Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Как собрать сенсор для измерения качества воздуха

Качество воздуха в городах Казахстана официально мониторит только одно ведомство – Казгидромет. Их данные часто ставят под сомнение: во-первых, альтернативы их исследованиям нет – дорогостоящее оборудование не всякий может себе позволить – а значит, приходится доверять только этим цифрам, во-вторых, их результаты, которые чаще показывают, что с воздухом все в порядке, вызывают обоснованный скепсис, особенно у жителей Алматы, которые видят смог невооруженным глазом. До недавнего времени, казалось, что ситуацию в измерении качества воздуха ничто не изменит, пока не появились гражданские экоактивисты с собственными сенсорами. 


Во многих городах есть службы, которые измеряют данные по окружающей среде. Собранную информацию анализируют – именно эти данные и показывают насколько экологическое состояние города благоприятно для проживания. Основной пункт в этих исследованиях – качество воздуха. Рост населения ведет к увеличению потребления электричества, тепла, количества автомобилей и предприятий, – все это вместе приводит к большим выбросам вредных веществ в атмосферу. Решение проблем с загрязненным воздухом лежит на городских властях, но они опираются на усредненные цифры официального мониторинга «в пределах нормы» и не торопятся такие решения найти.

В Алматы альтернативой государственной службе мониторинга “Казгидромет” стали экоактивисты в лице жителей. Их идея проста: горожане самостоятельно могут участвовать в мониторинге воздуха, получать альтернативные данные и сравнивать их с цифрами гидромета. Эти знания помогут людям принимать важные для их здоровья решения, а также вполне возможно смогут изменить позицию городских властей – люди начнут требовать от них принятия эффективных решений для уменьшения загазованности

Главный пример гражданского мониторинга воздуха в Казахстане – это алматинец Павел Александров. Он заказал в онлайн-магазине недорогие ручные сенсоры, перенастроил их, установил в разных частях города и создал cайт airkaz.org, куда отправляет данные. Павел информирует жителей, в каких районах города в буквальном смысле «нечем дышать» и в какое время загазованность достигает пика. Его инициатива пошла в народ, скоро такие же сенсоры появятся в Астане и Караганде.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
Про проект «AUA» «Мы не могли оставить вопросы горожан о том, чем они дышат, без ответа»
Павла Александрова «Алматинец самостоятельно измеряет уровень загрязненности городского воздуха», которые первыми в Казахстане начали сами измерять уровень загрязненности воздуха в Алматы. 

Ответ «Казгидромета»: «Казгидромет: вводить кого-то в заблуждение мы не имеем права».

Примеру проекта «AUA» и Павла Александрова может последовать любой желающий, и, оказалось, что и покупать готовый сенсор необязательно, его можно собрать самостоятельно. Основатель школы робототехники «Inspire Lab» Рустем Ермеков обучал этому алматинцев на мастер-классе проекта «AUA» по сборке пылемеров. Он считает, что человек даже с гуманитарным складом ума способен это сделать. Видео идет всего 2 минуты 38 секунд!


Как собрать сенсор?

Вся система состоит из нескольких модулей:

  1. Цифровой датчик DHT11 для измерения температуры и влажности воздуха;
  2. Датчик для измерения мелкодисперсной пыли PM2,5 от компании SHARP;
  3. Основной модуль Arduino. Является центром всей системы;
  4. Wi-Fi-модуль ESP 8266 – он помогает все полученные данные передавать на сервер;
  5. Макетная (монтажная) беспаечная плата Breadbord, чтобы все эти детали между собой соединить.

Так выглядит сенсор без “упаковки”

Разберем каждое устройство. Цифровой датчик DHT11 измеряет температуру и влажность воздуха. Данные поставляются по проводу в виде цифрового сигнала. Это позволяет передавать информацию на расстоянии до 20 метров. Сенсор работает по собственному протоколу.

Датчик от SHARP отвечает за данные по уровню PM2,5 (PM2,5 – это воздушный загрязнитель, в состав которого входят как твердые микрочастицы, так и мельчайшие капельки жидкостей — прим. ред.)  в воздухе. Массовая концентрация РМ2.5 является ключевым параметром для оценки качества воздуха и его угрозы для здоровья человека. По нормам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) среднегодовой уровень РМ2.5 должен составлять не больше 10 мкг/м3, а среднесуточный уровень не больше 25 мкг/м3. В отличие от более крупных частиц, РМ2.5 легко проникают сквозь биологические барьеры и поэтому представляют наибольшую угрозу для организма.

Модуль Arduino uno – это главный элемент в сборке датчика. Он соединяет все составляющие сенсора между собой. В процессор Arduino загружается программа, которая будет управлять всеми этими устройствами по заданному алгоритму.

Wi-Fi-модуль ESP8266 позволяет дистанционно управлять и снимать показания с сенсоров через интернет.

Breadbord – это доска для прототипирования – незаменимая вещь для экспериментов с электроникой. Она позволяет быстро, удобно, без паяльника собирать электрические схемы.


Второй этап: написание кода для работы сенсора

После того, как устройство будет собрано, начинается процесс написания кода. Рустем уверяет, что данный этап не такой сложный, как все себе представляют. Его даже можно не писать, а найти готовый код в интернете. Для этого надо зайти в поисковик и указать название датчика, который используется. По словам нашего собеседника, должны появиться примеры кодов и можно увидеть наглядно, что с ними делать дальше.

А для того, чтобы работать с платой Arduino uno, надо зайти на сайт arduino.org и скачать там программу под свое устройство. В разделе «загрузки» есть подходящие версии для разных устройств. Устанавливать как любое другое приложение в компьютере.


Где купить модули для сенсора и сколько все это будет стоить?

Официальных дистрибьютеров вышеуказанных устройств в Казахстане нет. Однако купить их можно «с рук» на сайтах бесплатных объявлений либо заказать в других странах. К примеру, все составляющие сенсора мы нашли в российском онлайн-магазине. 

Примерные цены за каждый модуль:

  • плата arduıno uno – $30,
  • breadbord – $3,
  • датчик от SHARP – $15,
  • датчик температуры и влажности DHT11 – $3,
  • Wi-Fi-модуль ESP8266 – $8.

В итоге, собственноручно собранный сенсор обойдется в $59 (19.175 тенге, по курсу на момент написания поста). Готовые приборы с экраном домашнего исполнения в китайских онлайн-магазинах продают за $50-70.

Рустем советует все сенсоры после сборки калибровать, так как цифры могут выдаваться с большой погрешностью. То есть необходимо найти сенсор с точными показателями и подстроить свои данные по его образцу.

Робот-кошка

Актуальность

Сегодня во всем мире интенсивно ведутся работы по созданию и исследованию шагающих роботов, поскольку шагающие механизмы имеют ряд преимуществ перед колёсными и гусеничными машинами, которые не могут функционировать полноценно на поверхности со сложным рельефом, а также внутри различных помещений, где есть лестницы, узкие коридоры. Небольшая площадь опоры шагающих машин не портит дорожные покрытия и плодородный грунт, а в случае работы в помещениях не приводит к серьёзным разрушениям.

Создавая робота «с нуля», человек получает возможность пройти путь от замысла до создания конечного продукта. В процессе работы приобретаются и совершенствуются навыки 3D-моделирования, программирования, пайки и многие другие.

Цель

Создать самоходно-программируемого робота, имитирующего реакции живого организма и обеспечивающего противопожарную безопасность.

Планируемые функции робота

1. Передвижение на 4 конечностях.

2. Реакция на прикосновение.

3. Реакция на освещённость.

4. Реакция на химический состав воздуха.

5. Реакция на звук.

