Nykyään vietämme suurimman osan ajastamme sisätiloissa, ja totuus on, että sisäilma voi olla paljon saastuneempaa kuin ulkoilma. Olipa kyseessä sitten puulämmitteiset uunit, ruoanlaitto tai yksinkertaisesti huono ilmanvaihto, näkymättömien hiukkasten kyllästämä ilma vaatii lopulta veronsa. Onneksi avoimen lähdekoodin elektroniikan ansiosta meidän ei enää tarvitse käyttää omaisuuksia teollisuuslaitteisiin tietääksemme tarkalleen, mitä hengitämme olohuoneissamme.
Käyttämällä ESP32:ta projektin aivoina voimme rakentaa supertehokkaan valvonta-aseman, joka ei ainoastaan kerro meille, onko ilma "huonoa", vaan myös hajottaa hiukkasten ja haitallisten kaasujen massan. Minimalistisista projekteista kosketusnäyttöihin, jotka näyttävät suoraan tieteiselokuvasta, mahdollisuudet ovat valtavat kaikille, jotka haluavat ottaa ympäristönsä terveyden hallintaansa ilman liiallisia komplikaatioita , samalla tavalla kuin muut ohjelmoitavat robotit luodaan ESP32:n avulla.
Referenssiprojektit: Aura ja AirGradient ONE
Jos etsit inspiraatiota, on olemassa kaksi erittäin selkeää polkua. Ensinnäkin on Project Aura, tee-se-itse-tehopakkaus, joka käyttää ESP32-S3-prosessoria ja 4,3 tuuman IPS-kosketusnäyttöä . Auran upein ominaisuus on, että se käyttää Sensirion SEN66 -anturia, joka pystyy mittaamaan kaikkea PM1:stä PM10:een, CO2:ta ja haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (VOC). Se mahdollistaa jopa SFA30-formaldehydianturin lisäämisen, mitä lähes kukaan muu ei tee, mikä tekee siitä lähes ammattimaisen työkalun oppilaitoksiin tai erittäin vaativiin koteihin.
Spektrin toisella puolella on AirGradient ONE, jota voidaan kiistatta pitää avoimen lähdekoodin kultastandardina . Se on paljon kompaktimpi ja käyttää ESP32-C3-anturia erittäin luotettavien antureiden, kuten PMS5000:n hiukkasille ja Senseair S8:n hiilidioksidille, rinnalla. Aura keskittyy massiiviseen paikalliseen visualisointiin, kun taas AirGradient priorisoi modulaarista tarkkuutta ja yksinkertaisuutta , joten se on ihanteellinen valinta niille, jotka haluavat integroida kaiken Home Assistant -hallintapaneeliin ESPHome-ohjelmiston avulla tai jopa muuttaa vanhan Kindlen älykkääksi hallintapaneeliksi.
Mittauksen ydin: Laseranturit vs. halvat anturit
Tässä kohtaa monet ihmiset menevät vikaan. On olemassa edullisia pölyantureita (kuten DSM501A), jotka mittaavat, kuinka paljon valonsäde on peittynyt. Nämä kertovat, että olen likainen, mutta eivät anna mitään todellista tietoa. Sitä vastoin laseranturit, kuten Sensirion SPS30 tai PMS5003, käyttävät valonsirontaa yksittäisten hiukkasten laskemiseen ja niiden massan laskemiseen mikrogrammoina kuutiometriä kohden (µg/m³).
Laseranturin avulla voit erottaa uunin savun (paljon ultrapieniä hiukkasia) ja rakennuspölyn (vähän, mutta erittäin raskaita hiukkasia). Tämä ero on tärkeä, koska PM2.5-hiukkaset, jotka ovat vaarallisimpia hiukkasia saavuttaessaan keuhkojen alveolit, mitataan paljon tarkemmin tällä kokoon perustuvalla laskentajärjestelmällä.
