Instructables ESP-01S Publishing Sensor Particulate Matter User Guide

Објавување податоци од сензорот за честички на Adafruit IO со Maker Pi Pico и ESP-01S
од Кевинџволтерс
Оваа статија покажува како да објавувате податоци од три евтини сензори за честички на услугата Adafruit IO IoT со користење на Cytron Maker Pico што работи на програма CircuitPython која ги пренесува излезите на сензорите преку Wi-Fi со модул ESP-01S што работи AT rmware.
СЗО ги идентификува честичките PM2.5 како еден од најголемите еколошки ризици за здравјето, бидејќи 99% од светската популација живее на места каде што нивоата на упатствата за квалитетот на воздухот на СЗО не беа исполнети во 2019 година. Проценува дека 4.2 милиони предвремени смртни случаи биле предизвикани од ова во 2016 година.
Трите сензори за честички прикажани во овој напис се:

Plantower PMS5003 користејќи сериска врска;

Sensirion SPS30 користејќи i2c;
Omron B5W LD0101 со импулсни излези.

Овие оптички сензори се слични на оние што се наоѓаат во еден тип на аларм за чад во домот, но тие умираат во обидот да бројат честички со различна големина, а не само да алармираат при праг на концентрација.
Црвениот ласерски PMS5003 е најчесто користен сензор за хоби и може да се најде во сензорот за квалитет на воздухот PurpleAir PA-II. SPS30 е понов сензор кој го користи истиот принцип и може да се најде во сензорот за квалитет на воздухот Clarity Node-S. Сензорот B5W LD0101 базиран на инфрацрвена LED има попримитивен интерфејс, но е корисен поради неговата способност да детектира честички поголеми од 2.5 микрони - другите два сензори не можат со сигурност да ги измерат.
Adafruit IO нуди бесплатно ниво со ограничен број на доводи и контролни табли - овие се доволни за овој проект. Податоците од бесплатното ниво се чуваат 30 дена, но податоците може лесно да се преземат.
Таблата Maker Pi Pico во оваа статија е какоampЛе Ситрон љубезно ми испрати да проценам. Единствената разлика во производствената верзија е додавањето на пасивни компоненти за отскокнување на трите копчиња.
Модулот ESP-01S најверојатно ќе има потреба од надградба на AT rmware. Ова е релативно сложен, необичен процес и може да одземе време. Cytron го продава модулот со соодветен AT rmware на него.
Сензорот Omron B5W LD0101, за жал, производителот го прекинува со последните нарачки во март 2022 година.
Залихи:

Cytron Maker Pi Pico – Digi-key | ПиХут

ESP-01S – Плочката на Cytron доаѓа со соодветен ATrmware.
ESP-01 USB адаптер/програмер со копче за ресетирање – Cytron.

Даска за леб.
Жици за скокач од женско до машко, можеби минимална должина од 20 см (8 инчи).

Plantower PMS5003 со кабел и адаптер за леб - Adafruit
или Plantower PMS5003 + Pimoroni breadboard адаптер – Pimoroni + Pimoroni

Sensirion SPS30 – Диги-клуч
- Sparkfun SPS30 JST-ZHR кабел до 5 машки пинови – Digi-клуч
- 2 x 2.2 k отпорници.
Omron B5W LD0101 - Глувче
- Омрон кабелот опишан како ремен (2JCIE-HARNESS-05) - глувче
- Машки заглавие со 5 пински (за прилагодување на кабелот на плочата за леб).
- лемење – штипки од крокодил (алигатор) би можеле да работат како алтернатива на лемењето.
- 2 x 4.7 k отпорници.
- 3 x 10 k отпорници.
- Кондензатор од 0.1 uF.
- Напојување на батеријата за Omron B5W LD0101:
  - Држач за батерии 4AA за NiMH батерии што се полнат (подобар избор).
  - или 3AA држач за тесто за алкални батерии.
УСБ-пакетот за напојување може да биде корисен ако сакате да бегате надвор од USB извор на напојување.

