V dnešnej dobe trávime väčšinu času v interiéri a pravdou je, že vzduch v interiéri môže byť oveľa viac znečistený ako vonkajší vzduch. Či už pochádza z pecí na drevo, varenia alebo jednoducho zlého vetrania, dýchanie vzduchu zaťaženého neviditeľnými časticami si nakoniec vyberie svoju daň. Našťastie, vďaka open-source elektronike už nemusíme míňať majland na priemyselné zariadenia, aby sme presne vedeli, čo dýchame v našich obývacích izbách.
Pomocou ESP32 ako mozgu projektu môžeme postaviť super výkonnú monitorovaciu stanicu, ktorá nám nielen povie, či je vzduch „zlý“, ale aj rozloží množstvo častíc a škodlivých plynov. Od minimalistických projektov až po dotykové obrazovky, ktoré vyzerajú ako vystrihnuté zo sci-fi filmu, možnosti sú obrovské pre každého, kto chce prevziať kontrolu nad svojím environmentálnym zdravím bez nadmerných komplikácií , podobne ako sa s ESP32 vytvárajú iné programovateľné roboty.
Referenčné projekty: Aura a AirGradient ONE
Ak hľadáte inšpiráciu, existujú dve veľmi jasné cesty. Na jednej strane je tu Project Aura, DIY projekt, ktorý využíva ESP32-S3 so 4,3-palcovou dotykovou IPS obrazovkou . Najúžasnejšie na Aure je, že používa senzor Sensirion SEN66, ktorý dokáže merať všetko od PM1 do PM10, CO2 a prchavých organických zlúčenín (VOC). Dokonca vám umožňuje pridať formaldehydový senzor SFA30, čo takmer nikto iný nerobí, vďaka čomu je takmer profesionálnym nástrojom pre vzdelávacie zariadenia alebo veľmi náročné domácnosti.
Na druhej strane spektra je AirGradient ONE, ktorý je pravdepodobne zlatým štandardom open source . Je oveľa kompaktnejší a používa ESP32-C3 spolu s vysoko spoľahlivými senzormi, ako je PMS5000 pre častice a Senseair S8 pre CO2. Zatiaľ čo Aura sa zameriava na masívnu lokálnu vizualizáciu, AirGradient uprednostňuje modulárnu presnosť a jednoduchosť , vďaka čomu je ideálnou voľbou pre tých, ktorí uprednostňujú integráciu všetkého do ovládacieho panela Home Assistant pomocou ESPHome alebo dokonca premenu starého Kindle na inteligentný ovládací panel.
Srdce merania: Laserové senzory verzus lacné senzory
Tu sa veľa ľudí mýli. Existujú lacné senzory prachu (ako napríklad DSM501A), ktoré v podstate merajú, do akej miery je svetelný lúč zakrytý. Tie vám povedia „Som špinavý“, ale neposkytnú vám žiadne skutočné údaje. Naproti tomu laserové senzory ako Sensirion SPS30 alebo PMS5003 používajú rozptyl svetla na počítanie jednotlivých častíc a výpočet ich hmotnosti v mikrogramoch na meter kubický (µg/m³).
Laserový senzor umožňuje rozlišovať medzi dymom z kachlí (veľa ultrajemných častíc) a stavebným prachom (niekoľko veľmi ťažkých častíc). Tento rozdiel je zásadný, pretože PM2.5, ktoré sú najnebezpečnejšími časticami, keď dosiahnu alveoly pľúc, sa pomocou tohto systému počítania založeného na veľkosti merajú oveľa presnejšie.
Technická montáž a energetický manažment
Ak sa rozhodnete pre jeho zostavenie, buďte veľmi opatrní s napájaním. Častou chybou je napájanie senzora z 3,3V pinu ESP32. Napríklad ventilátor SPS30 má špičkový štartovací prúd okolo 800mA, čo môže spôsobiť neustále reštartovanie mikrokontroléra . V ideálnom prípade by ste mali použiť 5V boost menič na priame napájanie VIN pinu ESP32 a senzora, čím zabezpečíte správne napájanie zariadenia.
Aby ste predišli tomu, aby sa zariadenie dostalo do cyklu poklesu napätia, dôrazne sa odporúča naplánovať postupné spustenie . To zahŕňa najprv zapnutie obrazovky, niekoľko sekúnd čakania, aktiváciu senzora a až potom zapnutie Wi-Fi. Okrem toho zníženie prenosového výkonu Wi-Fi na 15 dBm pomáha predchádzať náhlym poklesom napätia v batérii 18650, ktoré by mohli ohroziť stabilitu systému.
Softvér, cloud a inteligentné upozornenia
Na úrovni kódu je najpraktickejším prístupom použiť MQTT na odoslanie údajov brokerovi. Ak sa nechcete zaoberať vlastnými servermi, platformy ako CircuitDigest Cloud vám umožňujú vytvárať rýchle dashboardy a, čo je najlepšie, konfigurovať automatické upozornenia cez WhatsApp . Predstavte si, že index kvality ovzdušia prekročí kritickú hranicu a na telefóne dostanete správu s upozornením, že je čas otvoriť okná.
Je nevyhnutné prispôsobiť index kvality ovzdušia (AQI) predpisom vašej krajiny. Napríklad Čile používa ICAP, kde hodnota 100 zodpovedá dennej norme PM2.5. Používanie indickej alebo americkej stupnice je zbytočné, ak chcete porovnať svoje údaje s oficiálnymi stanicami vo vašom meste. Musíte vytvoriť matematickú funkciu, ktorá prepočíta mikrogramy na miestny index; inak to bude len hračka. Týmto spôsobom ho premeníte na užitočný merací nástroj.
Praktické tipy na zapuzdrenie
Neumiestňujte senzor do hocijakej uzavretej krabice. SPS30 potrebuje neustále prúdenie vzduchu, takže kryt musí mať dva dobre navrhnuté otvory : jeden pre nasávanie a jeden pre výfuk. Ak použijete iba jeden otvor, vzduch bude recirkulovať a namerané hodnoty budú nepresné. Taktiež oddeľte od senzora všetku elektroniku generujúcu teplo (ako napríklad regulátor napätia), pretože horúci vzduch mení relatívnu vlhkosť a môže skresliť výsledky smerom nadol, podobne ako je prúdenie vzduchu riadené ventilátormi počítača.
Pre tých, ktorí chcú optimalizovať výdrž batérie, je kľúčom režim hlbokého spánku . Namiesto merania každú sekundu môžete naprogramovať ESP32 tak, aby sa zobudil každých pätnásť minút, odobral vzorku, nahral ju do cloudu a opäť prešiel do režimu spánku. S týmto trikom môže batéria, ktorá by normálne vydržala niekoľko hodín, vydržať niekoľko týždňov bez nutnosti nabíjania.
Kombinácia ESP32 s high-end laserovými senzormi vám umožňuje premeniť priestor na profesionálne monitorované prostredie. Či už ide o vizuálnu silu Project Aura, jednoduchosť AirGradient alebo vlastné nastavenie s upozorneniami WhatsApp a optimalizáciou energie, kľúčom je premeniť neviditeľné údaje na konkrétne kroky na zlepšenie zdravia dýchacích ciest doma.
