instructables ESP-01S Publishing Particulate Matter Sensor Pandhuan pangguna

Nerbitake Data Sensor Partikulat menyang Adafruit IO Kanthi Maker Pi Pico lan ESP-01S
dening kevinjwalters
Artikel iki nuduhake carane nerbitake data saka telung sensor prakara partikel murah menyang layanan Adafruit IO IoT nggunakake Cytron Maker Pi Pico sing mbukak program CircuitPython sing ngirim output sensor liwat Wi-Fi kanthi modul ESP-01S sing nganggo AT rmware.
WHO ngenali prakara partikel PM2.5 minangka salah sawijining risiko lingkungan paling gedhe kanggo kesehatan kanthi 99% pedunung donya manggon ing papan sing ora ditemtokake tingkat pedoman kualitas udara WHO ing taun 2019. Kira-kira 4.2 yuta kematian prematur disebabake iki. ing 2016.
Telung sensor partikulat sing ditampilake ing artikel iki yaiku:

Plantower PMS5003 nggunakake sambungan serial;

Sensirion SPS30 nggunakake i2c;
Omron B5W LD0101 karo output pulsa.

Sensor optik iki padha karo sing ditemokake ing salah sawijining jinis weker kumelun domestik nanging padha mati nalika nyoba ngetung partikel kanthi ukuran sing beda tinimbang mung weker ing konsentrasi ambang.
PMS5003 berbasis laser abang minangka sensor hobi sing umum digunakake lan bisa ditemokake ing sensor kualitas udara PurpleAir PA-II. SPS30 minangka sensor sing luwih anyar nggunakake prinsip sing padha lan bisa ditemokake ing sensor kualitas udara Clarity Node-S. Sensor B5W LD0101 berbasis LED inframerah nduweni antarmuka sing luwih primitif nanging migunani amarga kemampuane ndeteksi partikel sing luwih gedhe tinimbang 2.5 mikron - loro sensor liyane ora bisa ngukur kanthi andal.
Adafruit IO oers undakan gratis karo nomer winates saka feed lan dashboards - iki sucient kanggo project iki. Data tingkat gratis disimpen suwene 30 dina nanging data kasebut bisa didownload kanthi gampang.
Papan Maker Pi Pico ing artikel iki minangkaample Cytron dikirim menyang kula kanggo ngevaluasi. Siji-sijine bedane kanggo versi produksi yaiku tambahan komponen pasif kanggo debounce telung tombol.
Modul ESP-01S kamungkinan mbutuhake AT rmware upgrade. Iki minangka proses sing relatif rumit, ddly lan bisa uga mbutuhake wektu. Cytron ngedol modul karo AT rmware cocok ing.
Sensor Omron B5W LD0101 sayangé dihentikan dening pabrikan kanthi pesenan pungkasan ing Maret 2022.
Persediaan:

Cytron Maker Pi Pico – Digi-key | PiHut

ESP-01S - Papan Cytron dilengkapi ATrmware sing cocog.
ESP-01 USB adaptor / programmer karo tombol reset - Cytron.

Papan roti.
Kabel jumper wadon kanggo lanang, dawane minimal 20cm (8in).

Plantower PMS5003 nganggo kabel lan adaptor papan roti - Adafruit
utawa Plantower PMS5003 + Pimoroni breadboard adaptor - Pimoroni + Pimoroni

Sensirion SPS30 – Digi-key
- Sparkfun SPS30 JST-ZHR kabel kanggo 5 pin lanang - Digi-tombol
- Resistor 2x2.2k Kab.
Omron B5W LD0101 – Mouser
- Kabel Omron diterangake minangka sabuk (2JCIE-HARNESS-05) - Mouser
- 5 pin header lanang (kanggo ngganti kabel kanggo breadboard).
- klip solder - buaya (alligator) bisa digunakake minangka alternatif kanggo soldering.
- Resistor 2x4.7k Kab.
- Resistor 3x10k Kab.
- 0.1uF kapasitor.
- Daya baterei kanggo Omron B5W LD0101:
  - Wadah baterei 4AA kanggo baterei NiMH sing bisa diisi ulang (pilihan sing luwih apik).
  - utawa wadhah adonan 3AA kanggo baterei alkalin.
Paket daya USB bisa uga migunani yen sampeyan pengin mlayu metu saka sumber daya USB.