Чекор 1: USB-програмер за ажурирање блиц на ESP-01S

Модулот ESP-01S веројатно нема да има соодветен AT rmware на него, освен ако не е од Cytron. Најлесен начин да го ажурирате е да користите Windows десктоп или лаптоп со USB адаптер кој запишува-овозможува пепел и има копче за ресетирање.
За жал, многу вообичаен адаптер без бренд, често опишан како нешто како „ESP-01 програмерски адаптер UART“ нема копчиња или прекинувачи за да ги контролира. Видеото погоре покажува како ова може брзо да се врати назад
со некои импровизирани прекинувачи направени од две жици за скокач од машко до женско, исечени на два дела и залемени на игличките на долната страна на плочката на програмерот. Алтернативен пристап кон ова со користење на табла за леб може да се види во Hackaday:
ESPHome на ESP-01 Windows Workflow.
https://www.youtube.com/watch?v=wXXXgaePZX8

Чекор 2: Ажурирање на фирмверот на ESP-01S користејќи Windows

Терминална програма како PuTTY може да се користи со програмерот ESP-01 за да се провери верзијата на rmware. rmware го прави ESP8266 да делува малку како модем со команди инспирирани од командниот сет на Хејс. Командата AT+GMR AT+GMR ја прикажува верзијата на rmware.
AT+GMR
AT верзија: 1.1.0.0 (11 мај 2016 18:09:56)
Верзија на SDK: 1.5.4 (baaeaebb)
време на составување: 20 мај 2016 15:08:19
Cytron има водич што опишува како да се примени ажурирањето на rmware со помош на алатката за преземање на Espressif Flash (само за Windows) на GitHub: CytronTechnologies/esp-at-binaries. Cytron обезбедува и копија од бинарниот rmware, Cytron_ESP- 01S_AT_Firmware_V2.2.0.bin.
По успешната надградба, новиот rmware ќе биде пријавен како верзија 2.2.0.0
AT+GMR
AT верзија: 2.2.0.0 (b097cdf – ESP8266 – 17 јуни 2021 12:57:45)
Верзија на SDK: v3.4-22-g967752e2
време на составување (6800286): 4 август 2021 17:20:05
Бин верзија: 2.2.0 (Cytron_ESP-01S)
Програма за командна линија наречена esptool е достапна како алтернатива за програмирање на ESP-8266S базиран на ESP01 и може да се користи на Linux или macOS.
rmware на ESP-01S може да се тестира на Maker Pi Pico со користење на Cytron's simpletest.py. Ова испраќа ICMP пинг до добро позната услуга на Интернет на секои 10 секунди и го покажува времето на повратен пат (rtt) во милисекунди. Ова бара тајни.py file со Wi-Fi SSID (име) и лозинка - ова е опишано подоцна во овој напис.
ДОБРОТОЛОШОТО

Чекор 3: Поврзување на сензорите

За поврзување на трите сензори и за следење на јачината на звукот се користеше табла со половина големинаtage од четирите NiMH батерии на полнење. Вклучена е фотографија со висока резолуција од целосното поставување погоре и следните чекори опишуваат како може да се поврзе секој сензор.
Електричните шини на таблата се напојуваат од Pi Pico со

VBUS (5V) и GND до електричните шини на левата страна и
3V3 и GND на десната страна.

Електричните шини се означени со блиска црвена линија за позитивна шина и сина за негативна (или земја) шина. На штица со целосна големина (830 дупки) овие може да имаат горната група шини кои не се поврзани со долниот сет на шини.
Батериите се користат само за напојување на Omron B5W LD0101 на кој му треба постојан волуменtagд. УСБ-напојувањето од компјутерот често е бучно што го прави несоодветен.

Чекор 4: Поврзување на Plantower PMS5003

Plantower PMS5003 бара напојување од 5V, но неговиот сериски интерфејс „TTL style“ е безбеден на 3.3V. Врските од
PMS5003 преку пробивната плоча до Pi Pico се:

VCC до 5V (црвено) преку шина од редот 6 до 5V;
GND до GND (црно) преку редот 5 до GND;
SET на EN (сино) преку редот 1 до GP2;
RX до RX (бело) преку редот 3 до GP5;
TX до TX (сиво) преку редот 4 до GP4;
RESET to RESET (виолетова) преку редот 2 до GP3;
NC (не е поврзан);
Соединетите Американски Држави.

Листот со податоци вклучува предупредување за металното куќиште.
Металната обвивка е поврзана со GND, затоа внимавајте да не дозволите да се скрати [sic] со другите делови од колото освен GND.
Компонентата има тенденција да се испорачува со сина пластика на куќиштето за да ја заштити површината од гребнатини, но не треба да се потпира на тоа за електрична изолација.

Чекор 5: Поврзување на Sensirion SPS30

Sensirion SPS30 бара напојување од 5V, но неговиот интерфејс i2c е безбеден на 3.3V. Единствените дополнителни компоненти се два отпорници од 2.2 k кои ќе делуваат како влечење за магистралата i2c. Врските од SPS30 до Pi Pico се:

шина VDD (црвена) до 5V5V;
SDA (бела) до GP0 (сива) преку ред 11 со отпорник од 2.2 k до шина од 3.3 V;
SCL (виолетова) до GP1 (виолетова) преку редот 10 со отпорник од 2.2 k до шина од 3.3 V;

SEL (зелено) до GND;
GND (црно) до GND.

