyryddion dros Wi-Fi gyda modiwl ESP-01S yn rhedeg AT rmware.
Mae Sefydliad Iechyd y Byd yn nodi mater gronynnol PM2.5 fel un o'r risgiau amgylcheddol mwyaf i iechyd gyda 99% o boblogaeth y byd yn byw mewn mannau lle na fodlonwyd lefelau canllawiau ansawdd aer Sefydliad Iechyd y Byd yn 2019. Mae'n amcangyfrif bod hyn wedi achosi 4.2 miliwn o farwolaethau cynamserol. yn 2016.
Y tri synhwyrydd mater gronynnol a ddangosir yn yr erthygl hon yw:

y Plantower PMS5003 gan ddefnyddio cysylltiad cyfresol;

y Sensirion SPS30 gan ddefnyddio i2c;
yr Omron B5W LD0101 gydag allbynnau pwls.

Mae'r synwyryddion optegol hyn yn debyg i'r rhai a geir mewn un math o larwm mwg domestig ond maent yn marw yn eu hymgais i gyfrif gronynnau o feintiau amrywiol yn hytrach na larwm ar grynodiad trothwy yn unig.
Mae'r PMS5003 coch sy'n seiliedig ar laser yn synhwyrydd hobiist a ddefnyddir yn gyffredin a gellir ei ddarganfod yn synhwyrydd ansawdd aer PurpleAir PA-II. Mae'r SPS30 yn synhwyrydd mwy diweddar sy'n defnyddio'r un egwyddor a gellir ei ddarganfod yn synhwyrydd ansawdd aer Clarity Node-S. Mae gan y synhwyrydd B5W LD0101 LED isgoch ryngwyneb mwy cyntefig ond mae'n ddefnyddiol ar gyfer ei allu i ganfod gronynnau mwy na 2.5 micron - ni all y ddau synhwyrydd arall fesur y rhain yn ddibynadwy.
Mae Adafruit IO yn cynnig haen am ddim gyda nifer gyfyngedig o borthiant a dangosfyrddau - mae'r rhain yn ddigon ar gyfer y prosiect hwn. Mae'r data haen rhad ac am ddim yn cael ei gadw am 30 diwrnod ond mae'n hawdd lawrlwytho'r data.
Mae bwrdd Maker Pi Pico yn yr erthygl hon felample Cytron yn garedig wedi anfon ataf i werthuso. Yr unig wahaniaeth i'r fersiwn cynhyrchu yw ychwanegu cydrannau goddefol i ddatgymalu'r tri botwm.
Mae'n debygol y bydd angen uwchraddio rmware AT ar y modiwl ESP-01S. Mae hon yn broses gymharol gymhleth, ddly a gall gymryd llawer o amser. Mae Cytron yn gwerthu'r modiwl gyda'r rmware AT priodol arno.
Yn anffodus, mae synhwyrydd Omron B5W LD0101 yn cael ei derfynu gan y gwneuthurwr gyda'r archebion diwethaf ym mis Mawrth 2022.
Cyflenwadau:

Gwneuthurwr Cytron Pi Pico – Digi-key | PiHut

ESP-01S - Daw bwrdd Cytron ag ATrmware priodol.
Addasydd / rhaglennydd USB ESP-01 gyda botwm ailosod - Cytron.

Bwrdd bara.
Gwifrau siwmper benywaidd i wrywaidd, efallai 20cm (8 modfedd) o hyd o leiaf.

Plantower PMS5003 gydag addasydd cebl a bwrdd bara - Adafruit
neu Plantower PMS5003 + Addasydd bwrdd bara Pimoroni - Pimoroni + Pimoroni

Synhwyriad SPS30 – Digi-key
- Cebl Sparkfun SPS30 JST-ZHR i 5 pin gwrywaidd – Digi-key
- Gwrthyddion 2x 2.2k.
Omron B5W LD0101 – Llygoden Fawr
- Cebl Omron wedi'i ddisgrifio fel harnais (2JCIE-HARNESS-05) - Llygoden
- Pennawd gwrywaidd 5 pin (ar gyfer addasu cebl i fwrdd bara).
- sodr – gallai clipiau crocodeil (aligator) weithio fel dewis amgen i sodro.
- Gwrthyddion 2x 4.7k.
- Gwrthyddion 3x 10k.
- 0.1uF cynhwysydd.
- Pŵer batri ar gyfer Omron B5W LD0101:
  - Deiliad batri 4AA ar gyfer batris NiMH y gellir eu hailwefru (gwell dewis).
  - neu ddeiliad cytew 3AA ar gyfer batris alcalïaidd.
Gall pecyn pŵer USB fod yn ddefnyddiol os ydych chi am redeg y tu allan i ffwrdd o ffynhonnell pŵer USB.

Cam 1: Rhaglennydd USB ar gyfer Diweddaru Flash ar yr ESP-01S

Mae'r modiwl ESP-01S yn annhebygol o ddod â rmware AT priodol arno oni bai ei fod gan Cytron. Y ffordd hawsaf i'w diweddaru yw defnyddio bwrdd gwaith Windows neu liniadur gydag addasydd USB sy'n galluogi ysgrifennu'r lludw ac sydd â botwm ailosod.
Yn anffodus, nid oes gan addasydd di-frand cyffredin iawn a ddisgrifir yn aml fel rhywbeth fel “Addasydd Rhaglennydd ESP-01 UART” fotymau na switshis i reoli'r rhain. Mae'r fideo uchod yn dangos sut y gellir ôl-osod hwn yn gyflym
gyda rhai switshis byrfyfyr wedi'u gwneud o ddwy wifren siwmper gwrywaidd-i-benyw wedi'u torri'n ddwy a'u sodro ar y pinnau ar ochr isaf y bwrdd rhaglennydd. Gellir gweld dull amgen o wneud hyn gan ddefnyddio bwrdd bara yn Hackaday:
ESPHome ar Llif Gwaith Windows ESP-01.
https://www.youtube.com/watch?v=wXXXgaePZX8