Langkah 1: Programmer USB kanggo Nganyari Lampu kilat ing ESP-01S

Modul ESP-01S ora mungkin teka karo AT rmware sing cocog kajaba saka Cytron. Cara paling gampang kanggo nganyari yaiku nggunakake desktop Windows utawa laptop kanthi adaptor USB sing bisa nulis awu lan duwe tombol reset.
Sayange, adaptor tanpa merek sing umum banget asring diterangake kaya "ESP-01 Programmer Adapter UART" ora duwe tombol utawa ngalih kanggo ngontrol iki. Video ing ndhuwur nuduhake carane iki bisa cepet mundur
karo sawetara ngalih improvised digawe saka loro kabel jumper lanang-kanggo-wadon Cut ing loro lan soldered dhateng lencana ing underside saka Papan programmer. Pendekatan alternatif kanggo nggunakake papan roti bisa dideleng ing Hackaday:
ESPHome ing Alur Kerja Windows ESP-01.
https://www.youtube.com/watch?v=wXXXgaePZX8

Langkah 2: Nganyari Firmware ing ESP-01S Nggunakake Windows

Program terminal kaya PuTTY bisa digunakake karo ESP-01 Programmer kanggo mriksa versi rmware. rmware ndadekake ESP8266 tumindak rada kaya modem karo printah inspirasi dening pesawat printah Hayes. AT + GMR AT + GMR printah nuduhake versi rmware.
AT+GMR
Versi AT:1.1.0.0(11 Mei 2016 18:09:56)
Versi SDK: 1.5.4 (baaeaebb)
wektu ngumpulake: Mei 20 2016 15:08:19
Cytron duwe pandhuan sing njlèntrèhaké carane aplikasi nganyari rmware nggunakake Espressif Flash Download Tool (Windows mung) ing GitHub: CytronTechnologies/esp-at-binaries. Cytron uga nyedhiyakake salinan binar rmware, Cytron_ESP- 01S_AT_Firmware_V2.2.0.bin.
Sawise upgrade sukses rmware anyar bakal dilaporake minangka versi 2.2.0.0
AT+GMR
Versi AT:2.2.0.0(b097cdf – ESP8266 – 17 Juni 2021 12:57:45)
Versi SDK: v3.4-22-g967752e2
wektu ngumpulake(6800286): 4 Agustus 2021 17:20:05
Versi bin: 2.2.0(Cytron_ESP-01S)
Program baris perintah sing disebut esptool kasedhiya minangka alternatif kanggo program ESP-8266S berbasis ESP01 lan bisa digunakake ing Linux utawa macOS.
rmware ing ESP-01S bisa dites ing Maker Pi Pico nggunakake Cytron's simpletest.py. Iki ngirim ping ICMP menyang layanan kondhang ing Internet saben 10 detik lan nuduhake wektu babak-trip (rtt) ing milidetik. Iki perlu secrets.py file karo SSID Wi-Fi (jeneng) lan sandhi - iki diterangake mengko ing artikel iki.
sing apikTHE BAD

Langkah 3: Nyambungake Sensor

Papan roti ukuran setengah digunakake kanggo nyambungake telung sensor lan ngawasi voltage saka papat baterei NiMH sing bisa diisi ulang. Foto resolusi dhuwur kalebu persiyapan lengkap ing ndhuwur lan langkah-langkah sabanjure nggambarake carane saben sensor bisa disambungake.
Ril daya ing breadboard powered saka Pi Pico karo

VBUS (5V) lan GND menyang ril daya ing sisih kiwa lan
3V3 lan GND ing sisih tengen.

Rel daya ditandhani karo garis abang sing cedhak kanggo rel positif lan biru kanggo rel negatif (utawa lemah). Ing papan roti ukuran lengkap (830 bolongan), iki bisa uga duwe rel ndhuwur sing ora disambungake karo rel ngisor.
Baterei mung digunakake kanggo nguwasani Omron B5W LD0101 sing mbutuhake volume stabil.tage. Daya USB saka komputer asring rame dadi ora cocog.

Langkah 4: Nyambungake Plantower PMS5003

Plantower PMS5003 mbutuhake daya 5V nanging antarmuka "gaya TTL" serial 3.3V aman. Sambungan saka
PMS5003 liwat papan breakout menyang Pi Pico yaiku:

VCC kanggo 5V (abang) liwat baris 6 kanggo 5V ril;
GND kanggo GND (ireng) liwat baris 5 kanggo GND;
SET kanggo EN (biru) liwat baris 1 kanggo GP2;
RX kanggo RX (putih) liwat baris 3 kanggo GP5;
TX kanggo TX (abu-abu) liwat baris 4 kanggo GP4;
RESET menyang RESET (ungu) liwat baris 2 kanggo GP3;
NC (ora nyambung);
NC

Lembar data kalebu bebaya babagan kasus logam.
Cangkang logam disambungake menyang GND supaya ati-ati aja nganti shorted [sic] karo bagean liyane saka sirkuit kajaba GND.
Komponen kasebut cenderung dikirim nganggo plastik biru fllm ing kasus kasebut kanggo nglindhungi permukaan saka goresan nanging iki ora kudu diandelake kanggo insulasi listrik.

Langkah 5: Nyambungake Sensirion SPS30

Sensirion SPS30 mbutuhake daya 5V nanging antarmuka i2c 3.3V aman. Komponen tambahan mung loro 2.2k resistor kanggo tumindak minangka pull-up kanggo bis i2c. Sambungan saka SPS30 menyang Pi Pico yaiku:

VDD (abang) kanggo 5V5V ril;
SDA (putih) kanggo GP0 (abu-abu) liwat baris 11 karo 2.2k resistor kanggo 3.3V ril;
SCL (ungu) kanggo GP1 (ungu) liwat baris 10 karo 2.2k resistor kanggo 3.3V ril;

SEL (ijo) kanggo GND;
GND (ireng) kanggo GND.

