בימינו, אנו מבלים את רוב זמננו בתוך הבית, והאמת היא שאוויר בתוך הבית יכול להיות מזוהם הרבה יותר מאשר אוויר בחוץ. בין אם זה מתנורי עצים, בישול או פשוט אוורור לקוי, נשימת אוויר עמוס בחלקיקים בלתי נראים גובה בסופו של דבר מחיר. למרבה המזל, הודות לאלקטרוניקה בקוד פתוח, איננו צריכים עוד להוציא הון על ציוד תעשייתי כדי לדעת בדיוק מה אנחנו נושמים בסלונים שלנו.
באמצעות ESP32 כמוח הפרויקט , נוכל לבנות תחנת ניטור סופר-עוצמתית שלא רק אומרת לנו אם האוויר "רע", אלא גם מפרקת את מסת החלקיקים והגזים המזיקים. מפרויקטים מינימליסטיים ועד מסכי מגע שנראים כאילו יצאו היישר מסרט מדע בדיוני, האפשרויות הן עצומות עבור כל מי שרוצה להשתלט על בריאות הסביבה שלו ללא סיבוכים מוגזמים , בדומה לאופן שבו נוצרים רובוטים אחרים הניתנים לתכנות בעזרת ה-ESP32.
פרויקטים של ייחוס: Aura ו-AirGradient ONE
אם אתם מחפשים השראה, ישנן שתי דרכים ברורות מאוד. מצד אחד, יש את פרויקט Aura, תחנת כוח DIY המשתמשת ב- ESP32-S3 עם מסך מגע IPS בגודל 4,3 אינץ' . הדבר המדהים ביותר ב-Aura הוא שהוא משתמש בחיישן Sensirion SEN66, המסוגל למדוד הכל, החל מ-PM1 ועד PM10, CO2 ותרכובות אורגניות נדיפות (VOCs). הוא אפילו מאפשר להוסיף חיישן פורמלדהיד SFA30, משהו שכמעט אף אחד אחר לא עושה, מה שהופך אותו לכלי כמעט מקצועי עבור מסגרות חינוכיות או בתים תובעניים מאוד.
בצד השני של הספקטרום נמצא ה-AirGradient ONE, שהוא כנראה הסטנדרט הזהב של קוד פתוח . הוא הרבה יותר קומפקטי ומשתמש ב-ESP32-C3 לצד חיישנים אמינים ביותר כמו ה-PMS5000 לחלקיקים וה-Senseair S8 ל-CO2. בעוד ש-Aura מתמקדת בוויזואליזציה מקומית מסיבית, AirGradient שמה דגש על דיוק מודולרי ופשטות , מה שהופך אותו לבחירה האידיאלית עבור אלו המעדיפים לשלב הכל בלוח מחוונים של Home Assistant באמצעות ESPHome או אפילו להפוך קינדל ישן ללוח מחוונים חכם.
לב המדידה: חיישני לייזר לעומת חיישנים זולים
כאן אנשים רבים טועים. ישנם חיישני אבק זולים (כמו ה-DSM501A) שבעצם מודדים כמה קרן אור מוסתרת. אלה אומרים לך "אני מלוכלך", אבל הם לא נותנים לך נתונים אמיתיים. לעומת זאת, חיישני לייזר כמו ה- Sensirion SPS30 או ה-PMS5003 משתמשים בפיזור אור כדי לספור חלקיקים בודדים ולחשב את המסה שלהם במיקרוגרם למטר מעוקב (µg/m³).
חיישן לייזר מאפשר לך להבחין בין עשן תנור (חלקיקים דקים במיוחד רבים) לבין אבק בנייה (חלקיקים מעטים אך כבדים מאוד). הבדל זה חיוני מכיוון ש-PM2.5, שהם החלקיקים המסוכנים ביותר כשהם מגיעים לנאדיות הריאות, נמדדים בצורה מדויקת הרבה יותר באמצעות מערכת ספירה מבוססת גודל זו.