Конекторот на доводот може да бара цврсто притискање за правилно да се вметне во SPS30.
SPS30 поддржува и сериски интерфејс што го препорачува Sensirion во листот со податоци.
Треба да се направат некои размислувања за употребата на интерфејсот I2C. I2C првично беше дизајниран да поврзува два чипови на ПХБ. Кога сензорот е поврзан со главната ПХБ преку кабел, особено внимание мора да се посвети на електромагнетните пречки и пречки. Користете што е можно пократки (< 10 cm) и/или добро заштитени кабли за поврзување.
Наместо тоа, препорачуваме да го користите интерфејсот UART, секогаш кога е можно: тој е поодржлив против електромагнетни пречки, особено со долги кабли за поврзување.
Предупредување има и за металните делови на куќиштето.
Забележете дека постои внатрешна електрична врска помеѓу иглата GND (5) и металната заштита. Чувајте ја оваа метална заштита електрично за да избегнете несакани струи низ оваа внатрешна врска. Ако ова не е опција, задолжително е соодветно изедначување на надворешниот потенцијал помеѓу GND пинот и кој било потенцијал поврзан со заштитната плоча. Секоја струја преку поврзувањето помеѓу GND и металната заштита може да го оштети производот и да претставува безбедносен ризик поради прегревање.

Чекор 6: Поврзување на Omron B5W LD0101

Кабелот Омрон не е наменет за употреба со табла за леб. Еден брз начин да го претворите во употреба на табла е да го отсечете штекерот, да ги соголите жиците и да ги залемете на машки иглички за заглавие со должина од пет иглички. Како алтернативен пристап за да се избегне лемење може да се користат штипки од крокодил (алигатор).
На Omron B5W LD0101 му треба постојано напојување од 5V. Неговите два излеза се исто така на ниво од 5V што е некомпатибилно со влезовите од 3.3V на Pi Pico. Присуството на отпорници на плочата на сензорот го олеснува симнувањето на безбедна вредност со додавање на отпорник од 4.7 k на заземјувањето по излез. Вградените отпорници се документирани во листот со податоци што го прави овој разумен пристап.
Врските од B5W LD0101 до Pi Pico се:

Vcc (црвена) до 5V (црвена) шина преку редот 25;
OUT1 (жолта) до GP10GP10 (жолта) преку редот 24 со отпорник од 4.7 k на GND;

GND (црно) до GND (црно) преку редот 23;
Vth (зелено) до GP26GP26 (зелено) преку редот 22 со 0.1uF кондензатор до GND;
OUT2 (портокалова) до GP11 (портокалова) преку редот 21 со отпорник од 4.7 k на GND.

На GP12 (зелено) од Pi Pico се поврзува со редот 17 и отпорник од 10 k го поврзува редот 17 со редот 22.
Листот со податоци го опишува барањето за напојување како:
Минимум 4.5V, типична 5.0V, максимална 5.5V, брановидна јачинаtagСе препорачува опсег од 30 mV или помалку. Погрижете се да нема шум под 300 Hz. Кон
rm дозволеното бранување волtage вредност со користење на вистинска машина.
Три алкални или четири батерии за полнење (NiMH) се најлесниот начин да се обезбеди стабилен, стабилен волуменtage од околу 5V до сензорот. УСБ-пакетот за напојување веројатно е лош избор бидејќи волtage обично е од литиумска батерија со помош на конвертор за зголемување на бак, што ја прави бучна.
B5W LD0101 користи конвекција за својот проток на воздух и мора да биде поставен исправено за да работи правилно. A промена на понудата voltage најверојатно ќе влијае на температурата на грејачот и поврзаниот воздух. Температурата на околината исто така мора да има ефект.

Чекор 7: Следење на батеријата со разделувач на потенцијали

Батеријата волtage го надминува нивото од 3.3V на влезовите на процесорот RP2040 на Pi Pico. Едноставен потенцијален делител може да го намали овој волуменtagд да биде во тој опсег. Ова му овозможува на RP2040 да го мери нивото на батеријата на аналоген влез (GP26 до GP28).
Погоре се користеа пар отпорници од 10 k за да се преполови волуменотtagд. Вообичаено е да се видат повисоки вредности кои се користат како 100 k за да се минимизира потрошената струја. Врските се:

B5W LD0101 Vcc (црвена) жица за скокач до редот 29 од левата страна;

Отпорник од 10 k на редот 29 помеѓу левата и десната страна на редот 29;
Кафеава жица за скокач до Pi Pico GP27;
Отпорник од 10 k од десната страна на редот 29 до блиската шина GND.