Konektor ing timbal bisa mbutuhake push tenan kanggo masang iku bener menyang SPS30.
SPS30 uga ndhukung antarmuka serial sing disaranake Sensirion ing lembar data.
Sawetara pertimbangan kudu digawe babagan panggunaan antarmuka I2C. I2C wiwitane dirancang kanggo nyambungake rong chip ing PCB. Nalika sensor disambungake menyang PCB utama liwat kabel, manungsa waé khusus kudu mbayar kanggo gangguan elektromagnetik lan crosstalk. Gunakake sakcepete (< 10 cm) lan/utawa kabel sambungan sing dilindhungi kanthi apik.
Disaranake nggunakake antarmuka UART tinimbang, yen bisa: iku luwih kuat marang gangguan elektromagnetik, utamané karo kabel sambungan dawa.
Ana uga bebaya babagan bagean logam saka kasus kasebut.
Elinga, ana sambungan listrik internal antarane pin GND (5) lan shielding logam. Tansah shielding logam iki electrically oating supaya sembarang sapunika unintended liwat sambungan internal iki. Yen iki dudu pilihan, ekualisasi potensial eksternal sing tepat antarane pin GND lan potensial apa wae sing disambungake menyang shielding prentah. Sembarang arus sanadyan sambungan antarane GND lan tameng logam bisa ngrusak prodhuk lan nuduhke resiko safety liwat overheating.

Langkah 6: Nyambungake Omron B5W LD0101

Kabel Omron ora dimaksudake kanggo nggunakake papan roti. Salah siji cara cepet kanggo ngowahi iku kanggo nggunakake breaboard kanggo Cut mati soket, copot kabel lan solder menyang limang pin pin header lanang. Klip buaya (alligator) bisa digunakake minangka pendekatan alternatif kanggo nyegah solder.
Omron B5W LD0101 mbutuhake sumber daya 5V ajeg. Loro output kasebut uga ana ing level 5V sing ora kompatibel karo input 3.3V Pi Pico. Ing ngarsane resistor ing Papan sensor nggampangake kanggo nyelehake iki menyang Nilai aman kanthi nambah resistor 4.7k kanggo lemah saben output. Resistor on-board didokumentasikan ing lembar data sing nggawe pendekatan sing cukup.
Sambungan saka B5W LD0101 menyang Pi Pico yaiku:

Vcc (abang) nganti 5V (abang) rel liwat baris 25;
OUT1 (kuning) kanggo GP10GP10 (kuning) liwat baris 24 karo 4.7k resistor kanggo GND;

GND (ireng) kanggo GND (ireng) liwat baris 23;
Vth (ijo) kanggo GP26GP26 (ijo) liwat baris 22 karo 0.1uF kapasitor kanggo GND;
OUT2 (oranye) kanggo GP11 (oranye) liwat baris 21 karo 4.7k resistor kanggo GND.

Ing GP12 (ijo) saka Pi Pico nyambung menyang baris 17 lan resistor 10k nyambungake baris 17 menyang baris 22.
Lembar data njlèntrèhaké kabutuhan sumber daya minangka:
Minimal 4.5V, khas 5.0V, maksimum 5.5V, ripple voltage kisaran 30mV utawa kurang dianjurake. Priksa manawa ora ana swara ing ngisor 300Hz. Con
rm ripple voltagNilai e nggunakake mesin nyata.
Telung baterei alkalin utawa papat sing bisa diisi ulang (NiMH) minangka cara paling gampang kanggo nyedhiyakake volume sing stabil lan stabil.tage saka watara 5V kanggo sensor. Paket daya USB bisa dadi pilihan sing ora apik amarga voltage biasane saka baterei litium nggunakake konverter buck-boost sing nggawe rame.
B5W LD0101 nggunakake konveksi kanggo aliran udara lan kudu diselehake kanthi tegak supaya bisa digunakake kanthi bener. A owah-owahan saka sumber voltage kamungkinan kanggo mengaruhi suhu saka mesin ingkang ndamel benter lan ow online gadhah. Suhu sekitar uga kudu duwe pengaruh.

Langkah 7: Ngawasi Baterei Kanthi Divider Potensial

Baterei voltage ngluwihi tingkat 3.3V saka input prosesor RP2040 Pi Pico kang. A divider potensial prasaja bisa nyuda vol ikitage dadi ing kisaran kasebut. Iki ngidini RP2040 ngukur tingkat baterei ing input analog (GP26 nganti GP28).
A Pasangan saka 10k resistor digunakake ing ndhuwur kanggo setengah voltage. Biasane kanggo ndeleng nilai sing luwih dhuwur digunakake kaya 100k kanggo nyilikake arus sing boroske. Sambungan kasebut yaiku:

B5W LD0101 Vcc (abang) kabel jumper kanggo baris 29 sisih kiwa;

10k resistor ing baris 29 antarane sisih kiwa lan tengen ing baris 29;
kabel jumper coklat kanggo Pi Pico GP27;
Resistor 10k saka sisih tengen baris 29 menyang rel GND sing cedhak.