6. Реакция на препятствие.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Обработка информации:

  • 2 модуля Arduino Uno R3
  • Микроконтроллер ATmega328
  • Микросхема интерфейса ATmega16U2
  • Питание – 7–12 В

Выходы:

  • 14 цифровых
  • 6 аналоговых

Память:

  • FLASH – 32кб
  • ОЗУ – 2кб
  • EEPROM – 1кб
  • Датчик касания, фиксирующий прикосновение, имеющий цифровой и аналоговый выходы, питание – 5 В
  • Датчик освещённости на основе фоторезистора Troyka-Light Sensor, питание – 3–5 В
  • Датчик химического состава воздуха, питание – 5 В
  • Датчик механических колебаний звуковой частоты, питание – 5 В
  • Динамик
  • Светодиоды
  • Резисторы 91 Ом
  • Плата чтения карты памяти
  • 10 (по 2 на «лапу», 2 сервопривода поворачивают «уши») сервоприводов мини SG90 (угол поворота – 120˚, момент – 1,84 кг-см, питание – 4,8-6 В, логика – аналоговая)
  • Питание электрической схемы осуществляется от Li-ion аккумулятора
  • SAMSUNG ICR18650-30B (3,7 В, 2950 мАч), подзаряжаемый от сети, соединительные провода, аккумуляторные батареи
  • Стеклопластик

Описание

Автор создал 3D-эскиз робота в онлайн-сервисе Tinkercad. Из оргстекла по шаблонам 3D-модели были вырезаны детали конечностей (8 шт.) и «тело» – основа модели. Конечности автор присоединил к телу робота при помощи сервоприводов. В пластиковый шар, имитирующий голову кошки, поместил светодиоды с припаянными к ним резисторами, сервоприводы для ушей, динамик. К «спине» прикрепил две платы Arduino Uno, на одну из них установил консоль для карты памяти с картой памяти на 2 Гб. На укреплениях из оргстекла смонтировал датчики. С нижней стороны «тела» прикрепил 2 аккумулятора и кнопки включения плат. Присоединил голову к телу.

Взял провода «папа-папа», «мама-папа», сделал разветвление линий 5В и заземления на обеих платах.

Автор смонтировал электросхему, настроил сервоприводы и проверил работу датчиков.

Результаты работы/выводы

В результате работы над проектом получился робот, способный реагировать на внешние раздражители: остановку перед препятствием, включение сирены при обнаружении в воздухе угарного газа, включение светодиодов в темноте, движение ушами на громкий звук, голосовая реакция на прикосновение. Робот способен перемещаться на четырёх конечностях.

В процессе работы над созданием шагающего аппарата были усовершенствованы навыки работы в программе Tinkercad, приёмы работы с ручным инструментом, с электроинструментом, был написан программный код для микроконтроллеров Arduino на языке Arduino IDE.

Перспективы использования результатов работы

Данный робот планируется использовать в развлекательных целях, в качестве учебного тренажёра и для обеспечения противопожарной безопасности в детских учреждениях, в квартирах.

Измеритель загрязнения воздуха с использованием IoT с цифровой панелью управления на смартфоне

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >

Измеритель загрязнения воздуха с использованием IoT с цифровой панелью управления на смартфоне

 


Здесь представлен проект по мониторингу качества воздуха на вашем смартфоне с использованием приложения Blynk и платы Arduino. Blynk - платформа Интернета (IoT) для управления Arduino, Raspberry Pi и т.п. через Интернет. В этом проекте Blynk предоставляет цифровую приборную панель на вашем смартфоне, которая отображает показания качества воздуха в реальном времени для непосредственного окружения. Blynk не предназначен для конкретного устройства. Он будет доступен вам в режиме онлайн и готов для IoT, независимо от того, связана ли Arduino или Raspberry Pi с Интернетом через Wi-Fi, Ethernet или чип
ESP8266.

                                                                       Как работает Blynk 

lynk может удаленно управлять оборудованием. Он может отображать данные датчиков, хранить и визуализировать их. В платформе есть три основных компонента:

Blynk app.. Это позволяет вам создавать удивительные интерфейсы для ваших проектов с использованием различных виджетов

Blynk server.Он отвечает за связь между смартфоном и оборудованием. Вы можете использовать Blynk Cloud или запустить свой собственный сервер Blynk server локально. Он является открытым исходным кодом и может обрабатывать тысячи устройств. Он также может быть запущен на Raspberry Pi.

Blynk libraries.Библиотеки доступны для всех популярных аппаратных платформ. Библиотеки позволяют осуществлять связь с сервером и обрабатывать все входящие и исходящие команды.

Когда вы нажимаете кнопку в приложении Blynk на телефоне, сигнал переходит в облако Блинк, где он находит свой путь к аппаратным средствам. Он работает одинаково в противоположном направление, и все происходит в мгновение ока. Концепция показана на рисунке 1.

                                               

 

                                                     Счетчик загрязнения воздуха

 

В измерителе загрязнения воздуха используются следующие аппаратные компоненты:

Контроллер и датчики.
Arduino Uno используется в качестве контрольно-измерительного устройства, а Arduino Uno Ethernet - для подключения к облаку Blynk. Датчики включают в себя датчик PM PMA nova SDS011, датчик газа MQ135, датчик температуры и влажности DHT11.

                                                                 Смартфон и цифровая панель.

Телефон Android используется как смарт-метр. Приложение Blynk - это хорошо продуманный конструктор интерфейса. Он работает на iOS и Android и предоставляет простые в использовании виджеты для LCD, кнопки, кнопки включения / выключения, светодиодная индикация, RTC и многое другое.
Использование Blynk digital функции панели мониторинга в смартфоне помогают снизить стоимость проекта,потому что традиционный ЖК-дисплей, механические кнопки, светодиоды, RTC и т. д. не требуются. Дисплей цифровой панели или смартметра показан на рисунке 2. 

                                     

                                 

                                                                Работа схемы

Принципиальная схема измерителя загрязнения воздуха IoT с цифровой приборной панелью показана на рисунке 3.

 

                                                                

 

Сердцем схемы является плата Arduino Uno с Arduino shield. К другим компонентам относятся стабилизаторы напряжения 7805 (IC1 и IC2), модуль температуры и влажности DHT11, подключенный к разъему CON3, газовый датчик MQ135, подключенный к разъему CON2, датчик PM2.5 / PM10, подключенный к разъему CON1.

Датчик PM2.5 / PM10 (SDS011).Загрязнение частиц, также называемое твердыми частицами (или ТЧ), представляет собой смесь твердых частиц и капель жидкости в воздухе. Некоторые частицы выделяются непосредственно из определенного источника, а другие образуются в сложных химических реакциях в атмосфере. Датчик PM2.5 / PM10, подключенный через CON1, был разработан INOVAFIT, который является побочным продуктом из Университета Цзинань, Китай. Он использует принцип лазерного рассеяния в воздухе и может обнаруживать концентрацию взвешенных частиц в пределах от 0,3 до 10 микрон. Данные, собранные датчиком, являются стабильными и надежными. Датчик SDS011 подключен к порту UART(Тх и Rx) платы Arduino Uno.

Датчик газа (MQ135).Чувствительным материалом датчика является диоксид олова, удельная проводимость которого увеличивается с концентрацией газа. Изменение проводимости преобразуется в сигнал выходного напряжения, который изменяется в зависимости от концентрации горючего газа. MQ135 очень чувствителен к аммиачным, сульфидным и бензольным парам, дыму и другим вредных газов. Это недорогой датчик, подходящий для разных применений. Выход датчика газа подключается к разъему аналогового входа A3 платы Arduino Uno через разъем CON2.


Датчик температуры и влажности (DHT11).Этот комбинированный датчик содержит калиброванные цифровые сигнальные выходы температуры и влажности. Подключается к разъему CON3, он включает в себя датчик влажности резистивного типа и устройство измерения температуры NTC. Его выход подключен к цифровому выводу 5 платы Arduino Uno. Это относительно недорогой датчик.

  Дополнительные возможности.Предусмотрена дополнительная индикация тревоги и управление через реле RL1 и RL2. Два устройства (свет и вентилятор) могут быть подключены к разъемам CON5 и CON6, но вы можете добавить другие устройства в соответствии с вашими требованиями. Используется соединитель CON4
для подключения сети 230 В переменного тока.  

Источник питания. 12В аккумулятор или питание подключается к разъему CON7, который стабилизируется до 5 В с помощью 7805 (IC1 и IC2).

Когда система включается, устройству требуется одна минута для предварительного нагрева датчика газа, прежде чем он будет готов для операции. Вся цепь датчика может питаться от адаптера 9V или 12V или батареи. Здесь IC1 и IC2 используются для управления различными частями схемы.
Поместите всю схему (рис.3) в подходящую коробку, которая должна быть размещена там, где вы хотите контролировать качество воздуха или загрязнение.


Ethernet шилд.Шилд Arduino Ethernet позволяет легко подключить Arduino к Интернету. Этот шилд позволяет Arduino отправлять и получать данные из любой точки мира, с подключением к Интернету.