GP28 на Maker Pi Pico може да се користи како аналоген влез, но бидејќи е поврзан и со RGB пикселот, кој може да има незначителен ефект врз вредноста и може дури да светне или промени ако влезот изгледа како протоколот WS2812!

Чекор 8: Инсталирање на CircuitPython и програма за објавување податоци од сензори

Ако не сте запознаени со CircuitPython, тогаш вреди прво да го прочитате водичот Добредојдовте во CircuitPython.

Инсталирајте ги следните седум библиотеки од пакетот верзија 7.x од https://circuitpython.org/libraries во директориумот lib на уредот CIRCUTPY:
1. adafruit_bus_device
2. adafruit_minimqtt
3. adafruit_io
4. adafruit_espatcontrol
5. adafruit_pm25
6. adafruit_requests.mpy
7. неопиксел.mpy
Преземете ги овие две дополнителни библиотеки во директориумот lib со кликнување на Зачувај врска како… на files внатре во директориумот или на file:
1. adafruit_sps30 од https://github.com/kevinjwalters/Adafruit_CircuitPython_SPS30
2. b5wld0101.py од https://github.com/kevinjwalters/CircuitPython_B5WLD0101
Создадете ги тајните.py file (види прampле подолу) и пополнете ги вредностите.
Преземете ја програмата на CIRCUITPY со кликнување Зачувај врска како… на pmsensors_adafruitio.py

Преименувајте или избришете кој било постоечки code.py file на CIRCUITPY потоа преименувајте го pmsensors_adafruitio.py во code.py Ова file се извршува кога преведувачот CircuitPython започнува или повторно се вчитува.

# Оваа датотека е местото каде што чувате тајни поставки, лозинки и токени!
# Ако ги ставите во кодот, ризикувате да ги извршите тие информации или да ги споделите
тајни = {
„ssid“ : „ВНЕСЕТЕ-WIFI-NAME-HERE“,
„лозинка“ : „ВНЕСЕТЕ-WIFI-ЛОЗИНКА-ТУКА“,
„aio_username“ : „INSERT-ADAFRUIT-IO-USERNAME-HERE“,
„aio_key“ : „INSERT-ADAFRUIT-IO-APPLICATION-KEY-HERE“
# http://worldtimeapi.org/timezones
„временска зона“ : „Америка/Њујорк“,
}
Верзиите користени за овој проект беа:
CircuitPython 7.0.0
Пакет библиотека CircuitPython adafruit-circuitpython-bundle-7.x-mpy-20211029.zip- претходните верзии од септември/октомври не смеат да се користат како adafruit_espatcontrol
библиотеката беше кабриолет и половина работи на збунувачки начин.

Чекор 9: Поставување Adafruit IO

Adafruit има многу водичи за нивната услуга Adafruit IO, најрелевантните се:
Добредојдовте во Adafruit IO
Основи на Adafruit IO: Feeds
Основи на Adafruit IO: контролни табли
Откако ќе се запознаете со доводите и контролните табли, следете ги овие чекори.

Создадете сметка на Adafruit ако веќе ја немате.
Направете нова група наречена mpp-pm под Feeds
Направете девет доводи во оваа нова група со кликнување на копчето + Нов довод, имињата се:
1. b5wld0101-raw-out1
2. b5wld0101-raw-out2
3. b5wld0101-vcc
4. b5wld0101-vth
5. процесорска температура
6. pm5003-pm10-стандард
7. pm5003-pm25-стандард
8. sps30-pm10-стандард
9. sps30-pm25-стандард

Направете контролна табла за овие вредности, предложените блокови се:
1. Три блокови на Линиски графикон, по еден за секој сензор со две линии по графикон.
2. Три мерач блокови за две волtages и температура.

Чекор 10: Потврдување на објавувањето на податоците

Страницата Монитор под Про file е корисно да се потврди дека податоците пристигнуваат во реално време со гледање на податоците во живо file дел. Програмата го претвора RGB пикселот во сина боја за 2-3 секунди кога ќе ги испрати податоците до Adafruit IO и потоа се враќа во зелено.
Температурата од RP2040 се чини дека многу варира помеѓу различни процесори и веројатно нема да одговара на температурата на околината.
Ако ова не функционира, тогаш еве неколку работи што треба да ги проверите.