GP28 ing Maker Pi Pico bisa digunakake minangka input analog, nanging amarga uga disambungake menyang piksel RGB sing bisa uga duwe pengaruh gedhe ing nilai lan bisa uga madhangi utawa ngganti yen input katon kaya protokol WS2812!

Langkah 8: Nginstal CircuitPython lan Program Penerbitan Data Sensor

Yen sampeyan ora ngerti CircuitPython, mula sampeyan kudu maca pandhuan Welcome to CircuitPython dhisik.

Instal pitung perpustakaan ing ngisor iki saka versi 7.x mbendel saka https://circuitpython.org/libraries menyang direktori lib ing drive CIRCUITPY:
1. adafruit_bus_device
2. adafruit_minimqtt
3. adafruit_io
4. adafruit_espatcontrol
5. adafruit_pm25
6. adafruit_requests.mpy
7. neopixel.mpy
Download rong perpustakaan ekstra iki menyang direktori lib kanthi ngeklik Simpen link minangka… ing files nang direktori utawa ing file:
1. adafruit_sps30 saka https://github.com/kevinjwalters/Adafruit_CircuitPython_SPS30
2. b5wld0101.py saka https://github.com/kevinjwalters/CircuitPython_B5WLD0101
Nggawe secrets.py file (ndeleng example ngisor) lan isi ing nilai.
Ngundhuh program menyang CIRCUITPY kanthi ngeklik Simpen link minangka… ing pmsensors_adafruitio.py

Ganti jeneng utawa mbusak code.py sing wis ana file ing CIRCUITPY banjur ganti jeneng pmsensors_adafruitio.py dadi code.py Iki file mbukak nalika CircuitPython interpreter miwiti utawa reloads.

# File iki kanggo nyimpen setelan rahasia, sandhi, lan token!
# Yen dilebokake ing kode, sampeyan duwe risiko nindakake informasi kasebut utawa nuduhake
rahasia = {
"ssid" : "INSERT-WIFI-NAME-HERE",
"sandi": "INSERT-WIFI-PASSWORD-HERE",
"aio_username" : "INSERT-ADAFRUIT-IO-USERNAME-HERE",
"aio_key" : "INSERT-ADAFRUIT-IO-APPLICATION-KEY-HERE"
# http://worldtimeapi.org/timezones
"zona wektu": "Amerika/New_York",
}
Versi sing digunakake kanggo proyek iki yaiku:
CircuitPython 7.0.0
CircuitPython library bundle adafruit-circuitpython-bundle-7.x-mpy-20211029.zip- versi sadurungé saka September/Oktober ora kudu digunakake minangka adafruit_espatcontrol
perpustakaan ana buggy lan setengah dianggo ing proses bingung.

Langkah 9: Setup IO Adafruit

Adafruit duwe akeh pandhuan babagan layanan Adafruit IO, sing paling relevan yaiku:
Sugeng rawuh ing Adafruit IO
Adafruit IO Dasar: Feed
Dasar IO Adafruit: Dasbor
Sawise sampeyan kenal karo feed lan dashboard, tindakake langkah iki.

Gawe akun Adafruit yen sampeyan durung duwe.
Gawe grup anyar sing diarani mpp-pm ing Feed
Gawe sangang feed ing grup anyar iki kanthi ngeklik tombol + Feed Anyar, jenenge:
1. b5wld0101-mentah-metu1
2. b5wld0101-mentah-metu2
3. b5wld0101-vcc
4. b5wld0101-vth
5. suhu CPU
6. pms5003-pm10-standar
7. pms5003-pm25-standar
8. sps30-pm10-standar
9. sps30-pm25-standar

Nggawe dashboard kanggo nilai kasebut, pamblokiran sing disaranake yaiku:
1. Telung blok Bagan Garis, siji kanggo saben sensor kanthi rong baris saben grafik.
2. Telung Gauge pamblokiran kanggo loro voltages lan suhu.

Langkah 10: Verifikasi Penerbitan Data

Kaca Monitor ing Pro file migunani kanggo verifikasi data tekan ing wektu nyata kanthi ndeleng Live Data file bagean. Program kasebut dadi biru piksel RGB sajrone 2-3 detik nalika ngirim data menyang Adafruit IO banjur bali menyang ijo.
Suhu saka RP2040 katon beda-beda ing antarane CPU sing beda-beda lan ora cocog karo suhu sekitar.
Yen iki ora bisa, ana sawetara perkara sing kudu dipriksa.