 

                                                               Настройка цифровой панели

 

Шаг 1. Установите шилд Ethernet на Arduino Uno и подключите Board1 к ПК с помощью USB-кабеля.


Шаг 2. Измените IP-адрес в IP-адресе IP (ваш IP-адрес) в эскизе Arduino ethernetclient.ino (в архиве). Скомпилируйте и загрузите код в Arduino Uno из Arduino IDE. В этом коде показано, как сделать запрос HTTP с использованием экрана Ethernet. Он возвращает поиск Google для слова Arduino. Результаты этого поиска можно просмотреть в формате HTML через серийное окно.


Шаг 3. Скомпилируйте скетч ethernetserver.ino и загрузите его на плату Arduino Uno. Измените свой IP-адрес в IP-адресе IP-адрес (ваш IP-адрес) в скетче. В этом примере используйте шилд yourEthernet и плату Arduino для создания простого веб-сервера. Используя библиотеку Ethernet, ваше устройство сможет ответить на запрос HTTP с экраном Ethernet. После перехода на IP-адрес Ethernet шилд Arduino ответит через браузер HTML и будет готов принимать входные значения от аналоговых контактов (от A0 до A5) Board1.


Шаг 4. Подключите мобильный телефон к Wi-Fi. Загрузите и установите приложение Blynk из магазина Google Play. Затем создайте новую учетную запись Blynk (рисунок 4). Эта учетная запись отделена от учетных записей, используемых для форумов Blynk, если они у вас уже есть. Учетная запись (аккаунт) необходима для сохранения ваших проектов и доступа к ним с нескольких устройств в любом месте в мире. Это также мера безопасности. Мы рекомендуем использовать
настоящий адрес электронной почты, что упростит ситуацию позже.


Шаг 5. После того, как вы успешно вошли в свою учетную запись, начните с создания нового проекта (рисунок 5) и укажите ему имя.


Шаг 6. Выберите аппаратную модель, которую вы собираетесь использовать. В этом случае это Arduino Uno (рис.6)


Шаг 7. Маркер авторизации (или Auth) - это уникальный идентификатор, необходимый для подключения оборудования к вашему смартфону. Каждый новый проект, который вы создаете, будет иметь свой собственный токен Auth (рис.7). Нажмите кнопку электронной почты, и токен будет отправлен на адрес электронной почты, который вы использовали для регистрации. Используйте этот токен в auth [] = "ваш токен" в файле poll.ino.
Загрузите библиотеку Blynk (Blynk_v0.3.4.zip) с https://github.com/blynkkk/blynklibrary/releases/tag/v0.3.4 и включите ее в ArduinoIDE. Скомпилируйте и загрузите код poll.ino на плату Arduino.


Шаг 8. Нажмите «Create» (рис.8).


Шаг 9. На вашем холсте проекта пусто. Нажмите любое место на холсте, чтобы открыть окно виджета; все доступные виджеты расположены здесь. Добавить виджеты (рисунок 9). Добавьте следующие виджеты в настройки и сделайте экран похожим на цифровую приборную панель, как показано на рисунке 2. Это включает в себя добавление ЖК-дисплея (рис.10), светодиода, кнопки включения / выключения, кнопок и виджетов RTC.


Шаг 10. Запустите проект. Когда вы закончите с настройками, нажмите « Play» (рис.11). Это переключит дисплей из режима редактирования в режим воспроизведения, где вы сможете взаимодействовать с оборудованием. В режиме воспроизведения вы не сможете перетаскивать или настраивать новые виджеты. Нажмите «Stop» и вернитесь в режим редактирования. В режиме воспроизведения вы найдете экран, показанный на рисунке 12.

                                                                        

 

 

                                                                    

                                    

                                                                          

P.S.Используйте различные сети Wi-Fi для мобильных телефонов Android и Arduino для правильного теста на основе IoT.

Материал из журнала Electronics For You 2017 January

 

 

Файлы:
архив
рис.4-11

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?


Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Обзор датчика качества воздуха CSS811. ч1

Знаете, в последнее время стал замечать за собой, что стал плохо спать. Возможно сказывается возраст ( скоро 50 стукнет), но решил начать с контроля атмосферы в спальне. Заказал датчики, первым пришел CSS811. Сам датчик мало известен и практических обзоров нет. А потому данный обзор будет полезен строителям метеостанций.

Первым делом — предупреждение! Не покупаем по ссылке! В описании плата с 2 датчиками: HDC1080 и CCS811. По факте присылает CJMCU-811 с одним датчиком CCS811! Соответственно замеры температуры и влажности невозможны. При общении продавец утверждает: «присланная плата как на описании». Хотя на фото отличия видны не вооруженным взглядом. В прочем при открытии диспута на Али деньги возвращают без проблем. Ибо различия на фото и на описании очевидны.

А теперь о датчике…
Датчик достаточно интересен. Назначение датчика — контроль качества воздуха. Чувствительный элемент построен по технологии MOX (Metal Oxide Semiconductor) и несет на борту микропроцессор с АЦП для обработки данных от сенсоров.

Сразу уточню, основное назначение датчика — контроль TVOC. Измерение эквивалентного значения СО2 — вспомогательный функционал. Как и у других недорогих датчиков с селективностью не все хорошо.

Характеристики:
1) eCO2 maximum output value to 64000 ppm
2) TVOC maximum output value to 64000 ppm
3) напряжение питания: 1,8…3,3 В;
4) период опроса: 0,25/ 1/10/ 60 с
5) коммуникационный интерфейс: 400 кГц I2C;
6) корпус: 10-выводной LGA 2.7 × 4.0 × 1.1 мм.
7) диапазон рабочих температур: -40…+85 °C;

А теперь то, о чем вы должны знать перед использованием:

Что нужно знать перед использованием: Все пайки производим при закрытом изолентой датчиком. Не допускаем попадания паров флюса в датчик. При первом включении необходимо выдержать датчик под напряжением 24-48 часов для стабилизации характеристик сенсора. Настоятельно рекомендую проверить версию прошивку. С Китая приходят с версией 1.1.0. На сайте производителя уже давно лежит прошивка 2.0.1.

Сайт с прошивкой ( производитель): https://ams.com/ccs811#tab/features

Чувствительность и скорость реакции: Датчик очень чувствительный. И с практически мгновенной реакций. В ситуации, когда другие датчики только начинаю реагировать, CSS811 уже бьется в истерике с значениями «мы все умрем»! Если вам не нужна такая острая реакция — фильтруйте и сглаживайте показания. Иногда бывают странные «шпильки» по показаниям.
Есть «отравление датчика»! При высоких показаниях TVOC показания СО2 должны быть проигнорированы! Датчик, щедро глотнув органики, начинает выдавать нереально высокие показания по CO2.

Значения СО2 не измеряются, а получаются расчетным методом. Относительно правдоподобные значения СО2 можно получить только при близких к 0 TVOC! Если TVOC дает сигнал о органике, то значения СО2 нужно игнорировать. По причине абсолютно фантастических значений. .

Чувствительность по органике ( собрано по зарубежным источникам):
Эфиры ( Бутилгликоль — используется в авиа и космической промышленности для очистки поверхности) — очень высокая чувствительность.
Перманентный маркер — очень высокая чувствительность.
Спирты — очень высокая чувствительность.
Толуол — очень высокая чувствительность.
Ацетон — очень высокая чувствительность.
Бутанол — чувствует
Бутилацетат — чувствует
Бутан — обнаруживает, но слабо
Хлороформ — практически не чувствует
Дихлорметан — не чувствует
Ацетальдегид — слабо чувствует

Калибровка и настройка! Знать обязательно!
Изначально сенсоры датчика имеют достаточно большой технологический разброс. А потому в чипе есть регистр «Baseline», значение которого и собственно задают начальное «нулевое» значение. К нему и идет привязка показаний.
Есть 2 режима работы — ручной и автоматический.
В автоматическом режиме процессор чипа автоматически подстраивает показания регистра для показаний 400 для СО2 на чистом воздухе.Процедура очень не спешная, в среднем занимает не менее суток.
В ручном режиме выдерживаем датчик 2 суток в хорошем воздухе в режиме автоматической калибровки. Далее значение «Baseline» запоминаем, отключаем автоматическую настройку и подсовываем сохраненное значение при каждом старте.