Cam 2: Diweddaru Firmware ar ESP-01S Defnyddio Windows

Gellir defnyddio rhaglen derfynell fel PuTTY gyda'r Rhaglennydd ESP-01 i wirio'r fersiwn rmware. Mae'r rmware yn gwneud i'r ESP8266 weithredu ychydig fel modem gyda gorchmynion wedi'u hysbrydoli gan set orchymyn Hayes. Mae'r gorchymyn AT + GMR AT + GMR yn dangos y fersiwn rmware.
AT+GMR
Fersiwn AT: 1.1.0.0 (Mai 11 2016 18:09:56)
Fersiwn SDK: 1.5.4 (baaeaebb)
amser llunio: 20 Mai 2016 15:08:19
Mae gan Cytron ganllaw sy'n disgrifio sut i gymhwyso'r diweddariad rmware gan ddefnyddio Offeryn Lawrlwytho Fflach Espressif (Windows yn unig) ar GitHub: CytronTechnologies/esp-at-binaries. Mae Cytron hefyd yn darparu copi o'r rmware binary, Cytron_ESP- 01S_AT_Firmware_V2.2.0.bin.
Ar ôl uwchraddio llwyddiannus bydd y rmware newydd yn cael ei adrodd fel fersiwn 2.2.0.0
AT+GMR
Fersiwn AT:2.2.0.0(b097cdf – ESP8266 – Mehefin 17 2021 12:57:45)
Fersiwn SDK: v3.4-22-g967752e2
amser llunio (6800286): Awst 4 2021 17:20:05
Fersiwn bin: 2.2.0 (Cytron_ESP-01S)
Mae rhaglen llinell orchymyn o'r enw esptool ar gael fel dewis arall ar gyfer rhaglennu'r ESP-8266S sy'n seiliedig ar ESP01 a gellid ei defnyddio ar Linux neu macOS.
Gellir profi'r rmware ar yr ESP-01S ar y Maker Pi Pico gan ddefnyddio simpletest.py Cytron. Mae hyn yn anfon ping ICMP i wasanaeth adnabyddus ar y Rhyngrwyd bob 10 eiliad ac yn dangos yr amser taith gron (rtt) mewn milieiliadau. Mae angen secrets.py ar hyn file gyda'r SSID Wi-Fi (enw) a chyfrinair - disgrifir hyn yn ddiweddarach yn yr erthygl hon.
Y DAY DRWG

Cam 3: Cysylltu'r Synwyryddion

Defnyddiwyd bwrdd bara hanner maint i gysylltu'r tri synhwyrydd ac i fonitro'r cyfainttage o'r pedwar batris NiMH y gellir eu hailwefru. Mae llun cydraniad uchel wedi'i gynnwys o'r gosodiad cyflawn uchod ac mae'r camau nesaf yn disgrifio sut y gellir cysylltu pob synhwyrydd.
Mae'r rheiliau pŵer ar y bwrdd bara yn cael eu pweru o'r Pi Pico gyda

VBUS (5V) a GND i'r rheiliau pŵer ar yr ochr chwith a
3V3 a GND i'r ochr dde.

Mae'r rheiliau pŵer wedi'u marcio â llinell goch gyfagos ar gyfer rheilffyrdd cadarnhaol a glas ar gyfer rheilffyrdd negyddol (neu ddaear). Ar fwrdd bara maint llawn (830 twll) efallai y bydd gan y rhain set uchaf o reiliau nad ydynt wedi'u cysylltu â'r set waelod o reiliau.
Dim ond i bweru'r Omron B5W LD0101 y defnyddir y batris sydd angen cyfaint cysontage. Mae'r pŵer USB o gyfrifiadur yn aml yn swnllyd gan ei wneud yn anaddas.

Cam 4: Cysylltu'r Planhigion PMS5003

Mae angen pŵer 5003V ar y Plantower PMS5 ond mae ei ryngwyneb cyfresol “arddull TTL” yn 3.3V yn ddiogel. Mae'r cysylltiadau o'r
PMS5003 trwy fwrdd ymneilltuo i'r Pi Pico yw:

VCC i 5V (coch) trwy reilffordd rhes 6 i 5V;
GND i GND (du) trwy res 5 i GND;
GOSOD i EN (glas) trwy res 1 i GP2;
RX i RX (gwyn) drwy res 3 i GP5;
TX i TX (llwyd) trwy res 4 i GP4;
AILOSOD i AILOSOD (porffor) trwy res 2 i GP3;
NC (ddim yn gysylltiedig);
CC.

Mae'r daflen ddata yn cynnwys rhybudd am y cas metel.
Mae plisgyn metel wedi'i gysylltu â'r GND felly byddwch yn ofalus i beidio â gadael iddo fyrhau [sic] gyda rhannau eraill y gylched ac eithrio GND.
Mae'r gydran yn tueddu i anfon gyda fllm plastig glas ar y cas i amddiffyn yr wyneb rhag crafiadau ond ni ddylid dibynnu ar hyn ar gyfer inswleiddio trydanol.

Cam 5: Cysylltu'r Sensirion SPS30

Mae angen pŵer 30V ar y Sensirion SPS5 ond mae ei ryngwyneb i2c yn 3.3V yn ddiogel. Yr unig gydrannau ychwanegol yw dau wrthydd 2.2k i weithredu fel pull-ups ar gyfer y bws i2c. Y cysylltiadau o'r SPS30 i'r Pi Pico yw:

VDD (coch) i 5V5V rheilffordd;
SDA (gwyn) i GP0 (llwyd) trwy res 11 gyda gwrthydd 2.2k i reilffordd 3.3V;
SCL (porffor) i GP1 (porffor) drwy rhes 10 gyda gwrthydd 2.2k i 3.3V rheilffyrdd;

SEL (gwyrdd) i GND;
GND (du) i GND.