Yen piksel RGB tetep utawa yen data ora ditampa dening Adafruit IO banjur mriksa console serial USB kanggo output / kesalahan. Output numerik kanggo Mu ing konsol serial bakal nuduhake yen sensor bisa digunakake karo garis anyar sing dicithak saben 2-3 detik - deleng ing ngisor iki kanggo exampl output.
Bagean Kesalahan Langsung ing kaca Monitor kudu dipriksa yen data dikirim nanging ora katon.

Variabel debug ing program bisa disetel saka 0 nganti 5 kanggo ngontrol volume informasi debugging. Tingkat sing luwih dhuwur mateni printing tuple kanggo Mu.
Program simpletest.py minangka cara sing migunani kanggo mbuktekake sambungan Wi-Fi digawe lan konektivitas menyang Internet bisa digunakake kanggo traffc ICMP.
Priksa manawa sampeyan nggunakake versi paling anyar saka perpustakaan adafruit_espatcontrol.

LED biru Maker Pi Pico ing saben GPIO migunani banget kanggo ngrampungake visual kanthi cepetview saka negara GPIO. Kabeh GPIO sing disambungake bakal urip kajaba:
- GP26 bakal mati amarga vol smoothedtage (watara 500mV) kurang banget;
- GP12 bakal surem amarga iku ~ 15% sinyal PWM siklus tugas;
- GP5 bakal urip nanging bakal kedhip nalika data dikirim saka PMS5003;
- GP10 bakal mati nanging bakal kedhip amarga partikel cilik dideteksi dening B5W LD0101;
- GP11 bakal mati nanging bakal fl icker banget sok-sok kajaba sampeyan ana ing panggonan arang banget asap.

Output sing dimaksudake kanggo plotter ing Mu bakal katon kaya iki ing kamar:
(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)
Utawa kamar kanthi hawa sing luwih resik:
(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)
Enem nilai saben baris ing urutan yaiku:

PMS5003 PM1.0 lan PM2.5 (nilai integer);
SPS30 PM1.0 lan PM2.5;

B5W LD0101 mentahan OUT1 lan OUT2 counts.

Langkah 11: Nguji Sensor Nang Kanthi Mu lan Adafruit IO

Video ing ndhuwur nuduhake sensor sing bereaksi marang pertandhingan sing ditabuh kanggo madhangi dupa. Nilai puncak PM2.5 saka PMS5003 lan SPS30 yaiku 51 lan 21.5605. B5W LD0101 wis nemokake optik lan sayangé kena pengaruh lampu halogen tungsten sing digunakake kanggo video iki. Ana tingkat partikel sing luwih dhuwur ing udhara saka uji coba sadurunge.
Elinga medhot paket baterei nalika ora digunakake yen mesin ingkang ndamel benter B5W LD0101 bakal saluran batre.
https://www.youtube.com/watch?v=lg5e6KOiMnA

Langkah 12: Partikulat ing njaba ing Guy Fawkes Night

Guy Fawkes Night digandhengake karo bonfires lan mercon sing bisa nyumbang kanggo nambah polusi udara kanggo sore utawa loro. Bagan ing ndhuwur nuduhake telung sensor dipasang ing njaba sawise jam 7 bengi dina Jumuah 5 November 2021. Ora ana kembang api ing sacedhake nanging bisa dirungokake ing kadohan. Cathetan: skala fly beda-beda ing antarane telung grafik.
Data feed sing disimpen ing Adafruit IO nuduhake sensor sing ndeteksi udhara wis tingkat PM2.5 rada mundhak adhedhasar nomer 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
Puncak udakara udakara 46ug saben meter kubik sadurunge jam 11 bengi:
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
Ana spike cendhak ing panggenan liya ing data nalika sensor ana ing njaba. Iki bisa uga amarga wafts saka:

knalpot saka pemanasan pusat gas,
wong udud cedhak lan / utawa
mambu / asep saka masak.

Priksa cuaca sadurunge nyelehake elektronik sing katon ing njaba!

Langkah 13: Particulate Matter Nang Kanthi Masak

Bagan ing ndhuwur nuduhake kepriye reaksi sensor marang daging babi lan jamur sing digoreng ing pawon sing cedhak karo ekstraksi biasa-biasa wae. Sensor kasebut kira-kira 5m (16ft) saka hob. Cathetan: skala y beda-beda antarane telung denah.
Data feed sing disimpen ing Adafruit IO nuduhake sensor kanthi tingkat PM2.5 puncak singkat sekitar 93ug saben meter kubik adhedhasar nomer 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
Polutan bakal beda banget karo polutan saka rework. Iki mantan sing menarikample saka macem-macem sumber partikel ing udhara sing kita ambegan.

Langkah 14: Sensor Partikulat Umum

Data sing digambar ing ndhuwur yaiku saka sensor umum sing cedhak.