Внимание! Значение «Baseline» при выключении питания не сохраняется! При отключении питания значение сбрасывается. И соответственно опять автонастройка на сутки…
Поэтому значение «Baseline» нужно сохранять. И соответственно восстанавливать при каждом включении последнее сохраненное значение. Это позволить получать корректные значения уже через 20 минут после включения.
Период сохранения «Baseline» (обусловлено дрейфом характеристик датчика):
Первая неделя — сохраняем каждые 24 часа.
Последующая неделя — каждые 1-28 дней.

«Baseline» — значения разные для разных периодов опроса. Если планируем менять — храним значения отдельно.

Датчик сильно не любит резких изменений температуры/влажности. Я рекомендую делать коррекцию по температуре/влажности от внешних источников ( записью в соответствующий регистр) — это увеличит точность. И тем не менее при резкой смене внешних условий датчик «чудит». Просто не надо постоянно бегать с ним из дома на улицу. Пусть отлежится и автокалибруестя.

Резюме:
Неплохой датчик за эту цену. Очень экономичен. Если планируете использовать от батарей в труднодоступном месте — выбор этого чипа будет хорошим решением. Конечно имеет свои «закидоны» — но это как всегда…

Разработка внутренней системы мониторинга окружающей среды с использованием недорогостоящей сенсорной сети Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02/2018 ISSN 2410-6070

уменьшают, хоть и совсем ненамного, концентрацию кислорода в воздухе, а концентрацию углекислого газа они не уменьшают. Так как же относиться к озону вообще и в свете вышеизложенного в частности? Так вот, необходимо относиться к озону как к высокотоксичному веществу, применение которого безусловно оправдано только в том случае, если он может заменить ещё более токсичное. То есть представляется выбор менее вредного (озонатора) из нескольких вредных. Любое другое применение озона должно быть тщательно рассмотрено, при этом надо учитывать, что многие производители озонаторов толком не знают, что же они изготовили. Поэтому к выбору озонаторов следует подходить внимательно. Список использованной литературы:

1. Оськин С.В. Лабораторный практикум по дисциплине «Автоматизация технологических процессов» Часть 1/С.В. Оськин, С.А. Николаенко, А.П. Волошин, Д.С. Цокур. -Краснодар, РИО КубГАУ, 2013. - 87 с.

2. Николаенко С.А. Учебное пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Автоматика» для студентов по направлению «Агроинженерия»/С.А. Николаенко, Д.С. Цокур,А.П. Волошин. -Краснодар, РИО КубГАУ, 2014. - 99 с.

3. Николаенко С.А. Автоматическая система электроозонирования ульев с пчёлами / Николаенко С.А., Бегдай С.Н. изд.: Орловский государственный аграрный университет, г. Орёл, 2014. - С. 212-214.

4. Автоматизация технологических процессов: учеб. пособие / С.А. Николаенко, Д.С. Цокур, Д.П. Харченко, А.П. Волошин - Краснодар: Изд-во ООО «КРОН», 2016. - 218 с.

5. Николаенко С.А. Автоматизация систем управления / Николаенко С.А., Цокур Д.С., учебное пособие, г. Краснодар, изд. ООО«Крон», 2015г. - 119с.

6. Овсянников Д. А., Николаенко С. А., Волошин А. П., Цокур Д. С. Планирование и обработка результатов исследований-Краснодар.: Кубанский ГАУ, 2014. - 76 с.

© Донсков А.П., Волошин А.П., Волошин С.П., 2018

УДК 004.9

Михалин Е.С. магистрант,

студент 2 курса магистратуры факультета информационных технологий и управления Южно-Российский Государственный Политехнический Университет (Новочеркасский политехнический институт) им. М. И. Платова ФГБУ РосИНИВХЦ

г. Новочеркасск, Российская Федерация E-mail: [email protected] Лунев М.В. магистрант

студент 2 курса магистратуры факультета информационных технологий и управления Южно-Российский Государственный Политехнический Университет (Новочеркасский политехнический институт) им. М. И. Платова

г. Новочеркасск, Российская Федерация E-mail: [email protected] Проскурин А.В. магистрант студент 2 курса магистратуры факультета информационных технологий и управления Южно-Российский Государственный Политехнический Университет (Новочеркасский политехнический институт) им. М. И. Платова

г. Новочеркасск, Российская Федерация E-mail: [email protected]

РАЗРАБОТКА ВНУТРЕННЕЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕДОРОГОСТОЯЩЕЙ СЕНСОРНОЙ СЕТИ

Аннотация

В данной работе представлена разработка и внедрение недорогостоящей сенсорной сетевой системы,

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02/2018 ISSN 2410-6070

которая может использоваться для контроля важных внутренних параметров при достижении высокого качества окружающей среды в помещении.

Ключевые слова

Внутренняя среда, беспроводная сенсорная сеть, мониторинг окружающей среды.

Введение:

Хорошее качество внутренней среды связано с высоким качеством воздуха в помещении и тепловым комфортом. Качество воздуха в помещении и тепловой комфорт существенно зависят от температуры, относительной влажности, структуры воздушного потока и других параметров в помещении. Чтобы обеспечить качественную внутреннюю среду, необходимо использование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха наряду с комплексными и сложными системами управления. Несмотря на то, что системы управления предназначены для обеспечения требуемого комфорта при минимальном потреблении энергии, многие из этих систем управления не удовлетворяют потребности клиентов, а также способны к уменьшению потребления энергии.

Это связано с тем, что для анализа помещений в зданиях используется слишком упрощенные модели с предположением о смешанных (гомогенном распределении) условиях. На практике в помещениях датчик температуры обычно размещается на стене рядом с дверьми или оборудованием для обогрева или охлаждения и предполагает, что измеренный параметр является репрезентативным для всей комнаты и достаточен для обеспечения хорошего теплового комфорта. Такой дизайн зондирования не будет хорошо работать для оптимального мониторинга и обратной связи для работы динамической системы зданий или достижения оптимальной эффективности, поскольку измеренный параметр демонстрирует локальные колебания в помещении.

Предлагается размещение большего количества датчиков или сенсорной сети в помещении для решения вышеуказанной проблемы и обеспечения более подробного мониторинга. Таким образом, может быть достигнут лучший контроль над соответствующими параметрами и нарушениями системы на нескольких позициях. Тем не менее, профессиональные датчики являются дорогостоящими, отсюда необходимость использования недорогой сенсорной сети.

Было проведено несколько исследований, связанных с использованием сенсорных сетей в городских условиях с акцентом на различные аспекты, такие как программное обеспечение, аппаратное обеспечение и промежуточное программное обеспечение, а также на энергопотребление сенсорной сети. Однако использование нескольких датчиков для повышения эффективности мониторинга по-прежнему остается труднодоступным. В этой статье мы представляем разработку недорогой сенсорной сети, состоящей из датчиков, которые могут быть размещены в нескольких местах в помещении, чтобы помочь контролировать параметры, которые могут помочь в оптимизации.

Разработка системы:

Обзор конструкции системы мониторинга:

В разработанной системе внутреннего контроля используется общая системная архитектура. Основные компоненты включают в себя узлы температурного датчика (цифровой и аналоговый), узел датчика влажности, беспроводной приемопередатчик XBee и экран SD. Все эти узлы управляются микроконтроллером Arduino с использованием протокола данных ZigBee. Записанные данные передаются на ПК для просмотра. Подробное описание компонентов представлено в следующем подразделах.

Аппаратные средства:

В этом подразделе кратко описывается каждый аппаратный компонент, используемый в разработке системы мониторинга.

• Датчики температуры DS18B20

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02/2018 ISSN 2410-6070

DS18B20 является цифровым температурным датчиком 1-Wire bus 1, который может выводить измерения температуры в диапазоне от 9 бит до 12 бит. Его рабочий диапазон составляет от -55 ° C до + 125 ° C, с точностью ± 0,5 ° C выше диапазона от -10 ° C до + 85 ° C. DS18B20 обычно используется в системах экологического контроля HVAC, системах контроля температуры внутри зданий, оборудования или механизмов, а также системах контроля и управления технологическим процессом [12].

LM35

LM35 представляет собой аналоговый датчик температуры интегральной схемы с выходным напряжением, линейно пропорциональным температуре в градусах Цельсия. LM35 используется с одиночными источниками питания с расходными материалами от 4 до 30 В, поскольку он потребляет всего 60 мкА от источника питания. Датчик имеет очень низкое самонагревание менее 0,1 ° C в неподвижном воздухе и может работать в температурном диапазоне от -55 ° C до + 150 ° C с точностью ± 1 ° C [13].