Efallai y bydd angen gwthio cadarn ar y cysylltydd ar y dennyn i'w fewnosod yn iawn i'r SPS30.
Mae'r SPS30 hefyd yn cefnogi rhyngwyneb cyfresol y mae Sensirion yn ei argymell yn y daflen ddata.
Dylid ystyried y defnydd o ryngwyneb I2C. Dyluniwyd I2C yn wreiddiol i gysylltu dau sglodyn ar PCB. Pan fydd y synhwyrydd wedi'i gysylltu â'r prif PCB trwy gebl, rhaid rhoi sylw arbennig i ymyrraeth electromagnetig a crosstalk. Defnyddiwch geblau cysylltu mor fyr â phosibl (< 10 cm) a/neu geblau cysylltu wedi'u cysgodi'n dda.
Rydym yn argymell defnyddio'r rhyngwyneb UART yn lle hynny, pryd bynnag y bo modd: mae'n fwy cadarn yn erbyn ymyrraeth electromagnetig, yn enwedig gyda cheblau cysylltiad hir.
Mae rhybudd hefyd am rannau metel yr achos.
Sylwch, mae cysylltiad trydanol mewnol rhwng pin GND (5) a cysgodi metel. Cadwch y metel hwn yn cysgodi yn drydanol er mwyn osgoi unrhyw geryntau anfwriadol trwy'r cysylltiad mewnol hwn. Os nad yw hyn yn opsiwn, mae angen cydraddoli potensial allanol priodol rhwng pin GND ac unrhyw botensial sy'n gysylltiedig â'r cysgodi. Gall unrhyw gerrynt trwy'r cysylltiad rhwng GND a gorchuddio metel niweidio'r cynnyrch a pheri risg diogelwch trwy orboethi.

Cam 6: Cysylltu'r Omron B5W LD0101

Nid yw'r cebl Omron wedi'i fwriadu i'w ddefnyddio gyda bwrdd bara. Un ffordd gyflym o'i drosi i ddefnydd bwrdd torri yw torri'r soced i ffwrdd, stripio'r gwifrau a'u sodro i hyd pum pin o binnau pennawd gwrywaidd. Gellid defnyddio clipiau crocodeil (aligator) fel dull amgen i osgoi sodro.
Mae angen cyflenwad pŵer cyson 5V ar yr Omron B0101W LD5. Mae ei ddau allbwn hefyd ar lefel 5V sy'n anghydnaws â mewnbynnau 3.3V Pi Pico. Mae presenoldeb gwrthyddion ar y bwrdd synhwyrydd yn ei gwneud hi'n hawdd gollwng hwn i werth diogel trwy ychwanegu gwrthydd 4.7k at y ddaear fesul allbwn. Mae'r gwrthyddion ar y cwch wedi'u dogfennu yn y daflen ddata sy'n gwneud hwn yn ddull rhesymol.
Y cysylltiadau o'r B5W LD0101 i'r Pi Pico yw:

Rheilffordd Vcc (coch) i 5V (coch) trwy res 25;
OUT1 (melyn) i GP10GP10 (melyn) trwy res 24 gyda gwrthydd 4.7k i GND;

GND (du) i GND (du) trwy res 23;
Vth (gwyrdd) i GP26GP26 (gwyrdd) trwy res 22 gyda chynhwysydd 0.1uF i GND;
OUT2 (oren) i GP11 (oren) trwy res 21 gyda gwrthydd 4.7k i GND.

Mae'r GP12 (gwyrdd) o'r Pi Mae Pico yn cysylltu â rhes 17 ac mae gwrthydd 10k yn cysylltu rhes 17 â rhes 22.
Mae'r daflen ddata yn disgrifio'r gofyniad cyflenwad pŵer fel:
Isafswm 4.5V, 5.0V nodweddiadol, uchafswm 5.5V, ripple voltagArgymhellir ystod e 30mV neu lai. Sicrhewch nad oes sŵn o dan 300Hz. Con
rm y crychdonni a ganiateir cyftage gwerth defnyddio peiriant gwirioneddol.
Tri batris alcalïaidd neu bedwar y gellir eu hailwefru (NiMH) yw'r ffordd hawsaf o ddarparu cyfeintiau cyson, sefydlogtage o tua 5V i'r synhwyrydd. Mae pecyn pŵer USB yn debygol o fod yn ddewis gwael oherwydd bod y cyftagMae e fel arfer yn dod o fatri lithiwm gan ddefnyddio trawsnewidydd hwb sy'n ei wneud yn swnllyd.
Mae'r B5W LD0101 yn defnyddio darfudiad ar gyfer ei lif aer a rhaid ei osod yn unionsyth i weithio'n gywir. Newid cyflenwad cyftage yn debygol o effeithio ar dymheredd y gwresogydd a'r aer cysylltiedig ow. Rhaid i dymheredd amgylchynol hefyd gael effaith.

Cam 7: Monitro Batri Gyda Rhannwr Posibl

Mae'r batri cyftage yn rhagori ar lefel 3.3V mewnbynnau prosesydd RP2040 Pi Pico. Gall rhannwr potensial syml leihau'r cyftage i fod o fewn yr ystod honno. Mae hyn yn caniatáu i'r RP2040 fesur lefel y batri ar fewnbwn analog (GP26 i GP28).
Defnyddiwyd pâr o wrthyddion 10k uchod i haneru'r cyfainttage. Mae'n gyffredin gweld gwerthoedd uwch yn cael eu defnyddio fel 100k i leihau'r cerrynt sy'n cael ei wastraffu. Y cysylltiadau yw:

Gwifren siwmper B5W LD0101 Vcc (coch) i res 29 ochr chwith;

Gwrthydd 10k ar res 29 rhwng ochr chwith ac ochr dde ar res 29;
Gwifren siwmper frown i Pi Pico GP27;
Gwrthydd 10k o ochr dde rhes 29 i reilffordd GND gerllaw.

Gellir defnyddio GP28 ar y Maker Pi Pico fel mewnbwn analog ond gan ei fod hefyd wedi'i gysylltu â'r picsel RGB a allai gael effaith anhygoel ar y gwerth a gall hyd yn oed oleuo neu newid os yw'r mewnbwn yn edrych fel protocol WS2812!

Cam 8: Gosod Rhaglen Cyhoeddi Data CircuitPython a Synhwyrydd

Os nad ydych chi'n gyfarwydd â CircuitPython yna mae'n werth darllen canllaw Welcome to CircuitPython yn gyntaf.