Ако RGB пикселот остане или ако податоците не се примени од Adafruit IO, тогаш проверете ја сериската конзола USB за излез/грешки. Нумеричкиот излез за Mu на сериската конзола ќе покаже дали сензорите работат со нови линии што се печатат на секои 2-3 секунди - видете подолу за пр.ampна излезот.
Во делот „Грешки во живо“ на страницата „Монитор“ вреди да се провери дали податоците се испраќаат, но не се појавуваат.

Променливата за отстранување грешки во програмата може да се постави од 0 до 5 за да се контролира обемот на информациите за отстранување грешки. Повисоките нивоа го оневозможуваат печатењето во торби за Mu.
Програмата simpletest.py е корисен начин да се докаже дека е направена врската со Wi-Fi и дека поврзувањето на Интернет функционира за сообраќајот на ICMP.
Проверете дали користите неодамнешна верзија на библиотеката adafruit_espatcontrol.

Сините LED диоди на Maker Pi Pico на секој GPIO се многу корисни за инстант визуелно завршувањеview на државата GPIO. Сите поврзани GPIO ќе бидат вклучени со исклучок на:
- GP26 ќе биде исклучен бидејќи измазнетата волtage (околу 500 mV) е премногу ниска;
- GP12 ќе биде затемнет бидејќи е ~ 15% работен циклус PWM сигнал;
- GP5 ќе биде вклучен, но ќе трепери додека податоците се испраќаат од PMS5003;
- GP10 ќе биде исклучен, но ќе трепери бидејќи малите честички ќе бидат откриени од B5W LD0101;
- GP11 ќе биде исклучен, но ќе трепка многу повремено, освен ако не сте на исклучително зачадено место.

Излезот наменет за плотерот во Mu ќе изгледа отприлика вака во соба:
(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)
Или соба со почист воздух:
(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)
Шестте вредности по ред по ред се:

PMS5003 PM1.0 и PM2.5 (целобројни вредности);
SPS30 PM1.0 и PM2.5;

B5W LD0101 брои суровини OUT1 и OUT2.

Чекор 11: Тестирање на сензорите внатре со Mu и Adafruit IO

Видеото погоре покажува како сензорите реагираат на удар на кибрит за да го запали стапчето за темјан. Вредностите на PM2.5 од PMS5003 и SPS30 се 51 и 21.5605, соодветно. B5W LD0101 има откриена оптика и, за жал, е под влијание на волфрамското халогено осветлување што се користи за ова видео. Има покачено ниво на честички во воздухот од претходното тестирање.
Не заборавајте да го исклучите батерискиот пакет кога не го користите, во спротивно грејачот на B5W LD0101 ќе ги испразни батериите.
https://www.youtube.com/watch?v=lg5e6KOiMnA

Чекор 12: честички надвор во ноќта на Гај Фокс

Ноќта на Гај Фокс е поврзана со огнови и огномет што може да придонесе за зголемување на загаденоста на воздухот вечер или две. На горните графикони се прикажани трите сензори поставени надвор веднаш по 7 часот во петок, 5-ти ноември 2021 година. Немаше огномет во непосредна близина, но можеше да се слушне оддалеку. Забелешка: скалата на мува варира помеѓу трите графикони.
Податоците за храна складирани во Adafruit IO покажуваат дека сензорите што откриваат дека воздухот веќе имале малку покачено ниво на PM2.5 врз основа на броевите 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
Врвот беше околу 46 mg на кубен метар непосредно пред 11 часот:
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
Има кратки скокови на друго место во податоците кога сензорите беа надвор. Овие може да се должат на бранови од:

издувни гасови од централно греење со гас,
луѓе кои пушат во близина и/или
мириса/пареа од готвењето.

Проверете го времето пред да ја ставите отворената електроника надвор!

Чекор 13: честички внатре при готвење

Графиконите погоре покажуваат како сензорите реагираат на пржење на сланина и печурки во блиската кујна со просечно извлекување. Сензорите беа на околу 5 метри (16 стапки) од плочата за готвење. Забелешка: скалата y варира помеѓу трите графикони.
Податоците за напојување складирани во Adafruit IO ги прикажуваат сензорите со кратко максимално ниво PM2.5 од околу 93 ug на кубен метар врз основа на броевите 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
Загадувачите ќе бидат многу различни од оние од преработката. Ова е интересен бившиampод различните извори на честички во воздухот што го дишеме.

Чекор 14: Јавни сензори за честички

Податоците прикажани погоре се од блиски јавни сензори.