• Датчик влажности (DHT11)

DHT11 - это базовый недорогостоящий цифровой датчик температуры и влажности. Он использует емкостный датчик влажности и термистор для измерения температуры и влажности окружающего воздуха. Он также использует 1-проводную шину (без необходимости использования аналоговых входных контактов), что делает его простым в использовании, но требует тщательного выбора времени для захвата данных. Его точность составляет 5% в диапазоне 20-80% влажности и ± 2 ° C выше 0-50 ° C. Эта точность добавляет существенный недостаток этого датчика в дополнение к тому, что ему также требуется 2 секунды для получения новых данных [14].

• Микроконтроллер Arduino

Arduino Mega представляет собой плату микроконтроллера на базе ATmega1280. Он имеет 54 цифровых входа/выхода (из которых 14 могут использоваться как выходы PWM), 16 аналоговых входов, 4 UART (аппаратные последовательные порты), 16 МГц кварцевый генератор, USB-соединение, разъем питания, заголовок ICSP, и кнопку сброса. Питание для Mega 2560 можно получить с помощью USB-кабеля или с адаптером переменного тока или аккумулятором [15].

• Беспроводной SD-экран

Как следует из названия, экран Arduino Wireless SD выполняет две функции. Прежде всего, этот экран позволяет легко взаимодействовать с модулями трансивера XBee с использованием протокола ZigBee для создания беспроводных сетей. Во-вторых, он оснащен встроенным микро-гнездом SD, который позволяет хранить и получать доступ к большому количеству данных. В этой конкретной экспериментальной настройке функция хранения SD имеет решающее значение, поскольку она обеспечивает возможность сбора и хранения данных для последующего использования.

Вывод:

На начальном этапе приоритет был сделан на энергичную проверку и подтверждение полученных результатов как в контролируемой окружающей среде, так и в реальных испытаниях. Ожидается, что эффективное размещение датчиков и оптимизация существующих систем управления могут сыграть важную роль в минимизации дискомфорта и сокращении потребления энергии.

Список использованной литературы:

1 [12]DS18B20.Доступно:http://www.maximintegrated.com/en/products/DS18B20.html.

2 [13] LM35.Доступно: http: //www .ti.com/product/lm35.

3 [14]DHT11.Доступно:http://www.electronics-lab.com.

4 [15] Ардуино Мега. [В сети]. Доступно: http://members.home.nl/hobbycorner/images/wiz830/mega.

©Михалин Е С., Лунев М.В. Проскурин А.В, 2018

XIX международная конференция научно-технических работ школьников «Старт в Науку» — Секция радиотехники и компьютерных технологий — Abitu.net

ЧАСТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "1С-ОБРАЗОВАНИЕ"

г. Москва

 

 

ПРОГРАММА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ

CSSDATA

Автор: Большим Максим Антонович

Ученик 10 «Б» класса МБОУ СОШ № 30 г. Подольска

 

Научный руководитель: Чемисов Сергей Андреевич

Преподаватель ЧОУ ДПО "1С-ОБРАЗОВАНИЕ"

 

  1. Цель проекта:

Создать программу, защищающую информацию (текстовые документы, медиафайлы, приложения и т.д.) от несанкционированного доступа с помощью применения методов криптографии и стеганографии.

Сделать программу доступной для работы неопытным пользователям и пригодной для работы специалистам в области защиты информации.

Предоставить пользователям инструмент для обеспечения безопасности важных для него данных.

 

  1. Актуальность:

С развитием информационных технологий, всё большую актуальность приобретает понятие защиты информации от несанкционированного доступа. Постоянная слежка и новости о взломах различных систем вынуждают задуматься о недоступности информации любого рода и характера для чужих лиц. Программа CSSData создана для решения этой проблемы.

 

  1. Описание:

CSSData- кроссплатформенная программа, созданная на языке Java.

Она представляет собой механизм, объединяющий воедино программы, реализующие методы криптографии стеганографии. При запуске пользователю доступен интуитивно понятный интерфейс, где он сразу может начать работу. В отличие от множества других программ и интернет сервисов программа предоставляет огромное кол-во настроек и методов защиты информации. В разделе криптографии пользователю предоставляется возможность выбрать известные алгоритмы шифрования(AES, BlowFish, DES, Triple DES, RC2, RC4, RSA), настроить длину ключа, IV вектор, режим шифрования, дополнения для блочного типа шифрования и, разумеется, пароль. В разделе стеганографии пользователю предоставляется скрыть два типа информации(файл, текст) в медиафайлах двумя способами: скрыть файл, предварительно зашифровав его; скрыть без шифрования. В конце каждой операции в программе предлагается отправить файл на email пользователя.

 

  1. Задачи:

1) Изучить основы криптографии. Изучить понятия: симметричное, асимметричное, блочные и поточные алгоритмы шифрования; режимы блочного шифрования; хеширование.

2) Изучить основы стеганографии. Изучить LSB метод скрытия данных. Научиться манипулировать с информацией на битовом уровне.

3) Выбрать язык программирования и необходимые библиотеки для реализации проекта.

4) Реализовать механизмы работы стеганографии и криптографии в программе и связать их с удобным для восприятия интерфейсом.

 

  1. Инструменты для реализации:

1) Для разработки проекта выбран язык Java, из-за кроссплатформенности и наличия расширенного кол-ва требуемых библиотек;

2) Для работы с медиафайлами выбрана библиотека Xuggler из-за огромного функционала, большого кол-ва поддерживаемых кодеков и высокоуровневого API;

3) Для отправки сообщений на email выбрана библиотека Mail;

4) Для предотвращения запуска большого количества копий программы, во избежание замедления работы задействована библиотека JNA.

5) Для реализации методов криптографии я использовал встроенные инструменты шифрования Java из библиотеки JCE.

  1. Алгоритмы работы:

Как было сказанно выше, программа представляет собой механизм, объединяющий воедино программы, которые выполняют основные задачи.

Таких программ всего две: программа, реализующая методы криптографии; программа, реализующая методы стеганографии.

В свою очередь эти программы состоят из нескольких методов(алгоритмов):

  1. Программа криптографии состоит из 2 алгоритмов: шифровка или расшифровка файла и шифровка или расшифровка текста;
  2. Программа стеганографии состоит из 1 алгоритма: внедрение или извлечение файла или текста;

Так же в программе существует два протокола шифрования файла: простое шифрование(подходит для взаимодействия с другими программами шифрования) и шифрование с преобразованием(подойдет только простым пользователям, но при этом несколько увеличивается криптостойкость шифруемого файла).

Шифрования с преобразованием было специально создано для простых пользователей. Суть в том, что при дешифровании в программе пользователю достаточно знать алгоритм шифрования, длину ключа, пароль и все. Остальные программы шифрования расшифровать файл этот не смогут. Взломщику будет гораздо сложнее расшифровать файл. Протокол простого шифрования альтернативен протоколу шифрования текста. Этот режим требует знание абсолютно всех настроек, что были введены при шифровании. При расшифровке текста так же нужно знать все настройки. Чтобы пользователь мог не беспокоиться о том, что он может забыть эти настройки, после совершения операции предлагается сохранить параметры шифрования на компьютере и отправить их потом на email пользователя.

Блок-схемы криптографических протоколов находятся в прикрепленном тезисе.

В программе стеганографии я реализовывал LSB метод(замена последних значащих битов в контейнере на биты скрываемого сообщения) для изображений и аудио. Поддержка LSB стеганографии видеофайлов будет добавлена в следующих версиях программы.

 

  1. Новизна:

В интернете не существует программы, выполняющей такой широкий спектр действий для защиты информации. Отдельно существующие сервисы шифрования не предоставляют детальных настроек шифрования и не способны справляться с большими файлами быстро, а сервисы стеганографии иногда не могут должным образом скрыть информацию или извлечь её. Новизна CSSData заключается в том, что:

1) Она быстро и надежно шифрует и скрывает информацию;

2) Не ограничена объёмами обрабатываемой информации;

3) Доступна в работе как специалистам, так и неопытным пользователям.