Gosodwch y saith llyfrgell ganlynol o'r fersiwn 7.x bwndel o https://circuitpython.org/libraries i mewn i'r cyfeiriadur lib ar y gyriant CIRCUITPY:
1. adafruit_bus_device
2. adafruit_minimqtt
3. adafruit_io
4. adafruit_espatcontrol
5. adfruit_pm25
6. adafruit_requests.mpy
7. neopixel.mpy
Lawrlwythwch y ddwy lyfrgell ychwanegol hyn i'r cyfeiriadur lib trwy glicio Save link as… ar y files y tu mewn i'r cyfeiriadur neu ar y file:
1. adafruit_sps30 o https://github.com/kevinjwalters/Adafruit_CircuitPython_SPS30
2. b5wld0101.py o https://github.com/kevinjwalters/CircuitPython_B5WLD0101
Creu'r secrets.py file (gweler cynampisod) a llenwi'r gwerthoedd.
Lawrlwythwch y rhaglen i CIRCUITPY trwy glicio Save link as… ar pmsensors_adafruitio.py

Ail-enwi neu ddileu unrhyw code.py presennol file ar CIRCUITPY yna ailenwi'r pmsensors_adafruitio.py i code.py Hyn file yn cael ei redeg pan fydd dehonglydd CircuitPython yn cychwyn neu'n ail-lwytho.

# Y ffeil hon yw lle rydych chi'n cadw gosodiadau cyfrinachol, cyfrineiriau a thocynnau!
# Os byddwch yn eu rhoi yn y cod rydych mewn perygl o ymrwymo'r wybodaeth honno neu ei rhannu
cyfrinachau = {
“ssid” : “NODWCH-WIFI-NAME-YMA”,
“cyfrinair” : “NODWCH-WIFI-PASSWORD-YMA”,
“aio_username” : “INSERT-ADAFRUIT-IO-USERNAME-HERE”,
“aio_key” : “INSERT-ADAFRUIT-IO-APPLICATION-key-YMA”
# http://worldtimeapi.org/timezones
“parth amser” : “America/New_York”,
}
Y fersiynau a ddefnyddiwyd ar gyfer y prosiect hwn oedd:
CircuitPython 7.0.0
Ni ddylid defnyddio bwndel llyfrgell CircuitPython adafruit-circuitpython-bundle-7.x-mpy-20211029.zip- fersiynau cynharach o Medi/Hydref fel y adafruit_espatcontrol
llyfrgell yn bygi a hanner yn gweithio mewn modd dryslyd.

Cam 9: Adafruit IO Setup

Mae gan Adafruit lawer o ganllawiau ar eu gwasanaeth Adafruit IO, y rhai mwyaf perthnasol yw:
Croeso i Adafruit IO
Adafruit IO Basics: Feeds
Adafruit IO Basics: Dangosfyrddau
Unwaith y byddwch chi'n gyfarwydd â ffrydiau a dangosfyrddau, dilynwch y camau hyn.

Crëwch gyfrif Adafruit os nad oes gennych un yn barod.
Gwnewch grŵp newydd o'r enw mpp-pm o dan Feeds
Gwnewch naw porthiant yn y grŵp newydd hwn trwy glicio ar + botwm Porthiant Newydd, yr enwau yw:
1. b5wld0101-amrwd-allan1
2. b5wld0101-amrwd-allan2
3. b5wld0101-vcc
4. b5wld0101-vth
5. cpu-tymheredd
6. pms5003-pm10-safonol
7. pms5003-pm25-safonol
8. sps30-pm10-safonol
9. sps30-pm25-safonol

Gwnewch ddangosfwrdd ar gyfer y gwerthoedd hyn, y blociau a awgrymir yw:
1. Tri bloc Siart Llinell, un ar gyfer pob synhwyrydd gyda dwy linell fesul siart.
2. Tri bloc mesur ar gyfer y ddwy gyfroltages a thymheredd.

Cam 10: Dilysu Cyhoeddi Data

Mae'r dudalen Monitor o dan Pro file yn ddefnyddiol i wirio bod data yn cyrraedd mewn amser real trwy edrych ar y Data Byw file adran. Mae'r rhaglen yn troi'r picsel RGB yn las am 2-3 eiliad pan fydd yn anfon y data i Adafruit IO ac yna'n dychwelyd i wyrdd.
Mae'n ymddangos bod y tymheredd o'r RP2040 yn amrywio'n fawr rhwng gwahanol CPUs ac mae'n annhebygol o gyd-fynd â'r tymheredd amgylchynol.
Os nad yw hyn yn gweithio yna dyma ychydig o bethau i'w gwirio.

Os yw'r picsel RGB yn aros am neu os nad yw Adafruit IO yn derbyn data, yna gwiriwch y consol cyfresol USB am allbwn / gwallau. Bydd yr allbwn rhifiadol ar gyfer Mu ar y consol cyfresol yn dangos a yw'r synwyryddion yn gweithio gyda llinellau newydd yn cael eu hargraffu bob 2-3 eiliad - gweler isod am exampallbwn le.
Mae'n werth gwirio'r adran Gwallau Byw ar y dudalen Monitor a yw data'n cael ei anfon ond ddim yn ymddangos.

Gellir gosod y newidyn dadfygio yn y rhaglen o 0 i 5 i reoli maint y wybodaeth dadfygio. Mae lefelau uwch yn analluogi'r argraffu tuple ar gyfer Mu.
Mae'r rhaglen simpletest.py yn ffordd ddefnyddiol o brofi bod cysylltiad Wi-Fi yn cael ei wneud a bod cysylltedd â'r Rhyngrwyd yn gweithio ar gyfer traffig ICMP.
Sicrhewch eich bod yn defnyddio fersiwn diweddar o'r llyfrgell adafruit_espatcontrol.