Диши Лондон
- Јазол за движење на јасност-S
  - лажици
  - осс
  - rl
OpenAQ
- PurpleAir PA-II
  - sr
Лондонска мрежа за квалитет на воздухот
- Референтен квалитет (Met One BAM 1020 и други)
  - FS
  - AS
  - ТБР

Сензорите tbps и TBR се речиси исто распоредени и се графички заедно за да се прикаже корелацијата помеѓу уредот базиран на SPS30 и референтниот уред во близина. Се чини дека SPS30 не се чита значително во вечерните часови на 5-ти и 6-ти ноември, кога е разумно да се претпостави дека вечерното зголемување се должи на преработка. Ова може да се должи на разликата во масата на честичките бидејќи сензорите што се користат за овој напис можат само да детектираат волумен и треба да ја погодат густината на честичките за да создадат вредности во микрограми на кубен метар.
Се чини дека PMS5003 во PurpleAir PA-II претерано чита значително за секое покачено ниво на PM2.5 врз основа на овој краток период. Ова може да одговара на резултатите прикажани на претходните страници или може да има други фактори во близина што го предизвикуваат ова.
SPS30 и PMS5003 произведуваат податоци за честички поголеми од 2.5 микрони, но следните страници покажуваат зошто ова треба да се третира со претпазливост.

Чекор 15: Споредба на сензори - Големина на честички

Графиконите погоре се од Лабораториската евалуација на селективноста на големината на честичките на оптичките евтини сензори за честички од Финскиот метеоролошки институт. Три сензори од секој вид беа тестирани со различни големини на честички прикажани на логаритамската оска x. Обоените линии ги означуваат пресметаните вредности на бендовите со специфични големини на честички врз основа на излезите на сензорот, лентата ја покажува дистрибуцијата. Трите вредности на SPS30 над 1 микрон силно се преклопуваат што ги прави многу тешки за разликување.
Вообичаените метрики за честичките се PM2.5 и PM10. Додека бројот во името се однесува на максималната големина на честичката, единиците се во микрограми на кубен метар. Евтините сензори можат да го мерат само дијаметарот (волуменот) на честичките и треба да направат некои претпоставки за густината за да ги пресметаат веројатните вредности на PM2.5 и PM10.
PMS5003 користи вредност на константна густина, Sensirion го опишува нивниот пристап за густина за SPS30 како:
Повеќето евтини PM сензори на пазарот претпоставуваат константна масена густина при калибрација и ја пресметуваат концентрацијата на масата со множење на бројот на откриените честички со оваа масена густина. Оваа претпоставка функционира само ако сензорот мери еден тип на честичка (на пример, чад од тутун), но во реалноста наоѓаме многу различни типови честички со многу различни оптички својства во секојдневниот живот, од „тешка“ домашна прашина до „лесни“ честички на согорување. . Комерцијалните алгоритми на Sensirion користат напреден пристап кој овозможува правилна проценка на масовната концентрација, без оглед на типот на измерените честички. Дополнително, ваквиот пристап овозможува правилна проценка на кантите за големина.
Метриката PM ги опфаќа сите честички под параметарот големина, т.е
PM1 + маса на сите честички помеѓу 1.0 и 2.5 микрони = PM2.5,
PM2.5 + маса на сите честички помеѓу 2.5 и 10 микрони = PM10.
PMS5003 и SPS30 не можат да ги детектираат честичките во овој лабораториски тест над 2-3 микрони. Можно е тие да откријат други типови на честички над оваа големина.
B5W LD0101 изгледа веродостојно од овој лабораториски тест за мерење на PM10.

Чекор 16: Споредба на сензори - Дизајн

Грејачот Omron (отпорник од 100 оми +/- 2%!) може да се види ако сензорот е свртен наопаку. Дизајнот е детално дискутиран во Omron: Развој на сензор за квалитет на воздух за прочистувач на воздух. Употребата на конвекција изгледа груба, но може да биде решение со поголема доверливост во споредба со механичка компонента како вентилатор кој има ниски век и животен век што може да се намали со работа во правлива средина. Се чини дека вентилаторот SPS30 е дизајниран да може лесно да се замени без да се отвори куќиштето. Другите модели на Plantower ја имаат истата дизајнерска карактеристика.
Сите три сензори ќе бидат подложни на ефектите од високата релативна влажност која за жал погрешно ги зголемува вредностите на PM.
Сертифицираните сензори со референтен квалитет (листата DEFRA на ОК) кои ги следат честичките не користат оптички пристап за мерење. Met One BAM 1020 работи од

одвојување и отфрлање на честичките поголеми од ограничувањето на големината од воздухот sampле,
загревање на воздухот за контрола/намалување на релативната влажност,

таложење на честичките на нов дел од континуирана броус лента и
потоа мерење на слабеењето на изворот на бета зрачење од акумулираните честички на лентата за да се пресмета добра проценка на вкупната маса на честичките.