Ambegan London
- Gerakan Clarity Node-S
  - tbps
  - oss
  - rl
OpenAQ
- PurpleAir PA-II
  - sr
Jaringan Kualitas Udara London
- Kualitas referensi (Met One BAM 1020 lan liya-liyane)
  - FS
  - AS
  - TBR

Sensor tbps lan TBR meh padha karo lan digambarake kanthi grafik kanggo nuduhake korélasi antarane piranti sing adhedhasar SPS30 lan referensi sing ana ing cedhake. SPS30 katon ora diwaca kanthi cetha ing wayah sore tanggal 5 lan 6 Nopember nalika cukup kanggo nganggep yen kenaikan sore amarga kerja ulang. Iki bisa uga amarga bedane massa partikel amarga sensor sing digunakake kanggo artikel iki mung bisa ndeteksi volume lan kudu ngira kerapatan partikel kanggo ngasilake nilai ing mikrogram saben meter kubik.
PMS5003 ing PurpleAir PA-II katon akeh banget maca kanggo tingkat PM2.5 sing dhuwur adhedhasar wektu sing cendhak iki. Iki bisa cocog karo asil sing ditampilake ing kaca sadurunge utawa ana faktor liya sing nyebabake iki.
SPS30 lan PMS5003 ngasilake data partikel sing luwih gedhe tinimbang 2.5 mikron nanging kaca ing ngisor iki nuduhake kenapa iki kudu diwaspadai.

Langkah 15: Perbandingan Sensor - Ukuran Partikel

Grafik ing ndhuwur iku saka evaluasi Laboratorium selektivitas ukuran partikel saka sensor materi partikel murah optik dening Institut Meteorologi Finlandia. Telung sensor saben jinis diuji kanthi ukuran partikel sing beda-beda sing ditampilake ing sumbu x logaritma. Garis colored nuduhake nilai diwilang saka band ukuran partikel tartamtu adhedhasar output sensor, banding nuduhake distribusi. Telung nilai SPS30 ing ndhuwur 1 micron tumpang tindih banget, nggawe angel banget kanggo mbedakake.
Metrik umum kanggo partikel yaiku PM2.5 lan PM10. Nalika nomer ing jeneng nuduhake ukuran maksimum partikel Unit ing micrograms saben meter kubik. Sensor murah mung bisa ngukur diameter partikel (volume) lan kudu nggawe sawetara guess babagan Kapadhetan kanggo ngetung kemungkinan nilai PM2.5 lan PM10.
PMS5003 nggunakake nilai kerapatan konstan, Sensirion nggambarake pendekatan kepadatan kanggo SPS30 minangka:
Paling murah sensor PM ing pasar nganggep Kapadhetan massa pancet ing kalibrasi lan ngetung konsentrasi massa kanthi nikelaken count partikel dideteksi dening Kapadhetan massa iki. Asumsi iki mung bisa digunakake yen sensor ngukur jinis partikel siji (kayata, asap rokok), nanging nyatane kita nemokake macem-macem jinis partikel kanthi macem-macem sifat optik ing saben dinten, saka bledug omah 'berat' nganti partikel pembakaran 'cahya'. . Algoritma kepemilikan Sensirion nggunakake pendekatan sing luwih maju sing ngidini ngira-ngira konsentrasi massa, preduli saka jinis partikel sing diukur. Kajaba iku, pendekatan kasebut ngidini estimasi ukuran tong sampah sing bener.
Metrik PM nyakup kabeh partikel ing sangisore parameter ukuran, yaiku
PM1 + massa kabeh partikel antara 1.0 lan 2.5 mikron = PM2.5,
PM2.5 + massa kabeh partikel antarane 2.5 lan 10 mikron = PM10.
PMS5003 lan SPS30 ora bisa ndeteksi partikel ing tes laboratorium iki ing ndhuwur 2-3 mikron. Bisa uga bisa ndeteksi jinis partikel liyane sing ukurane luwih dhuwur.
B5W LD0101 katon dipercaya saka tes laboratorium iki kanggo ngukur PM10.

Langkah 16: Perbandingan Sensor - Desain

Pemanas Omron (100 ohm +/- 2% resistor!) Bisa dideleng yen sensor diuripake. Desain kasebut dibahas kanthi rinci ing Omron: Pangembangan sensor kualitas udara kanggo pembersih udara. Panganggone konveksi katon kasar nanging bisa dadi solusi linuwih sing luwih dhuwur dibandhingake karo komponen mekanik kaya kipas angin sing umure suda lan umure bisa dikurangi kanthi operasi ing lingkungan sing bledug. Kipas SPS30 katon dirancang supaya gampang diganti tanpa mbukak kasus kasebut. Model Plantower liyane nduweni fitur desain sing padha.
Kabeh telu saka sensor bakal rawan kanggo efek saka asor relatif dhuwur sing sayangé erroneously mundhak ing nilai PM.
Sensor kualitas referensi sing disertifikasi (daftar DEFRA UK) sing ngawasi partikel ora nggunakake pendekatan optik kanggo pangukuran. The Met One BAM 1020 dianggo dening

misahake lan discarding partikel luwih gedhe saka watesan ukuran saka s onlineample,
dadi panas udhara kanggo ngontrol / nyuda kelembapan relatif,

depositing partikel ing bagean anyar saka tape brous terus lan
banjur ngukur atenuasi sumber radiasi beta dening partikel akumulasi ing tape kanggo ngetung perkiraan apik saka massa total partikel.