Mae LEDs glas y Maker Pi Pico ar bob GPIO yn ddefnyddiol iawn ar gyfer cael golwg weledol drosoddview o dalaith GPIO. Bydd yr holl GPIO cysylltiedig ymlaen ac eithrio:
- Bydd GP26 i ffwrdd oherwydd bod y gyfrol wedi'i llyfnutage (tua 500mV) yn rhy isel;
- Bydd GP12 yn ddim oherwydd ei fod yn signal PWM cylch dyletswydd ~ 15%;
- Bydd GP5 ymlaen ond bydd yn crynu wrth i ddata gael ei anfon o'r PMS5003;
- Bydd GP10 yn offbut yn crynu wrth i ronynnau bach gael eu canfod gan y B5W LD0101;
- Bydd GP11 i ffwrdd ond bydd yn fflachio'n achlysurol iawn oni bai eich bod mewn lle eithriadol o fyglyd.

Bydd yr allbwn a fwriedir ar gyfer y plotiwr yn Mu yn edrych rhywbeth fel hyn mewn ystafell:
(5,8,4.59262,4.87098,3.85349,0.0)
(6,8,4.94409,5.24264,1.86861,0.0)
(6,9,5.1649,5.47553,1.74829,0.0)
(5,9,5.26246,5.57675,3.05601,0.0)
(6,9,5.29442,5.60881,0.940312,0.0)
(6,11,5.37061,5.68804,1.0508,0.0)
Neu ystafell gydag aer glanach:
(0,1,1.00923,1.06722,0.0,0.0)
(1,2,0.968609,1.02427,0.726928,0.0)
(1,2,0.965873,1.02137,1.17203,0.0)
(0,1,0.943569,0.997789,1.47817,0.0)
(0,1,0.929474,0.982884,0.0,0.0)
(0,1,0.939308,0.993282,0.0,0.0)
Y chwe gwerth fesul llinell mewn trefn yw:

PMS5003 PM1.0 a PM2.5 (gwerthoedd cyfanrif);
SPS30 PM1.0 a PM2.5;

Mae B5W LD0101 OUT1 ac OUT2 amrwd yn cyfrif.

Cam 11: Profi'r Synwyryddion Y Tu Mewn Gyda Mu ac Adafruit IO

Mae'r fideo uchod yn dangos y synwyryddion yn ymateb i gêm yn cael ei tharo i oleuo'r ffon arogldarth. Gwerthoedd brig PM2.5 o'r PMS5003 a SPS30 yw 51 a 21.5605, yn y drefn honno. Mae'r B5W LD0101 wedi dadorchuddio opteg ac yn cael ei effeithio'n anffodus gan y goleuadau halogen twngsten a ddefnyddir ar gyfer y fideo hwn. Mae lefel uwch o ronynnau yn yr aer o rediad prawf blaenorol.
Cofiwch ddatgysylltu'r pecyn batri pan na chaiff ei ddefnyddio fel arall bydd gwresogydd B5W LD0101 yn draenio'r batris.
https://www.youtube.com/watch?v=lg5e6KOiMnA

Cam 12: Mater Gronynnol y Tu Allan ar Noson Guto Ffowc

Mae Noson Guto Ffowc yn gysylltiedig â choelcerthi a thân gwyllt a all gyfrannu at gynnydd mewn llygredd aer am noson neu ddwy. Mae'r siartiau uchod yn dangos y tri synhwyrydd yn cael eu gosod y tu allan ychydig ar ôl 7pm ddydd Gwener 5 Tachwedd 2021. Nid oedd unrhyw dân gwyllt yn yr ardal gyfagos ond roedd modd eu clywed yn y pellter. Sylwch: mae'r raddfa hedfan yn amrywio rhwng y tri siart.
Mae'r data porthiant sy'n cael ei storio yn Adafruit IO yn dangos bod gan y synwyryddion sy'n canfod yr aer lefel ychydig yn uwch o PM2.5 yn seiliedig ar y niferoedd SPS30:
2021/11/05 7:08:24PM 13.0941
2021/11/05 7:07:56PM 13.5417
2021/11/05 7:07:28PM 3.28779
2021/11/05 7:06:40PM 1.85779
Yr uchafbwynt oedd tua 46ug y metr ciwbig ychydig cyn 11pm:
2021/11/05 10:55:49PM 46.1837
2021/11/05 10:55:21PM 45.8853
2021/11/05 10:54:53PM 46.0842
2021/11/05 10:54:26PM 44.8476
Mae pigau byr mewn mannau eraill yn y data pan oedd y synwyryddion y tu allan. Gallai'r rhain fod oherwydd wafftiau o:

gwacáu o wres canolog nwy,
pobl yn ysmygu gerllaw a/neu
arogleuon/mygdarth o goginio.

Gwiriwch y tywydd cyn rhoi electroneg agored y tu allan!

Cam 13: Mater Gronynnol Y Tu Mewn Gyda Choginio

Mae'r siartiau uchod yn dangos sut mae'r synwyryddion yn ymateb i gig moch a madarch sy'n cael eu ffrio mewn cegin gyfagos gan dynnu'n ysgafn. Roedd y synwyryddion tua 5m (16 troedfedd) o'r hob. Nodyn: mae graddfa y yn amrywio rhwng y tri siart.
Mae'r data porthiant sy'n cael ei storio yn Adafruit IO yn dangos y synwyryddion gyda lefel PM2.5 brig byr o tua 93ug fesul metr ciwbig yn seiliedig ar y niferoedd SPS30:
2021/11/07 8:33:52PM 79.6601
2021/11/07 8:33:24PM 87.386
2021/11/07 8:32:58PM 93.3676
2021/11/07 8:32:31PM 86.294
Bydd y llygryddion yn wahanol iawn i'r rhai o ail-weithiau. Mae hwn yn gyn ddiddorolampffynonellau amrywiol o ddeunydd gronynnol yn yr aer yr ydym yn ei anadlu.

Cam 14: Synwyryddion Mater Gronynnol Cyhoeddus

Daw'r data sydd wedi'i graffio uchod o synwyryddion cyhoeddus cyfagos.

