Сьогодні ми проводимо більшу частину часу в приміщенні, і правда полягає в тому, що повітря в приміщенні може бути набагато забрудненішим, ніж повітря на вулиці. Чи то через дров'яні печі, приготування їжі, чи просто погану вентиляцію, вдихання повітря, насиченого невидимими частинками, зрештою дає про себе знати. На щастя, завдяки електроніці з відкритим вихідним кодом нам більше не потрібно витрачати цілий статок на промислове обладнання, щоб точно знати, чим ми дихаємо у своїх вітальнях.
Використовуючи ESP32 як мозок проєкту , ми можемо побудувати надпотужну станцію моніторингу, яка не лише повідомлятиме нам, чи повітря «погане», але й розщеплюватиме масу частинок і шкідливих газів. Від мінімалістичних проєктів до сенсорних екранів, які виглядають так, ніби вони зійшли з науково-фантастичного фільму, можливості величезні для кожного, хто хоче взяти під контроль своє екологічне здоров'я без надмірних ускладнень , подібно до того, як за допомогою ESP32 створюються інші програмовані роботи.
Референтні проекти: Aura та AirGradient ONE
Якщо ви шукаєте натхнення, є два дуже чітких шляхи. З одного боку, є Project Aura, потужний саморобний інструмент, який використовує ESP32-S3 з 4,3-дюймовим сенсорним IPS-екраном . Найдивовижніше в Aura те, що вона використовує датчик Sensirion SEN66, здатний вимірювати все: від PM1 до PM10, CO2 та летких органічних сполук (ЛОС). Він навіть дозволяє додати датчик формальдегіду SFA30, чого майже ніхто інший не робить, що робить його майже професійним інструментом для освітніх установ або дуже вимогливих домівок.
З іншого боку спектра знаходиться AirGradient ONE, який, можливо, є золотим стандартом відкритого коду . Він набагато компактніший і використовує ESP32-C3 разом із високонадійними датчиками, такими як PMS5000 для частинок та Senseair S8 для CO2. У той час як Aura зосереджена на масивній локальній візуалізації, AirGradient надає пріоритет модульній точності та простоті , що робить його ідеальним вибором для тих, хто віддає перевагу інтеграції всього в панель керування Home Assistant за допомогою ESPHome або навіть перетворює старий Kindle на розумну панель керування.
Серце вимірювання: лазерні датчики проти дешевих датчиків
Саме тут багато людей помиляються. Існують недорогі датчики пилу (наприклад, DSM501A), які по суті вимірюють, наскільки затемнений промінь світла. Вони кажуть вам «Я брудний», але не дають жодних реальних даних. Натомість лазерні датчики, такі як Sensirion SPS30 або PMS5003, використовують розсіювання світла для підрахунку окремих частинок та обчислення їхньої маси в мікрограмах на кубічний метр (мкг/м³).
Наявність лазерного датчика дозволяє розрізняти пічний дим (багато наддрібних частинок) та будівельний пил (невелика кількість дуже важких частинок). Ця різниця є життєво важливою, оскільки PM2.5, які є найнебезпечнішими частинками, коли вони досягають альвеол легень, вимірюються набагато точніше за допомогою цієї системи підрахунку на основі розміру.
Технічний монтаж та управління енергією
Якщо ви вирішите зібрати його самостійно, будьте дуже обережні з блоком живлення. Поширеною помилкою є живлення датчика від виводу 3,3 В ESP32. Наприклад, вентилятор SPS30 має піковий струм запуску близько 800 мА, що може призвести до постійного перезавантаження мікроконтролера . В ідеалі слід використовувати підвищувальний перетворювач 5 В для живлення виводу VIN ESP32 та датчика безпосередньо, забезпечуючи належне живлення пристрою.
Щоб запобігти потраплянню пристрою в цикл повільного падіння напруги, наполегливо рекомендується запланувати поетапне завантаження . Це передбачає спочатку ввімкнення екрана, зачекання кількох секунд, активацію датчика і лише потім увімкнення Wi-Fi. Крім того, зменшення потужності передачі Wi-Fi до 15 дБм допомагає запобігти раптовим падінням напруги в акумуляторі 18650, які можуть поставити під загрозу стабільність системи.
Програмне забезпечення, хмара та розумні сповіщення
На рівні коду найпрактичніший підхід — використовувати MQTT для надсилання даних брокеру. Якщо ви не хочете мати справу з власними серверами, такі платформи, як CircuitDigest Cloud, дозволяють створювати швидкі інформаційні панелі та, що найкраще, налаштовувати автоматичні сповіщення через WhatsApp . Уявіть, що індекс якості повітря перевищує критичний поріг, і ви отримуєте повідомлення на телефон із попередженням про те, що час відкривати вікна.
Важливо адаптувати індекс якості повітря (AQI) до правил вашої країни. Наприклад, Чилі використовує ICAP, де значення 100 відповідає добовому стандарту PM2.5. Використання індійської чи американської шкали не має сенсу, якщо ви хочете порівняти свої дані з офіційними станціями у вашому місті. Вам потрібно створити математичну функцію, яка перетворює мікрограми на місцевий індекс; інакше це буде не більше ніж іграшка. Роблячи це, ви перетворите його на корисний інструмент вимірювання.
Практичні поради щодо інкапсуляції
Не розміщуйте датчик у будь-якій закритій коробці. SPS30 потребує постійного потоку повітря, тому корпус повинен мати два добре спроектовані отвори : один для впуску та один для випуску. Якщо ви використовуєте лише один отвір, повітря буде рециркулювати, і показання будуть неточними. Також відокремте від датчика будь-яку електроніку, що генерує тепло (наприклад, регулятор напруги), оскільки гаряче повітря змінює відносну вологість і може спотворити результати вниз, подібно до того, як керується поток повітря у вентиляторах ПК.
Для тих, хто хоче оптимізувати час роботи від батареї, ключовим є режим глибокого сну . Замість того, щоб вимірювати щосекунди, ви можете запрограмувати ESP32 так, щоб він прокидався кожні п'ятнадцять хвилин, брав зразок, завантажував його в хмару та знову переходив у режим сну. Завдяки цьому трюку батарея, яка зазвичай працює кілька годин, може працювати кілька тижнів без потреби підзарядки.
Поєднання ESP32 з високоякісними лазерними датчиками дозволяє перетворити простір на професійно контрольоване середовище. Чи то за допомогою візуальної потужності Project Aura, простоти AirGradient, чи то за допомогою індивідуального налаштування зі сповіщеннями WhatsApp та оптимізацією енергії, головне — перетворити невидимі дані на конкретні дії для покращення здоров’я дихальних шляхів вдома.