Teknik umum liyane yaiku Tapered Element Oscillating Microbalance (TEOM) sing nyimpen partikel ing lter sing bisa diganti ing ujung bebas tabung tapered sing ana ing ujung liyane. Pangukuran sing akurat saka frekuensi osilasi tabung resonansi alami ngidini tambahan massa cilik partikel bisa diitung saka variasi frekuensi cilik. Pendekatan iki cocok kanggo nggawe nilai PM tingkat sing luwih dhuwur.

Langkah 17: Terusake

Sawise sampeyan nyiyapake sensor lan nerbitake data menyang Adafruit IO, ing ngisor iki sawetara ide liyane sing kudu ditliti:

Tes saben kamar ing omah sampeyan liwat wektu sing nyathet kegiatan lan ventilasi. Tes omah nalika sampeyan lagi masak. Tes barbeque.
Gunakake telung tombol ing Maker Pi Pico. Iki disambungake menyang GP20, GP21 lan GP22 sing sengaja ditinggalake kanggo ngidini panggunaan tombol.

Yen sampeyan manggon ing cedhak stasiun pemantauan kualitas udara umum mbandhingake data sampeyan.
Nambah tampilan kanggo nggunakake dirawuhi nuduhake nilai sensor. SSD1306 cilik, ordable lan gampang kanggo nambah / digunakake ing CircuitPython. Waca Instructables: Lemah Kelembapan Sensing
Kanthi Maker Pi Pico kanggo mantanample saka sawijining nggunakake.

Neliti perpustakaan MQTT kanggo ndeleng apa kabeh data sensor bisa dikirim ing siji kumpulan. Iki kudu luwih efisien.
Integrasi ing sawetara cara karo IKEA Vindriktning Sensor Kualitas Udara mandiri.
- Konektivitas MQTT Soren Beye kanggo Ikea VINDRIKTNING nuduhake carane nambah ESP8266 menyang sensor lan ngenali partikel partikel (bledug) sensor minangka "kubik PM1006-kaya".
- Proyèk majeng bakal ngganti PCB utama karo Papan adhedhasar ESP32-S2 karo sensor lingkungan digital ekstra kanggo nggawe Wi-Fi-aktif, piranti adhedhasar CircuitPython.
- Piranti iki dibahas ing Forum Asisten Ngarep: Sensor Kualitas Udara IKEA Vindriktning.
- LaskaKit ngasilake PCB panggantos basis ESP32 kanggo sensor supaya gampang digunakake karo ESPHome.

Sinau efek saka macem-macem sumber voltage ing kisaran sing diijini kanggo sensor. Iki bisa uga ngganti kacepetan penggemar utawa suhu pemanas sing mengaruhi asil.
Gawe pager tahan cuaca lan satwa kanthi desain sing ati-ati kanggo sensor mlebu, outlet lan aliran udara liwat sensor. Payung sing dipasang ing pager digunakake kanggo nglindhungi elektronik sing mbukak lan mbukak kanggo nglumpukake data ing akhir minggu kanggo artikel iki.

Proyek sing gegandhengan:

Costas Vav: Sensor Kualitas Udara Portable
Pimoroni: Stasiun kualitas udara ruangan karo Enviro+ lan Luftdaten
Instructables: Nggunakake Pimoroni Enviro+ FeatherWing Kanthi Adafruit Feather NRF52840 Express - ing
Enviro + FeatherWing kalebu konektor kanggo PMS5003. SPS30 bisa digunakake karo pin i2c lan ana mung cukup pin kanggo nggunakake B5W LD0101 uga.
nRF52840 ora ndhukung Wi-Fi supaya iki ora bisa digunakake ing dhewe kanggo nerbitaké data liwat Internet.
Sinau Adafruit: Sensor Kualitas Udara 3D Printed Enclosure. - nggunakake Adafruit Feather M4 karo basis ESP32 Airlift FeatherWing lan PMS5003.
Sinau Adafruit: Quickstart IoT - Raspberry Pi Pico RP2040 kanthi WiFi - nggunakake papan breakout Adafruit AirLift berbasis ESP32.
GitHub: CytronTechnologies/MAKER-PI-PICO ExampKode/CircuitPython/IoT – exampkode le kanggo Adafruit IO, Blynk lan Thinkspeak.
Cytron: Pemantauan Udara Nggunakake Ponsel - nggunakake tameng Arduino berbasis ESP8266 kanggo ngirim data saka
Sensor partikel Honeywell HPM32322550 menyang Blynk, ora dibutuhake telpon (pinter).