Anadlwch Llundain
- Symudiad Eglurder Nod-S
  - llwy fwrdd
  - oss
  - rl
OpenAQ
- PurpleAir PA-II
  - sr
Rhwydwaith Ansawdd Aer Llundain
- Ansawdd cyfeirio (Met One BAM 1020 ac eraill)
  - FS
  - AS
  - TBR

Mae'r synwyryddion tbps a TBR bron wedi'u cydleoli ac yn cael eu graffio gyda'i gilydd i ddangos y gydberthynas rhwng y ddyfais SPS30 a'r un cyfeirio gerllaw. Mae'n ymddangos bod y SPS30 yn tan-ddarllen yn sylweddol ar nosweithiau'r 5ed a'r 6ed o Dachwedd pan mae'n rhesymol tybio bod y cynnydd gyda'r hwyr oherwydd ail-waith. Gallai hyn fod oherwydd y gwahaniaeth ym màs y gronynnau gan fod y synwyryddion a ddefnyddir ar gyfer yr erthygl hon ond yn gallu canfod cyfaint ac mae angen iddynt ddyfalu dwysedd y gronynnau i gynhyrchu gwerthoedd mewn microgramau fesul metr ciwbig.
Mae'n ymddangos bod y PMS5003 yn y PurpleAir PA-II yn gor-ddarllen yn sylweddol ar gyfer unrhyw lefelau PM2.5 uwch yn seiliedig ar y cyfnod byr hwn. Gallai hyn gyd-fynd â'r canlyniadau a ddangosir ar y tudalennau blaenorol neu gallai fod ffactorau eraill gerllaw yn achosi hyn.
Mae'r SPS30 a PMS5003 yn cynhyrchu data ar gyfer gronynnau mwy na 2.5 micron ond mae'r tudalennau canlynol yn dangos pam y dylid trin hyn yn ofalus.

Cam 15: Cymharu Synwyryddion – Maint Gronynnau

Daw'r graffiau uchod o werthusiad Labordy o ddetholusrwydd maint gronynnau synwyryddion deunydd gronynnol cost isel optegol gan Sefydliad Meteorolegol y Ffindir. Profwyd tri synhwyrydd o bob math gyda meintiau gronynnau gwahanol yn cael eu dangos ar yr echelin x logarithmig. Mae'r llinellau lliw yn nodi gwerthoedd cyfrifedig bandiau maint gronynnau penodol yn seiliedig ar allbynnau'r synhwyrydd, mae'r band yn dangos y dosbarthiad. Mae'r tri gwerth SPS30 uwchlaw 1 micron yn gorgyffwrdd yn drwm gan eu gwneud yn anodd iawn gwahaniaethu rhyngddynt.
Y metrigau cyffredin ar gyfer gronynnau yw PM2.5 a PM10. Tra bod y rhif yn yr enw yn cyfeirio at uchafswm maint y gronyn mae'r unedau mewn microgramau fesul metr ciwbig. Dim ond diamedr gronynnau (cyfaint) y gall y synwyryddion rhad ac mae'n rhaid iddynt wneud rhai dyfalu ynghylch dwysedd i gyfrifo'r gwerthoedd PM2.5 a PM10 tebygol.
Mae'r PMS5003 yn defnyddio gwerth dwysedd cyson, mae Sensirion yn disgrifio eu dull dwysedd ar gyfer yr SPS30 fel:
Mae'r rhan fwyaf o synwyryddion PM cost isel ar y farchnad yn rhagdybio dwysedd màs cyson mewn graddnodi ac yn cyfrifo'r crynodiad màs trwy luosi'r cyfrif gronynnau a ganfyddir â'r dwysedd màs hwn. Mae'r rhagdybiaeth hon yn gweithio dim ond os yw'r synhwyrydd yn mesur un math o ronyn (er enghraifft, mwg tybaco), ond mewn gwirionedd mae gennym lawer o wahanol fathau o ronynnau gyda llawer o wahanol briodweddau optegol mewn bywyd bob dydd, o lwch tŷ 'trwm' i ronynnau hylosgi 'ysgafn'. . Mae algorithmau perchnogol Sensirion yn defnyddio dull datblygedig sy'n caniatáu amcangyfrif cywir o'r crynhoad màs, waeth beth fo'r math o ronyn a fesurir. Yn ogystal, mae dull o'r fath yn galluogi amcangyfrif cywir o faint y biniau.
Mae'r metrigau PM yn cwmpasu'r holl ronynnau o dan y paramedr maint, h.y
PM1 + màs yr holl ronynnau rhwng 1.0 a 2.5 micron = PM2.5,
PM2.5 + màs yr holl ronynnau rhwng 2.5 a 10 micron = PM10.
Nid yw'r PMS5003 a SPS30 yn gallu canfod y gronynnau yn y prawf labordy hwn uwchlaw 2-3 micron. Mae'n bosibl y gallant ganfod mathau eraill o ronynnau sydd uwchlaw'r maint hwn.
Mae'r B5W LD0101 yn edrych yn gredadwy o'r prawf labordy hwn ar gyfer mesur PM10.

Cam 16: Cymharu Synwyryddion – Dyluniad

Gellir gweld y gwresogydd Omron (gwrthydd 100 ohm +/- 2%!) os caiff y synhwyrydd ei droi wyneb i waered. Trafodir y dyluniad yn fanwl yn Omron: Datblygu synhwyrydd ansawdd aer ar gyfer puriffer aer. Mae'r defnydd o ddarfudiad yn ymddangos yn amrwd ond gall fod yn ddatrysiad dibynadwyedd uwch o'i gymharu â chydran fecanyddol fel ffan sydd ag oes nite ac oes y gellir ei leihau trwy weithredu mewn amgylchedd llychlyd. Mae'n ymddangos bod y gefnogwr SPS30 wedi'i ddylunio i fod yn hawdd ei ailosod heb agor yr achos. Mae gan fodelau Plantower eraill yr un nodwedd ddylunio.
Bydd pob un o'r tri synhwyrydd yn agored i effeithiau lleithder cymharol uchel sy'n anffodus yn cynyddu'r gwerthoedd PM ar gam.
Nid yw'r synwyryddion ansawdd cyfeirio ardystiedig (rhestr DEFRA y DU) sy'n monitro mater gronynnol yn defnyddio dull optegol ar gyfer mesur. Mae'r Met One BAM 1020 yn gweithio erbyn

gwahanu a thaflu'r gronynnau sy'n fwy na'r terfyn maint o'r aer sample,
gwresogi'r aer i reoli / lleihau'r lleithder cymharol,

adneuo'r gronynnau ar adran newydd o dâp brous parhaus a
yna mesur gwanhad ffynhonnell ymbelydredd beta gan y gronynnau cronedig ar y tâp i gyfrifo amcangyfrif da o gyfanswm màs y gronynnau.

