V dnešní době trávíme většinu času uvnitř a pravdou je, že vzduch v interiéru může být mnohem více znečištěný než venkovní vzduch. Ať už pochází z kamen na dřevo, vaření nebo prostě jen ze špatného větrání, dýchání vzduchu nasyceného neviditelnými částicemi si nakonec vybere svou daň. Naštěstí díky open-source elektronice už nemusíme utrácet jmění za průmyslové vybavení, abychom přesně věděli, co dýcháme v našich obývacích pokojích.
S využitím ESP32 jako mozku projektu můžeme postavit super výkonnou monitorovací stanici, která nám nejen řekne, zda je vzduch „špatný“, ale také rozloží množství částic a škodlivých plynů. Od minimalistických projektů až po dotykové obrazovky, které vypadají jako vystřižené ze sci-fi filmu, možnosti jsou obrovské pro každého, kdo chce převzít kontrolu nad svým environmentálním zdravím bez nadměrných komplikací , podobně jako se s ESP32 vytvářejí jiní programovatelní roboti.
Referenční projekty: Aura a AirGradient ONE
Pokud hledáte inspiraci, existují dvě velmi jasné cesty. Na jedné straně je tu Project Aura, DIY gigant, který využívá ESP32-S3 s 4,3palcovou dotykovou IPS obrazovkou . Nejúžasnější na Auře je, že používá senzor Sensirion SEN66, který dokáže měřit vše od PM1 do PM10, CO2 a těkavých organických sloučenin (VOC). Dokonce umožňuje přidat formaldehydový senzor SFA30, což téměř nikdo jiný nedělá, což z něj dělá téměř profesionální nástroj pro vzdělávací zařízení nebo velmi náročné domácnosti.
Na druhé straně spektra je AirGradient ONE, který je pravděpodobně zlatým standardem open source . Je mnohem kompaktnější a používá ESP32-C3 spolu s vysoce spolehlivými senzory, jako je PMS5000 pro částice a Senseair S8 pro CO2. Zatímco Aura se zaměřuje na masivní lokální vizualizaci, AirGradient upřednostňuje modulární přesnost a jednoduchost , což z něj činí ideální volbu pro ty, kteří dávají přednost integraci všeho do dashboardu Home Assistant pomocí ESPHome nebo dokonce promění starý Kindle v chytrý dashboard.
Srdce měření: Laserové senzory vs. levné senzory
Právě zde se mnoho lidí mýlí. Existují levné senzory prachu (například DSM501A), které v podstatě měří, o kolik je paprsek světla zakryt. Ty vám sice řeknou „jsem špinavý“, ale neposkytnou vám žádná skutečná data. Naproti tomu laserové senzory jako Sensirion SPS30 nebo PMS5003 používají rozptyl světla k počítání jednotlivých částic a výpočtu jejich hmotnosti v mikrogramech na metr krychlový (µg/m³).
Laserový senzor umožňuje rozlišovat mezi kouřem z kamen (mnoho ultrajemných částic) a stavebním prachem (málo, ale velmi těžkých částic). Tento rozdíl je zásadní, protože částice PM2.5, které jsou nejnebezpečnějšími částicemi, když se dostanou do plicních sklípků, se měří mnohem přesněji pomocí tohoto systému počítání založeného na velikosti.
Technická montáž a energetický management
Pokud se rozhodnete pro jeho sestavení, buďte velmi opatrní s napájením. Častou chybou je napájení senzoru z 3,3V pinu ESP32. Například ventilátor SPS30 má špičkový spouštěcí proud kolem 800mA, což může způsobit neustálé restartování mikrokontroléru . V ideálním případě byste měli použít 5V boost měnič k přímému napájení pinu VIN ESP32 a senzoru, čímž zajistíte správné napájení zařízení.
Abyste zabránili tomu, aby se zařízení dostalo do cyklu s nízkým napětím, důrazně se doporučuje naplánovat postupné spouštění . To zahrnuje nejprve zapnutí obrazovky, několik sekund čekání, aktivaci senzoru a teprve poté zapnutí Wi-Fi. Snížení vysílacího výkonu Wi-Fi na 15 dBm navíc pomáhá zabránit náhlým poklesům napětí v baterii 18650, které by mohly ohrozit stabilitu systému.
Software, cloud a chytré upozornění
Na úrovni kódu je nejpraktičtějším přístupem použití MQTT k odeslání dat brokerovi. Pokud se nechcete starat o vlastní servery, platformy jako CircuitDigest Cloud vám umožňují vytvářet rychlé dashboardy a, co je nejlepší, konfigurovat automatická upozornění přes WhatsApp . Představte si, že index kvality ovzduší překročí kritickou hranici a na telefonu se vám zobrazí zpráva s varováním, že je čas otevřít okna.
Je nezbytné přizpůsobit index kvality ovzduší (AQI) předpisům vaší země. Například Chile používá ICAP, kde hodnota 100 odpovídá dennímu standardu pro PM2.5. Použití indické nebo americké stupnice je zbytečné, pokud chcete porovnat svá data s oficiálními stanicemi ve vašem městě. Musíte vytvořit matematickou funkci, která převádí mikrogramy na místní index; jinak to bude jen hračka. Tímto způsobem z něj uděláte užitečný měřicí nástroj.
Praktické tipy pro zapouzdření
Nevkládejte senzor do jen tak ledajaké uzavřené krabice. SPS30 potřebuje neustálé proudění vzduchu, takže krabice musí mít dva dobře navržené otvory : jeden pro sání a jeden pro výfuk. Pokud použijete pouze jeden otvor, vzduch bude recirkulovat a naměřené hodnoty budou nepřesné. Také oddělte od senzoru veškerou elektroniku generující teplo (například regulátor napětí), protože horký vzduch mění relativní vlhkost a může zkreslit výsledky směrem dolů, podobně jako je řízeno proudění vzduchu u ventilátorů v počítači.
Pro ty, kteří chtějí optimalizovat výdrž baterie, je klíčem režim hlubokého spánku . Místo měření každou sekundu můžete ESP32 naprogramovat tak, aby se probudil každých patnáct minut, odebral vzorek, nahral ho do cloudu a znovu přešel do režimu spánku. Díky tomuto triku může baterie, která by normálně vydržela několik hodin, vydržet několik týdnů bez nutnosti dobíjení.
Kombinace ESP32 s vysoce kvalitními laserovými senzory vám umožní proměnit prostor v profesionálně monitorované prostředí. Ať už jde o vizuální sílu Project Aura, jednoduchost AirGradient nebo vlastní nastavení s upozorněními WhatsApp a optimalizací energie, klíčem je transformovat neviditelná data do konkrétních kroků ke zlepšení zdraví dýchacích cest doma.