 

  1. Планы развития:

В ближайшем будущем предполагается сделать WEB версию CSSData, что должно сделать программу доступной всем и одной из самых лучших в рунете. Так же планируется добавление новых возможностей, криптографических алгоритмов, видео-стеганографию, исправление ошибок. Пользователь с помощью данной программы может защитить любую информацию. Примером может стать:

          1) Информация, связанная с денежными средствами;

          2) Личные данные;

          3) Секретная для посторонних лиц информация.

 

  1. Итог:

Изучены основы областей криптографии и стеганографии. Изучены принципы работ некоторых алгоритмов шифрования, строения аудио-файлов и изображений, законы логики для манипуляции битами. Проект успешно создан и в скором времени начнется разработка интернет-клона этой программы. Программа отлично справляется с шифрованием многогигабайтовых файлов и скрытием файлов в контейнере без повреждений. 

  

  1. Используемые интернет-ресурсы и литература:

К. Хорстманн «Java: Библиотека профессионала» 9-е издание, г. Москва, 2016 г.;

Г. Вадим «Цифровая стеганография», 2002 г.;

Citforum.ru – Режимы шифрования –

 http://citforum.ru/security/cryptography/rejim_shifrov/ - [интернет-ресурс, дата последнего обращения – 17.12.2016 г.];

Java.com - Java Cryptography Architecture Sun Providers Documentation - https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/SunProviders.html -

[интернет-ресурс, дата последнего обращения – 17.12.2016 г.];

Dreamincode.net – Steganography – http://www.dreamincode.net/forums/topic/27950-steganography/  - интернет-ресурс, дата последнего обращения – 15.10.2016 г.];

Javacodegeeks.com - Xuggler Tutorial: transcoding and media change - https://www.javacodegeeks.com/2011/02/xuggler-tutorial-transcoding-media.html - [интернет-ресурс, дата последнего обращения – 20.10.2016 г.];

Википедия – свободная энциклопедия -  http://ru.wikipedia.org/ - [интернет-ресурс, дата последнего обращения – 21.12.2016 г.];

StackOverFlow – Форум  программистов - http://stackoverflow.com - [интернет-ресурс, дата последнего обращения – 25.12.2016 г.];

CyberForum - Форум  программистов и сисадминов - http://www.cyberforum.ru - [интернет-ресурс, дата последнего обращения – 21.11.2016 г.];

Xuggler.com – Xuggler documentation - http://www.xuggle.com/public/documentation/java/api/ - [интернет-ресурс, дата последнего обращения – 15.11.2016 г.];

Oracle.com - Java™ Platform, Standard Edition 8 API Specification - http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/ - [интернет-ресурс, дата последнего обращения – 16.12.2016 г.].

Разбираемся с датчиками CO и метана MQ-4 и MQ-7

В бытность появления у меня набора Arduino, в поисках объекта для автоматизации, я как-то сам собой задумался над тем, что неплохо бы получать информацию о том, не является ли опасным уровень CO (угарный газ) в зимнее время в котельной загородного дома. В холодные зимние деньки и особенно ночи, газовое оборудование работает в интенсивном режиме и жжет природный газ для поддержания теплоты в доме. А вдруг у меня плохая вентиляция? Или в трубе застрял валенок? И каждый раз входя в котельную и находясь там некоторое время, я подвергаю свою драгоценную жизнь опасности. Да и от утечек природного газа тоже никто не застрахован. Тут вообще можно полдома взорвать, просто включив свет. Их хорошо бы тоже контролировать и как-то отслеживать.

Поэтому было решено собрать систему по мониторингу уровня CO и метана в воздухе котельной на основе Arduino или совместимой платы. Помимо простой сигнализации, хотелось бы собирать еще и статистику, например, о том, как связаны концентрации опасных газов с работой газового оборудования. В принципе, задача реализуется на современном уровне культуры и техники, причем за очень небольшие деньги. В качестве источника расхода природного газа я использовал импульсы со встроенного в газовый счетчик датчика, а для анализа воздуха применил два чрезвычайно популярных в среде разработчиков Arduino датчика MQ-4 и MQ-7. MQ4 «нюхает» воздух на предмет содержания метана, а MQ7 проводит измерения в отношении CO.

Но для того чтобы пойти дальше, оказалось, что нужно конкретно углубиться в детали. Поскольку мало кто из пользователей Arduino и аналогов понимает, что это за датчики такие MQ-4 и MQ-7, и как ими вообще пользоваться. Ну так, приступим потихоньку к увлекательному повествованию.

Чтобы как следует оперировать со значениями, которые я буду приводить ниже, нужно для себя уяснить единицы измерений. У нас, на территории бывшего Советского Союза, показатели принято измерять в процентах (%) или же непосредственно в массе к объему (мг/м3). А вот в некоторых зарубежных странах применяет такой показатель как ppm.

Сокращение ppm расшифровывается как parts per million или в вольном переводе «частей на миллион» (хорошо, что тут не используют фунты на галлоны и империалы к саженям). В принципе, от процента показатель не сильно отличается, вернее, отличается только размерность. 1 ppm = 0,0001%, соответственно 3% = 30.000 ppm.

Перевод из процентов или ppm в мг/м3 уже сложнее, тут нужно учитывать молярную массу газа, давление и температуру. В целом формула для пересчета выглядит следующим образом P x VM=R x T, где P – давление, VM – молярный объем, R – универсальная газовая постоянная, T – абсолютная температура в Кельвинах (не Цельсиях и не Фаренгейтах). Но дабы не мучить читателя школьным курсом химии, сразу приведу несколько значений. А самые опытные бурители интернетов могут найти на просторах великой паутины онлайн-калькуляторы для самостоятельного расчета.

CO: 3% = 30.000 ppm = 34695.52 мг/м3
CO2: 3% = 30.000 ppm = 54513.22 мг/м3

Данные приведены для нормального атмосферного давления и комнатной температуры. Обратите внимание, что CO2 при сравнимом процентном соотношении почти вдвое тяжелее CO. Напомню, что молекула CO2 содержит на один атом больше, отсюда и разница. И именно благодаря этой разнице CO2 скапливается в низинах, а CO у потолка.

Для начала стоит разобраться что же такое есть CO и в чем его отличие от CO2. Во-первых, CO это монооксид углерода, который также называют угарным газом, окисью углерода или оксидом углерода (II). СО газ весьма коварный. Он чрезвычайно ядовит, но при этом не обладает ни цветом, ни запахом. Попав в помещение с угарным газом, вы только по косвенным симптомам поймете, что подвергаетесь воздействию яда. Сначала головная боль, головокружение, одышка, сердцебиение, потом посинение трупа. Угарный газ соединяется с гемоглобином крови, отчего последний перестает переносить кислород тканям вашего организма, и первым страдает головной мозг и нервная система.

Во-вторых, окись углерода отличное топливо и может гореть не хуже других горючих газов. При определенных концентрациях он образует взрывоопасную смесь, которая готова разнести в щепки любой объем, где скопился газ вперемешку с кислородом. Да, монооксид углерода легче воздуха, поэтому активно проникает на второй, третий и последующие этажи зданий.

Основным источником выделения СО, как ни странно, является сгорание углеродного топлива при недостаточном количестве кислорода. Углерод «не догорает» и вместо углекислого газа CO2, в атмосферу выбрасывается угарный газ CO. В бытовом понимании отличным источником СО, при неправильной эксплуатации, могут выступать дровяные печи, газовые конфорки, газовые котлы и прочая отопительная техника, работающая на углеродном топливе. Не стоит забывать и про автомобили, в выхлопе бензинового двигателя СО может быть до 3%, а по гигиеническим нормам его должно быть не более 20 мг/м³ (около 0,0017%).

В общем, угарный газ штука коварная и легко получаемая. Достаточно засорить дымоход и можно смело отправляться к праотцам, растопив печурку на ночь.

Оборотная сторона датчиков MQ-4 и MQ-7 от RobotDyn (цифровые и аналоговые).

CO2, он же диоксид углерода, углекислый газ, двуокись углерода, оксид углерода (IV) или просто угольный ангидрид, не менее интересный газ. С углекислым газом мы встречаемся гораздо чаще в повседневной жизни, нежели с угарным газом. Мы пьем газированную воду, в которой растворяют диоксид углерода. Мы пользуемся сухим льдом для сохранения мороженого в парке жарким летним полднем, мы, наконец, выдыхаем двуокись углерода в сумасшедших объемах. Да и природные объекты, типа вулканов, болот или свалок способны генерировать изрядное количество углекислого газа.