Друга вообичаена техника е заострениот елемент осцилирачки микробаланс (TEOM) кој депонира честички на заменлива лтер на слободниот крај на заострената цевка која е отсечена на другиот крај. Точното мерење на фреквенцијата на осцилации на природно-резонантната цевка овозможува дополнителната ситна маса на честичките да се пресмета од малата варијација во фреквенцијата. Овој пристап е погоден за создавање вредности на PM со повисоки стапки.

Чекор 17: Одиме понатаму

Откако ќе ги поставите вашите сензори и ќе ги објавите податоците на Adafruit IO, еве неколку други идеи за истражување:

Тестирајте ја секоја соба во вашиот дом со текот на времето, забележувајќи ја активноста и вентилацијата. Тестирајте го вашиот дом кога готвите. Тестирајте скара.
Користете ги трите копчиња на Maker Pi Pico. Овие се поврзани со GP20, GP21 и GP22 кои беа намерно оставени неискористени за да се овозможи користење на копчињата.

Ако живеете во близина на јавна станица за следење на квалитетот на воздухот, споредете ги вашите податоци со неа.
Додадете екран за посетена употреба што ги прикажува вредностите на сензорот. SSD1306 е мал, пренослив и лесен за додавање/користење во CircuitPython. Видете Instructables: Soil Moisture Sensing
Со креаторот Пи Пико за поранешенampод неговата употреба.

Истражете ја библиотеката MQTT за да видите дали сите податоци од сензорот може да се испратат во една серија. Ова треба да биде поефикасно.
Интегрирајте се на некој начин со самостојниот сензор за квалитет на воздух IKEA Vindriktning.
- MQTT поврзувањето на Soren Beye за Ikea VINDRIKTNING покажува како да се додаде ESP8266 на сензорот и го идентификува сензорот за честички (прашина) како „Сличен на кубни PM1006“.
- Напреден проект би бил да се замени главната ПХБ со плочка базирана на ESP32-S2 со дополнителни дигитални еколошки сензори за да се создаде уред со овозможен Wi-Fi, базиран на CircuitPython.
- За овој уред се дискутира на форумот за домашен асистент: IKEA Vindriktning сензор за квалитет на воздух.
- LaskaKit произведува замена за PCB базирана на ESP32 за сензорот за да може лесно да се користи со ESPHome.

Проучете ги ефектите од менувањето на понудата voltagд во рамките на дозволените граници за сензорите. Ова може да ја промени брзината на вентилаторот или температурата на грејачот што ќе влијае на резултатите.
Изградете куќиште отпорно на временските услови и дивиот свет со внимателен дизајн за влез, излез и проток на воздух покрај сензорите. Чадор залепен на оградата беше користен за заштита на отворената, изложена електроника за собирање податоци за време на викендот за овој напис.

Поврзани проекти:

Костас Вав: Преносен сензор за квалитет на воздух
Пиморони: Станица за квалитет на воздухот на отворено со Enviro+ и Luftdaten
Инструкции: Користење на Pimoroni Enviro+ FeatherWing со Adafruit Feather NRF52840 Express -
Enviro+ FeatherWing вклучува конектор за PMS5003. SPS30 може да се користи со i2c иглички и има само доволно пинови за да се користи и B5W LD0101.
nRF52840 не поддржува Wi-Fi, така што ова не може да се користи самостојно за објавување податоци преку Интернет.
Adafruit Learn: 3D печатено куќиште со сензор за квалитет на воздух. – користи Adafruit Feather M4 со Airlift FeatherWing базиран на ESP32 и PMS5003.
Adafruit Learn: Quickstart IoT – Raspberry Pi Pico RP2040 со WiFi – користи плочка Adafruit AirLift базирана на ESP32.
GitHub: CytronTechnologies/MAKER-PI-PICO Прample Code/CircuitPython/IoT – прampле код за Adafruit IO, Blynk и Thinkspeak.
Cytron: Мониторинг на воздухот со помош на мобилен телефон - користи Arduino штит базиран на ESP8266 за испраќање податоци од
Honeywell HPM32322550 сензор за честички до Blynk, не е потребен (паметен) телефон.