Tekninen kokoonpano ja energianhallinta
Jos päätät rakentaa sellaisen, ole erittäin varovainen virtalähteen kanssa. Yleinen virhe on anturin virransyöttö ESP32:n 3,3 V:n navasta. Esimerkiksi SPS30:n tuulettimen käynnistysvirtapiikki on noin 800 mA, mikä voi aiheuttaa mikrokontrollerin jatkuvan uudelleenkäynnistyksen . Ihannetapauksessa sinun tulisi käyttää 5 V:n tehostusmuunninta ESP32:n VIN-nastan ja anturin virransyöttöön suoraan, mikä varmistaa laitteen asianmukaisen virransyötön.
Jotta laite ei joutuisi jännitteettömään silmukkaan, on erittäin suositeltavaa ajoittaa porrastettu käynnistys . Tämä tarkoittaa, että ensin kytketään näyttö päälle, odotetaan muutama sekunti, aktivoidaan anturi ja vasta sitten kytketään Wi-Fi päälle. Lisäksi Wi-Fi-lähetystehon vähentäminen 15 dBm:iin auttaa estämään äkillisiä jännitehäviöitä 18650-akussa, jotka voisivat vaarantaa järjestelmän vakauden.
Ohjelmisto-, pilvi- ja älyhälytykset
Kooditasolla käytännöllisin lähestymistapa on käyttää MQTT:tä datan lähettämiseen välittäjälle. Jos et halua käsitellä omia palvelimiasi, CircuitDigest Cloudin kaltaiset alustat mahdollistavat nopeiden koontinäyttöjen luomisen ja mikä parasta, automaattisten hälytysten määrittämisen WhatsAppin kautta . Kuvittele, että ilmanlaatuindeksi ylittää kriittisen kynnysarvon ja saat puhelimeesi viestin, joka varoittaa, että on aika avata ikkunat.
On tärkeää mukauttaa ilmanlaatuindeksi (AQI) maasi määräyksiin. Esimerkiksi Chilessä käytetään ICAP-indeksiä, jossa arvo 100 vastaa päivittäistä PM2.5-standardia. Intialaisen tai amerikkalaisen asteikon käyttö on turhaa, jos haluat verrata tietojasi kaupunkisi virallisiin mittausasemiin. Sinun on luotava matemaattinen funktio, joka muuntaa mikrogrammat paikalliseksi indeksiksi; muuten siitä tulee pelkkä lelu. Näin muutat sen hyödylliseksi mittaustyökaluksi.
Käytännön vinkkejä kapselointiin
Älä laita anturia mihin tahansa suljettuun laatikkoon. SPS30 tarvitsee jatkuvaa ilmavirtausta, joten kotelossa on oltava kaksi hyvin suunniteltua aukkoa : yksi ilmanottoa ja toinen poistoa varten. Jos käytät vain yhtä reikää, ilma kierrätetään uudelleen ja lukemat ovat epätarkkoja. Irrota myös kaikki lämpöä tuottava elektroniikka (kuten jännitteensäädin) anturista, sillä kuuma ilma muuttaa suhteellista kosteutta ja voi vääristää tuloksia alaspäin, samalla tavalla kuin ilmanvirtausta hallitaan tietokoneiden tuulettimissa.
Akun kestoa optimoiville avainasemassa on syvä unitila . Sekunnin mittaamisen sijaan voit ohjelmoida ESP32:n heräämään viidentoista minuutin välein, ottamaan näytteen, lataamaan sen pilveen ja palaamaan nukkumaan. Tällä kikalla akku, joka normaalisti kestäisi muutaman tunnin, voi kestää useita viikkoja ilman latausta.
Yhdistämällä ESP32:n huippuluokan laserantureihin voit muuttaa tilan ammattimaisesti valvotuksi ympäristöksi. Olipa kyseessä sitten Project Auran visuaalinen teho, AirGradientin helppous tai mukautettu asennus WhatsApp-hälytyksillä ja energian optimoinnilla, avain on muuntaa näkymätön data konkreettisiksi toimiksi hengityselinten terveyden parantamiseksi kotona.