Но не стоит думать, что CO2 газ нежнее и безопаснее газа CO. Высокие концентрации CO2 приводят к не менее тяжелым последствиям, вплоть до летального исхода. А поднять концентрацию можно легко и непринужденно всего лишь закрыв форточку в спальне на ночь. Более того, в отличие от CO, угольный ангидрид тяжелее воздуха и опасно скапливается в низинах, подвалах, подполах и прочих неожиданных местах. Документально зафиксированы случаи гибели людей, случайно попадающих в лощины полные углекислого газа, натекшего из соседнего вулкана. Двигатель автобуса глохнет, воздуха начинает не хватать и все. CO2 газ тоже без цвета, запаха и вкуса, посему его наличие определить органолептически почти и невозможно, кроме как контролировать наступление явно выраженного удушья.

И тот и другой газы состоят всего из двух видов элементов. Из кислорода (О) и углерода (С), вопрос только в количестве атомов кислорода. Знающий читатель может догадаться, что один газ в другой может превращаться с легкостью необыкновенной. Да, может, но не совсем с легкостью и не совсем обыкновенной. Нужно прилагать усилия. Так, например, в каталитических нейтрализаторах современных бензиновых автомобилей происходит процесс дожигания (превращения) CO в CO2. Процесс проходит при высокой температуре и в присутствии катализаторов (например, платины). Возможен и обратный процесс, но опять же непростой.

Кстати, в интернет есть сайт CO2.Earth отображающий динамику и текущую концентрацию углекислого газа в атмосфере Земли. Да, концентрация не такая уж и низкая. Ведь при скоплении углекислого газа в районе 2-4% человек теряет работоспособность, чувствует сонливость и слабость. А при концентрациях около 10% начинает ощущаться удушье.

Мы немного отклонились от темы, но вывод тут такой: не стоит путать два различных газа, равно как и последствия от них, но контролировать их присутствие в атмосфере помещений однозначно стоит.

Самый распространенный вид датчиков MQ. И распространен он широко исключительно благодаря своей дешевизне. Я провел небольшое исследование, дабы попробовать разобраться в вопросе электрохимических датчиков немного больше, чем большинство любителей самостоятельно собрать какое-нибудь устройство.

Электрохимический датчик построен на принципе изменения сопротивления некоего элемента при взаимодействии с другим элементом. Иными словами, происходит химическая реакция между этими двумя элементами, в результате чего меняется сопротивление подложки. Вроде бы все просто. Но для того чтобы реакция проходила нормально, а датчик был не одноразовый, чувствительную часть датчика необходимо держать в подогретом состоянии.

Вот и состоит электрохимический датчик из некой подложки с чувствительным материалом, нагревателя подложки и собственно выводных контактов. Сверху на датчик натянута металлическая сетка, все же подложка ощутимо греется, да и всяческие газы горючие могут быть вокруг датчика, тот же CO. Для этого сетка и требуется. Безопасность превыше всего. Кстати, натягивать сетку на опасные элементы при применении во взрывоопасных средах придумал некий Гумфри Дэви еще для шахтеров в начале IXX века.

Схема электрохимического датчика

В сети можно насчитать пару десятков производителей плат с электрохимическими датчиками серии MQ. Но производитель у всех датчиков (не плат) один – китайская компания HANWEI. Компания выпускает весомый ассортимент различных устройств для детектирования газов и всего с ними связанного. Но сенсоров серии MQ среди номенклатуры нет, возможно, что продукция слишком уж мелкая, чтобы вывешивать ее на сайт.

Будучи по натуре любопытным персонажем, я покопался в спецификациях HANWEI и свел все доступные датчики серии MQ, материал подложки и тип детектирования в единую таблицу.

Датчик

Газ

Подложка

MQ-2 LPG SnO2
MQ-3 Alcohol SnO2
MQ-4 CH4 SnO2
MQ-5 LPG, natural gas SnO2
MQ-6 LPG, propane SnO2
MQ-7 CO SnO2
MQ-9 CH4, LPG SnO2
MQ-131 O3 SnO2
MQ-135 Air Quality SnO2
MQ-136 Air Quality SnO2
MQ-137 Air Quality SnO2
MQ-138 Multi-purpose SnO2
MQ-303A Alcohol ???
MQ-306 LPG, LNG ???

За исключением 300-й серии датчиков MQ все они используют один и тот же материал для подложки. Именно для той самой подложки которая и определяет концентрацию газа в атмосфере, именно для той подложки, которая меняет свое сопротивление. Во всех датчиках она используется одна и та же. У 300-й серии информация о чувствительном материале скромно опущена.

Несмотря на единую конструкцию и используемый чувствительный элемент, нельзя сказать, что все датчики у производителя одинаковые. Они отличаются формой и такими параметрами, как, например, напряжение питания нагревателя. Снимать показания с подобных датчиков можно при помощи омметра, измеряя сопротивление, которое меняется в зависимости от концентрации измеряемого газа. Либо добавив нагрузочный резистор измерять напряжение (каким образом добавлять резистор указано прямо в спецификации на датчики).

Прошу заметить, что все датчики имеют определенный и весьма небольшой срок жизни, который составляет порядка 5 лет. Причем 5 лет — это не только непосредственно работа, но и хранение. А если ваш датчик хранится без соответствующей упаковки, то срок его годности еще меньше. Дело в том, что чувствительный химический элемент, без нагрева, будет насыщаться углеродом, который постепенно его весь и разрушит. Именно по этой причине новые датчики рекомендуется «прокаливать» держа в рабочем состоянии на протяжении суток, а еще лучше двух. Тот углерод, что успел въесться в оксид олова (IV) «выгорит» и датчик сможет определять показания с более высокой точностью.

Если приглядеться к списку измеряемых газов или назначению датчиков, то видно, что все они, так или иначе, завязаны на углерод (метан, природный газ, пропан, угарный газ, сжиженный газ, алкоголь и даже датчики качества воздуха измеряют наличие углерода в соединениях в воздухе). И только датчик озона (MQ-131) стоит особняком, хотя и использует тот же самый чувствительный элемент с SnO2. Дело в том, что все датчики серии MQ рассчитаны на работу в атмосфере со стабильным уровнем кислорода. Спецификация говорит нам, что содержание кислорода должно быть 21%, что есть некая усредненная норма. А если кислорода меньше или больше, то показания будут плавать, вплоть до полной неспособности датчика выдавать вразумительные результаты при содержании кислорода на уровне 2% и ниже. Еще бы, в этом случае углерод совсем никак выгорать на подложке не будет, окислителя-то недостаточно. Видимо, на этом эффекте и рассчитано измерение озона электрохимическим датчиком.

Зависимость точности показаний датчика от влажности и температуры

Но точность показаний датчиков серии MQ зависит не только от кислорода. Показания хорошо меняются в зависимости от влажности воздуха и от его температуры. Расчетные показатели даны для влажности в 65% и температуры 20 градусов Цельсия. А при влажности выше 95% датчик перестанет адекватно выдавать показания. Жалко, что вот только не указана в спецификации какая влажность используется: относительная или абсолютная. Интуиция подсказывает, что все же относительная.

Помимо показателей окружающей среды на точность показаний датчиков MQ не хуже остальных параметров влияет еще и срок службы самих датчиков. Со временем их показания плывут. «Засоряется» продуктами измерения чувствительный слой, изменяются характеристики нагревателя и изменяется сопротивление при эталонных показателях. В какую сторону оно изменяется непонятно, но производитель рекомендует, во-первых, проводить калибровку датчика после покупки и первичного «отжига», а затем проводить регулярные перекалибровки на протяжении всего срока службы датчика. А единственный нормальный способ калибровки — сравнение результатов показания датчика с уже откалиброванным прибором. Понятное дело, что такого прибора нет ни у конечного потребителя-частника (а профи будут использовать несколько другие датчики, подороже), ни у многих производителей плат. Некоторые производители об этом заявляют честно прямо на своем сайте:

Заявление о невозможности нормальной калибровки датчиков

«И как же мне узнать, какова концентрация того или иного газа при помощи сенсора MQ?» — вопросит нетерпеливый читатель? Поскольку в большинстве случаев потребитель использует измеритель напряжения, впрочем с сопротивлением все аналогично, но меньше на один шаг, то у потребителя существует потребность в том, как вольты или кванты ЦАПа Arduino перевести в заветные ppm или хотя б проценты. Проделать сию операцию можно исключительно при помощи невнятных графиков из спецификации на датчик.