Sensor penengah, luwih larang nanging kanthi kemampuan sing luwih apik kanggo ndeteksi ukuran partikel sing luwih gedhe:

Sistem Piera IPS-7100
Alphasense OPC-N3 lan OPC-R2

Wacan luwih lanjut:

Sensor
- Institut Meteorologi Finlandia: Evaluasi laboratorium selektivitas ukuran partikel sensor materi partikel murah optik (Mei 2020)
- Gough Lui: Review, Teardown: Plantower PMS5003 Laser Particulate Monitor Sensor kalebu perbandingan karo Sensirion SPS30.
- Karl Koerner: Cara Mbukak lan Ngresiki Sensor Udara PMS 5003
- Met One Instruments, Inc., BAM-1020 EPA TSA Training Video (YouTube) – nuduhake apa sing ana ing njero lan cara kerjane.
- CITRIS Research Exchange: Sean Wihera (Gerakan Kejelasan) Dhiskusi (YouTube) - Dhiskusi kalebu rincian sensor Node-S sing nggunakake Sensirion SPS30.
Legislasi lan Organisasi sing melu kualitas udara
- Peraturan Standar Kualitas Udara 2010 (Inggris)
- Pedoman Polusi Udara Organisasi Kesehatan Dunia (WHO).
- British Lung Foundation - Kualitas Udara (PM2.5 lan NO2)
Riset
- Imperial College London: Terusan Polusi Udara Indoor-Outdoor (YouTube)
- Bocah-bocah sekolah dhasar ngumpulake data kualitas udara nggunakake tas ransel ing London ing taun 2019:
  - Dyson: Nelusuri polusi ing roto sekolah. Breathe London (YouTube)
  - King's College London: Kelompok Riset Lingkungan: Sinau Wearables Breathe London
- Jurnal Atmosfer: Polusi Udara Dalam Ruangan saka Kompor Perumahan: Nliti Banjir Partikulat menyang Omah-omah sajrone Panggunaan Nyata-Donya
News lan Blogs
- The Economist: Langit tengah wengi - Pemanasan omah batu bara ing Polandia nyebabake polusi sing nyebar (Januari 2021)
- NPR AS: Papan perlindungan ing njero ora bisa nglindhungi sampeyan saka bebaya asap liar?
- Reuters: Partai wis rampung: Diwali ninggalake Delhi wheezing ing hawa sing ora sehat
- Blog Pimoroni: Wengi Paling Polusi Taun (ing Inggris)
- Gerakan Kejelasan: Asap Api Liar, Kesehatan Masyarakat, lan Keadilan Lingkungan: Luwih apik
- Pengambilan Keputusan karo Pemantauan Udara (YouTube) - presentasi lan diskusi babagan kualitas udara ing AS sisih kulon utamane sekitar 2020 asap FIre liar.
- Wali: Udhara sing reged mengaruhi 97% omah ing Inggris, data nuduhake
Particulate Monitoring lan data warehousing
- Walanda Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (Institut Nasional Kesehatan Masyarakat lan Lingkungan): Vuurwerkexperiment (Eksperimen Kembang Api) 2018-2019
- Google: Dalan demi dalan: Kepiye carane kita ngepetake kualitas udara ing Eropa - dalan view mobil ngumpulake partikel partikel lan data gas polutan.London Air Quality Network
- Breathe London - jaringan kanggo nambahake Jaringan Kualitas Udara London kanthi "sensor kualitas udara sing bisa diatur, gampang dipasang lan njaga kanggo sapa wae", saiki nggunakake Clarity Movement Node-S.
- Kedutaan Besar AS ing Beijing ngawasi partikel (Twitter)
- Indeks Kualitas Udara Dunia - ngumpulake data saka macem-macem sumber kanthi peta views lan data sajarah.
- Sensor.Community (sadurungé dikenal minangka Luftdaten) - "nggawe donya panggonan sing luwih apik liwat masyarakat mimpin, data lingkungan mbukak".
Pustaka Software
- Bugs Software ing Perpustakaan Sensor Particulate Matter - adafruit_pm25 nandhang sangsara paling sethithik salah sawijining masalah sing diterangake sing mbutuhake pangecualian kanggo diwaca () kanggo serial (UART).
Kursus
- HarvardX: Polusi udara partikel (YouTube) - video limang menit saka kursus singkat EdX: Energy Within Environmental Constraints

Deteksi lan weker kritis safety paling apik kanggo peralatan komersial saka supplier sing duwe reputasi.
https://www.youtube.com/watch?v=A5R8osNXGyo
Nerbitake Data Sensor Particulate Matter menyang Adafruit IO Kanthi Maker Pi Pico lan ESP-01S:

Dokumen / Sumber Daya

Instructables ESP-01S Publishing Particulate Matter Sensor [pdf] Pandhuan pangguna
ESP-01S Publishing Particulate Matter Sensor, ESP-01S, Publishing Particulate Matter Sensor, Particulate Matter Sensor, Matter Sensor

Referensi

Manual pangguna

ESP-01S Publishing Particulate Matter Sensor