הרכבה טכנית וניהול אנרגיה
אם תחליטו לבנות אחד כזה, היו זהירים מאוד עם ספק הכוח. טעות נפוצה היא להפעיל את החיישן דרך פין ה-3,3V של ה-ESP32. למאוורר של ה-SPS30, לדוגמה, יש שיא זרם אתחול של כ-800mA, מה שיכול לגרום למיקרו-בקר להפעיל מחדש כל הזמן . באופן אידיאלי, כדאי להשתמש בממיר דחיפה של 5V כדי להפעיל את פין ה-VIN של ה-ESP32 ואת החיישן ישירות, ובכך להבטיח אספקת חשמל תקינה למכשיר.
כדי למנוע מהמכשיר להיכנס ללולאת ניתוק חשמל, מומלץ מאוד לתזמן אתחול מדורג . זה כרוך תחילה בהדלקת המסך, המתנה של מספר שניות, הפעלת החיישן ורק לאחר מכן הפעלת ה-Wi-Fi. בנוסף, הפחתת עוצמת השידור של ה-Wi-Fi ל-15dBm מסייעת במניעת ירידות מתח פתאומיות בסוללת 18650 שעלולות לפגוע ביציבות המערכת.
תוכנה, ענן והתראות חכמות
ברמת הקוד, הגישה המעשית ביותר היא להשתמש ב-MQTT כדי לשלוח את הנתונים לברוקר. אם אינכם רוצים להתעסק עם שרתים משלכם, פלטפורמות כמו CircuitDigest Cloud מאפשרות לכם ליצור לוחות מחוונים מהירים, והכי חשוב, להגדיר התראות אוטומטיות דרך WhatsApp . דמיינו שמדד איכות האוויר עולה על סף קריטי ואתם מקבלים הודעה בטלפון שלכם שמזהירה אתכם שהגיע הזמן לפתוח את החלונות.
חיוני להתאים את מדד איכות האוויר (AQI) לתקנות המדינה שלך. לדוגמה, צ'ילה משתמשת ב-ICAP, שבו ערך של 100 מתאים לתקן היומי של PM2.5. שימוש בסולם הודי או אמריקאי אינו טעם אם ברצונך להשוות את הנתונים שלך לתחנות רשמיות בעיר שלך. עליך ליצור פונקציה מתמטית שמתרגמת מיקרוגרם למדד המקומי; אחרת, זה יהיה לא יותר מצעצוע. על ידי כך, תהפוך אותו לכלי מדידה שימושי.
טיפים מעשיים לאנקפסולציה
אל תשימו את החיישן בכל קופסה סגורה. ה-SPS30 זקוק לזרימת אוויר קבועה, לכן המארז חייב לכלול שני פתחים מעוצבים היטב : אחד לכניסת אוויר ואחד לפליטה. אם תשתמשו רק בחור אחד, האוויר יעבור מחזור מחדש, והקריאות יהיו לא מדויקות. כמו כן, הפרידו כל אלקטרוניקה המייצרת חום (כמו ווסת המתח) מהחיישן, מכיוון שאוויר חם משנה את הלחות היחסית ויכול להטות את התוצאות כלפי מטה, בדומה לאופן שבו זרימת האוויר מנוהלת במאווררי מחשב.
עבור אלו המעוניינים למטב את חיי הסוללה, המפתח הוא מצב שינה עמוקה . במקום למדוד כל שנייה, ניתן לתכנת את ה-ESP32 להתעורר כל חמש עשרה דקות, לקחת דגימה, להעלות אותה לענן ולחזור לישון. בעזרת הטריק הזה, סוללה שבדרך כלל מחזיקה מעמד כמה שעות יכולה להחזיק מעמד מספר שבועות מבלי להזדקק לטעינה.
שילוב של ESP32 עם חיישני לייזר מתקדמים מאפשר לכם להפוך חלל לסביבה מנוטרת באופן מקצועי. בין אם זה בעזרת העוצמה הוויזואלית של Project Aura, הפשטות של AirGradient, או הגדרה מותאמת אישית עם התראות WhatsApp ואופטימיזציה של אנרגיה, המפתח הוא להפוך נתונים בלתי נראים לפעולות קונקרטיות לשיפור בריאות הנשימה בבית.