Techneg gyffredin arall yw'r Microbalans Osgiliad Elfen Tapro (TEOM) sy'n dyddodi gronynnau ar lter y gellir ei ailosod ar ben rhydd tiwb taprog sy'n cael ei xed yn y pen arall. Mae mesuriad cywir o amledd osgiliad y tiwb sy'n atseinio'n naturiol yn caniatáu i fàs bach ychwanegol y gronynnau gael ei gyfrifo o'r amrywiad bychan mewn amlder. Mae'r dull hwn yn addas ar gyfer creu gwerthoedd PM cyfradd uwch.

Cam 17: Mynd Ymhellach

Unwaith y byddwch wedi gosod eich synwyryddion ac yn cyhoeddi data i Adafruit IO, dyma rai syniadau eraill i'w harchwilio:

Profwch bob ystafell yn eich cartref dros amser gan nodi'r gweithgaredd a'r awyru. Profwch eich cartref pan fyddwch chi'n coginio. Profwch farbeciw.
Defnyddiwch y tri botwm ar y Maker Pi Pico. Mae'r rhain wedi'u cysylltu â GP20, GP21 a GP22 a adawyd yn fwriadol heb eu defnyddio i ganiatáu ar gyfer defnyddio botwm.

Os ydych yn byw ger gorsaf monitro ansawdd aer cyhoeddus, cymharwch eich data ag ef.
Ychwanegu arddangosfa ar gyfer defnydd mynych yn dangos gwerthoedd synhwyrydd. Mae'r SSD1306 yn fach, yn orddiadwy ac yn hawdd ei ychwanegu / defnyddio yn CircuitPython. Gweler yr Instructables: Synhwyro Lleithder Pridd
Gyda'r Gwneuthurwr Pi Pico ar gyfer cynample o'i ddefnydd.

Archwiliwch y llyfrgell MQTT i weld a ellir anfon yr holl ddata synhwyrydd mewn un swp. Dylai hyn fod yn fwy effeithiol.
Integreiddio mewn rhyw ffordd gyda Synhwyrydd Ansawdd Aer IKEA Vindriktning annibynnol.
- Mae cysylltedd MQTT Soren Beye ar gyfer yr Ikea VINDRIKTNING yn dangos sut i ychwanegu ESP8266 i'r synhwyrydd ac yn nodi'r synhwyrydd mater gronynnol (llwch) fel “Cubic PM1006-like”.
- Prosiect datblygedig fyddai disodli'r prif PCB gyda bwrdd seiliedig ar ESP32-S2 gyda synwyryddion amgylcheddol digidol ychwanegol i greu dyfais Wi-Fi, wedi'i seilio ar CircuitPython.
- Trafodir y ddyfais hon ar Fforwm Cynorthwywyr Cartref: Synhwyrydd Ansawdd Aer IKEA Vindriktning.
- Mae LaskaKit yn cynhyrchu PCB newydd yn seiliedig ar ESP32 ar gyfer y synhwyrydd i ganiatáu iddo gael ei ddefnyddio'n hawdd gydag ESPhome.

Astudiwch effeithiau amrywio'r cyflenwad cyftage o fewn yr ystodau a ganiateir ar gyfer y synwyryddion. Gallai hyn newid cyflymder y gefnogwr neu dymheredd y gwresogydd gan effeithio ar y canlyniadau.
Adeiladwch loc sy'n atal y tywydd a bywyd gwyllt gyda dyluniad gofalus ar gyfer mewnfa aer, allfa a llif aer heibio synwyryddion. Defnyddiwyd ymbarél wedi'i dapio i reilen i amddiffyn yr electroneg agored, agored ar gyfer casglu data dros y penwythnos ar gyfer yr erthygl hon.

Prosiectau Cysylltiedig:

Costas Vav: Synhwyrydd Ansawdd Aer Cludadwy
Pimoroni: Gorsaf ansawdd aer awyr agored gydag Enviro+ a Luftdaten
Cyfarwyddiadau: Defnyddio'r Pimoroni Enviro+ Adenydd Plu Gyda Phlu Adafruit NRF52840 Express - y
Mae Enviro+ FeatherWing yn cynnwys cysylltydd ar gyfer y PMS5003. Gellir defnyddio'r SPS30 gyda phinnau i2c ac mae tua digon o binnau i ddefnyddio'r B5W LD0101 hefyd.
Nid yw'r nRF52840 yn cefnogi Wi-Fi felly ni ellir ei ddefnyddio ar ei ben ei hun i gyhoeddi data dros y Rhyngrwyd.
Adafruit Learn: Amgaead 3D Argraffedig Synhwyrydd Ansawdd Aer . – yn defnyddio'r Adafruit Feather M4 gydag Airlift FeatherWing yn seiliedig ar ESP32 a PMS5003.
Adafruit Learn: Quickstart IoT - Raspberry Pi Pico RP2040 gyda WiFi - yn defnyddio bwrdd torri allan Adafruit AirLift wedi'i seilio ar ESP32.
GitHub: Technolegau Cytron/MAKER-PI-PICO Example Code/CircuitPython/IoT – example code ar gyfer Adafruit IO, Blynk a Thinkspeak.
Cytron: Monitro Aer gan Ddefnyddio Ffôn Symudol - yn defnyddio tarian Arduino wedi'i seilio ar ESP8266 i anfon data o
Synhwyrydd mater gronynnol Honeywell HPM32322550 i Blynk, nid oes angen ffôn (clyfar).