Средни сензори, поскапи, но со подобра способност за откривање на поголеми големини на честички:

Пиера системи IPS-7100
Алфасенс OPC-N3 и OPC-R2

Дополнително читање:

Сензори
- Фински метеоролошки институт: Лабораториска евалуација на селективноста со големина на честички на оптички евтини сензори за честички (мај 2020 година)
- Гоф Луи: Реview, Teardown: Plantower PMS5003 Ласерски сензор за монитор за честички вклучува споредба со Sensirion SPS30.
- Карл Кернер: Како да отворите и исчистите сензор за воздух PMS 5003
- Met One Instruments, Inc., BAM-1020 EPA TSA видео за обука (YouTube) – покажува што има внатре и како функционира.
- Размена за истражување CITRIS: Разговор на Sean Wihera (Clarity Movement) (YouTube) – разговор вклучувајќи детали за сензорот Node-S кој користи Sensirion SPS30.
Законодавство и организации вклучени во квалитетот на воздухот
- Регулативи за стандарди за квалитет на воздухот 2010 (Велика Британија)
- Насоки за загадување на воздухот на Светската здравствена организација (СЗО).
- Британска фондација за бели дробови - квалитет на воздух (PM2.5 и NO2)
Истражување
- Империал колеџ во Лондон: Континуум за загадување на воздухот внатре-надвор (YouTube)
- Децата од основно училиште собираат податоци за квалитетот на воздухот со помош на ранци во Лондон во 2019 година:
  - Дајсон: Следење на загадувањето на училишната патека. Диши Лондон (YouTube)
  - Кралскиот колеџ во Лондон: Група за истражување на животната средина: Студија за уреди за носење Breathe London
- Атмосферски весник: Загадување на воздухот во затворени простории од станбени печки: испитување на поплавувањето на честичките во домовите за време на употреба во реалниот свет
Вести и блогови
- Економист: Полноќно небо – Полското затоплување на домот со црвена јаглен создава широко распространето загадување (јануари 2021 година)
- US NPR: Засолништето внатре не може да ве заштити од опасностите од дивиот чад?
- Ројтерс: Забавата заврши: Дивали го напушта Делхи отежнато дишење во опасно нездрав воздух
- Блог Пиморони: Најзагадената ноќ во годината (во ОК)
- Движење на јасност: чад од див оган, јавно здравје и еколошка правда: подобро
- Донесување одлуки со мониторинг на воздухот (YouTube) – презентација и дискусија за квалитетот на воздухот во западниот дел на САД, особено околу 2020 г.
- Гардијан: Нечистиот воздух влијае на 97% од домовите во Велика Британија, покажуваат податоците
Следење на честички и складирање на податоци
- Холандија Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (Национален институт за јавно здравје и животна средина): Vuurwerkexperiment (експеримент со огномет) 2018-2019
- Google: Улица по улица: Како го мапираме квалитетот на воздухот во Европа - улица view автомобилите собираат податоци за честичките и загадувачките гасови.Мрежа за квалитет на воздухот во Лондон
- Breathe London – мрежа за дополнување на мрежата за квалитет на воздухот во Лондон со „достапни, лесни за инсталирање и одржување на сензори за квалитетот на воздухот за секого“, во моментов го користи Clarity Movement Node-S.
- Мониторинг на честички од американската амбасада во Пекинг (Твитер)
- Светски индекс за квалитет на воздухот – собира податоци од многу различни извори со карта viewи историски податоци.
- Sensor.Community (порано позната како Luftdaten) – „го прави светот подобро место преку водени од заедницата, отворени податоци за животната средина“.
Софтверски библиотеки
- Софтверски грешки во библиотека со сензори за честички - adafruit_pm25 страда од барем едно од опишаните проблеми што наложуваат справување со исклучоци околу read() за сериски (UART).
Курсеви
- HarvardX: Загадување на воздухот со честички (YouTube) – петминутно видео од краткиот курс EdX: Energy Within Environmental Constraints

Безбедносните критични детекција и аларми најдобро се оставаат на комерцијалните апарати од реномирани добавувачи.
https://www.youtube.com/watch?v=A5R8osNXGyo
Објавување податоци од сензорот за честички на Adafruit IO со Maker Pi Pico и ESP-01S:

Документи / ресурси

instructables ESP-01S Publishing сензор за честички [pdf] Упатство за корисникот
ESP-01S Објавување сензор за честички, ESP-01S, Објавување сензор за честички, Сензор за честички, Сензор за материја

Референци

Упатство за употреба

Сензор за честички за објавување ESP-01S