Synwyryddion canolradd, yn ddrutach ond gyda gwell gallu i ganfod meintiau gronynnau mwy:

Systemau Piera IPS-7100
Alphasense OPC-N3 ac OPC-R2

Darllen Pellach:

Synwyryddion
- Sefydliad Meteorolegol y Ffindir: Gwerthusiad labordy o ddetholusrwydd maint gronynnau synwyryddion deunydd gronynnol cost isel optegol (Mai 2020)
- Gough Lui: Parview, Teardown: Mae Synhwyrydd Monitro Gronynnol Laser Plantower PMS5003 yn cynnwys cymhariaeth â Sensirion SPS30.
- Karl Koerner: Sut i Agor a Glanhau Synhwyrydd Aer PMS 5003
- Met One Instruments, Inc., BAM-1020 Fideo Hyfforddi TSA EPA (YouTube) - yn dangos beth sydd y tu mewn a sut mae'n gweithio.
- Cyfnewidfa Ymchwil CITRIS: Sgwrs Sean Wihera (Mudiad Eglurder) (YouTube) – sgwrs gan gynnwys manylion am y synhwyrydd Node-S sy’n defnyddio’r Sensirion SPS30.
Deddfwriaeth a Sefydliadau sy'n ymwneud ag ansawdd aer
- Rheoliadau Safonau Ansawdd Aer 2010 (DU)
- Canllawiau Llygredd Aer Sefydliad Iechyd y Byd (WHO).
- Sefydliad Prydeinig yr Ysgyfaint – Ansawdd Aer (PM2.5 a NO2)
Ymchwil
- Coleg Imperial Llundain: Y Continwwm Llygredd Aer Dan Do-Awyr Agored (YouTube)
- Plant ysgol gynradd yn casglu data ansawdd aer gan ddefnyddio bagiau cefn yn Llundain yn 2019:
  - Dyson: Olrhain llygredd ar y daith i'r ysgol. Anadlu Llundain (YouTube)
  - Coleg y Brenin Llundain: Grŵp Ymchwil Amgylcheddol: The Breathe London Wearables Study
- Atmosphere Journal: Llygredd Aer Dan Do o Stofiau Preswyl: Archwilio'r Llifogydd o Fater Gronynnol i Gartrefi yn ystod Defnydd Go Iawn yn y Byd
Newyddion a Blogiau
- The Economist: Awyr ganol nos – mae gwresogi cartref glo-coch Gwlad Pwyl yn creu llygredd eang (Ionawr 2021)
- NPR UD: Efallai na fydd cysgodi y tu mewn yn eich amddiffyn rhag peryglon mwg gwyllt?
- Reuters: Y blaid drosodd: Diwali yn gadael Delhi yn gwichian mewn aer peryglus afiach
- Blog Pimoroni: Noson Mwyaf Llygredig y Flwyddyn (yn y DU)
- Symudiad Eglurder: Mwg TÂN Gwyllt, Iechyd y Cyhoedd, a Chyfiawnder Amgylcheddol: Gwell
- Gwneud Penderfyniadau gyda Monitro Aer (YouTube) – cyflwyniad a thrafodaeth ar ansawdd aer gorllewin yr UD yn enwedig o gwmpas mwg tanau gwyllt 2020.
- Gwarcheidwad: Mae aer budr yn effeithio ar 97% o gartrefi’r DU, dengys data
Monitro Gronynnol a chadw data
- Rijksinstituut yr Iseldiroedd voor Volksgezondheid en Milieu (Sefydliad Cenedlaethol Iechyd y Cyhoedd a'r Amgylchedd): Arbrawf Vuurwerk (Arbrawf Tân Gwyllt) 2018-2019
- Google: Stryd wrth stryd: Sut rydym yn mapio ansawdd aer yn Ewrop – stryd view ceir casglu deunydd gronynnol a data nwy llygrydd.London Air Quality Network
- Breathe London – rhwydwaith i ategu Rhwydwaith Ansawdd Aer Llundain â “synwyryddion ansawdd aer ordadwy, hawdd eu gosod a’u cynnal i unrhyw un”, sy’n defnyddio’r Clarity Movement Node-S ar hyn o bryd.
- Llysgenhadaeth yr Unol Daleithiau yn monitro deunydd gronynnol Beijing (Twitter)
- Mynegai Ansawdd Aer y Byd – yn casglu data o lawer o ffynonellau gwahanol gyda map views a data hanesyddol.
- Sensor.Community (a elwid gynt yn Luftdaten) – “gwneud y byd yn lle gwell trwy ddata amgylcheddol agored a yrrir gan y gymuned”.
Llyfrgelloedd Meddalwedd
- Bygiau Meddalwedd mewn Llyfrgell Synwyryddion Mater Gronynnol – mae'r adafruit_pm25 yn dioddef o o leiaf un o'r materion a ddisgrifiwyd sy'n golygu bod angen ymdrin ag eithriadau o amgylch read() ar gyfer cyfresol (UART).
Cyrsiau
- HarvardX: Llygredd aer mater gronynnol (YouTube) – fideo pum munud o’r cwrs byr EdX: Energy Within Environmental Constraints

Mae'n well gadael larymau a larymau sy'n hanfodol i ddiogelwch i offer masnachol gan gyflenwyr ag enw da.
https://www.youtube.com/watch?v=A5R8osNXGyo
Cyhoeddi Data Synhwyrydd Mater Gronynnol i Adafruit IO Gyda Gwneuthurwr Pi Pico ac ESP-01S:

Dogfennau / Adnoddau

instructables ESP-01S Cyhoeddi Synhwyrydd Mater Gronynnol [pdfCanllaw Defnyddiwr
Synhwyrydd Mater Gronynnol Cyhoeddi ESP-01S, ESP-01S, Synhwyrydd Cyhoeddi Mater Gronynnol, Synhwyrydd Mater Gronynnol, Synhwyrydd Mater

Cyfeiriadau

Llawlyfr Defnyddiwr

Synhwyrydd Mater Gronynnol Cyhoeddi ESP-01S