График: сопротивление в зависимости от концентрации газов.

Взглянув на график из спецификации видно, что, во-первых, в нем есть как минимум одна логарифмическая область. А, во-вторых, помимо основного газа, датчик преспокойно улавливает еще и все остальные схожие (углеродсодержащие). Разобраться с графиком и понять какое ppm соответствует какому сопротивлению датчика — занятие для практикующих самураев, поскольку прямая пересекающая несколько разных логарифмических зон явно будет не прямой в реальности.

График зависимости сопротивления датчика MQ-7 от концентрации исследуемых газов.

На этом хочется подвести промежуточный итог. Итак, к плюсам датчиков серии MQ можно отнести их крайне и категорически демократичную цену. А вот минусов намного больше:

  • Фактически идентичные датчики использующие один и тот же чувствительный элемент и различающиеся используемым номиналом подстроечных резисторов.
  • Зависимость результатов измерения от множества факторов: температуры, влажности, концентрации кислорода.
  • Отсутствие заявляемой селективности по измеряемым газам, реагирует на все с углеродом (а, вполне возможно, и на другие элементы вступающие в реакцию с подложкой).
  • Высокое энергопотребление (нагреватель).
  • Необходимость в первичном «отжиге» датчика.
  • Нестабильность показаний по времени.
  • Необходимость первичной и повторяющейся калибровки.
  • Практическая невозможность получения осмысленных значений в виде ppm или %.

Ну что же, пойдем дальше.

Рынок знает свое дело и если на какой-то продукт есть спрос, то этот спрос будет удовлетворен. Рано или поздно, но будет обязательно. А с использованием шустрых китайских товарищей спрос удовлетворяется скорее рано, чем поздно. Так и появилось великое множество производителей с Китаю, производящие готовые платы с электрохимическими датчиками серии MQ. Давайте рассмотрим по возрастающей, какие могут быть вообще варианты поставки.

Чистый датчик

Самый простой и самый дешевый вариант. В поставке присутствует только сам электрохимический датчик и больше ничего. Подключать его к системе с измерением напряжения (например, к аналоговому порту Arduino) нужно через нагрузочный резистор. Резистор лучше всего использовать с возможностью подстройки при калибровке. Номиналы резистора указываются в спецификации (DataSheet) на датчик.

Датчик MQ-4

При альтернативном способе измерения можно воспользоваться омметром и измерять сопротивление выходов датчика, а потом пересчитывать его в нужные результаты согласно все той же спецификации.

Аналоговый датчик

Тут пользователь получает уже не просто сам датчик, а датчик, установленный на плату, с установленным резистором. Подключать его уже можно (и нужно) к измерителю напряжения напрямую, без каких-либо промежуточных резисторов. В этом случае доступно только измерение напряжения, так как вкупе с резистором вся схема работает как обыкновенный делитель напряжения.

Аналоговый датчик

Использование аналогового датчика на плате удобно тем, что изготовитель уже установил нужный резистор на плату и возможно даже провел некую калибровку всей конструкции. В отдельных аналоговых датчиках применяется подстроечный резистор и пользователь волен сам произвести калибровку, а в некоторых такая опция отсутствует. Понятное дело, что лучше брать версию с возможностью подстройки.

Цифровой датчик

Казалось бы, если датчик цифровой, то он должен выдавать информацию в цифровом виде. Однако, все цифровые датчики с сенсорами MQ, что мне попадались, не имели такой возможности. «Цифровой» в их названии означает только то, что датчик имеет цифровой выход, который переключается в режим HIGH при превышении некоего порога концентрации измеряемого газа. А основной съем значений пользователь осуществляет тем же самым аналоговым способом, как и с обыкновенным аналоговым датчиком.

Датчик с цифровым и аналоговым интерфейсом

Понятное дело, что на платах цифрового датчика уже распаяны все резисторы. А у хороших датчиков присутствуют еще и подстроечные резисторы, доступные для настройки датчика. Один применяется для настройки сенсора, а второй для установки порога для цифрового выхода. А на самых хороших есть еще и некий усилитель сигнала, полезный в случае, когда датчик удален от измерительного прибора и есть риск поймать помехи на длинный кабель.

Цифровой датчик с цифровой шиной

Пожалуй, это самый Hi End среди подобных датчиков. Подключение и передача данных осуществляется посредством цифровой шины I2C. И к одному устройству съема информации (например, Arduino) можно подключить аж сотню таких датчиков. Только нужно иметь в виду, что датчики потребляют весьма много тока и его необходимо подавать отдельно. Настроечный резистор, само собой, присутствует.

Цифровой датчик с цифровым интерфейсом

Судя по коду примера, предлагаемого производителем датчиков, сам датчик посылает данные в сыром виде и уже программно они переводятся в значения ppm. В целом от аналогового варианта датчик отличается только наличием цифровой шины.

Выше я уже упоминал, что для работы нагревателя датчиков MQ требуется подводить к нему качественное питание и в достаточно объеме. По спецификации датчики потребляют около 150 мА. В реальности потребление может плавать в весьма широком пределе. В принципе, 150 мА не такой уж и большой ток до тех пор, пока устройство (или несколько) с таким потреблением не пытаются скрестить с чем-то вроде Arduino. Подключив даже один такой датчик к питанию на плате, уже рискуешь получит неработоспособное устройство, которому не будет хватать напряжения для нормальной работы. При работе сами сенсоры нагреваются, не существенно, но градусов до сорока вполне могут раскочегариться. Если сравнить эту температуру с 60-70 градусами на стабилизаторе, питающем эти датчики, то температуру сенсоров можно считать сносной.

Для обеспечения нормальной работоспособности нагревателя и как следствие самого датчика необходимо подавать питание отдельно для этих датчиков. Например, использовать независимый источник питания на 1 или 2 А и 5V для питания датчиков (не все датчики потребляют 5V). Либо использовать специальную плату, преобразующую напряжение 9-12V в требуемое для питания датчиков.

Дишманский пульт мониторинга CO из платы Arduino, датчика MQ7 и планшета.

В любом случае с источником тока, обладающим нужной мощностью, придется повозиться. Хотя возможен вариант, когда датчик подключается напрямую к плате (например, Arduino). Но в этом случае ничего большего к ней подключать не рекомендуется.

Блуждая по сети в поисках решения по калибровке и получения достоверных результатов с датчика, я наткнулся на весьма любопытный пост от некоего Davide Gironi, который столкнулся с точно такой же проблемой, как и я. Davide попытался разобраться, каким образом можно получить с его датчика MQ-135 (Air Quality) показания в виде ppm.

Согласно исследованиям, проведенным блоггером для калибровки, достаточно иметь представление о концентрации какого-то газа в атмосфере и опираясь на эти данные попробовать подобрать резистор для попадания в нужный сектор по графику. Davide использовал датчик MQ-135 который предназначен для определения качества воздуха, среди контролируемых газов которого есть и CO2. И именно углекислый газ больше всего интересовал блоггера. Используя информацию с сайта co2now.org, он смог вычислить требуемый номинал резистора. Согласитесь, что метод весьма далек от идеала, но все равно лучше, чем ничего.

Затем, после калибровки он набросал небольшой код, позволяющий получить искомые ppm исходя из полученных в результате калибровки данных. Я не буду приводить здесь код, желающие могут ознакомиться с ним самостоятельно, но сводится он примерно к этому:

float ppm = ((10000.0 / 4096.0) * raw_adc) + 200;

Приведенный выше код, между прочим, из примера для датчика MQ-4 с цифровым интерфейсом I2C. Заметьте, что это лучше, чем ничего. Ведь многие просто не в состоянии дойти и до такого преобразования и ограничиваются лишь просто некими пороговыми значениями. Например, при значении 750 (единица измерений отсутствует, это квант), нужно врубать красный светодиод, в диапазоне 350-750 достаточно желтого, а когда ниже 350 пускай горит зеленый светодиод.

Если датчики MQ так уж плохи, то есть ли какая альтернатива для использования в домашних проектах? На самом деле есть. Даже много. Методов измерения концентрации газов не один и не два. Только вот датчики, обладающие высокой точностью, стоят приличных денег. И порой от такой стоимости наступает амфибиотропная асфиксия. Разница в стоимости может достигать тысячи и десятки тысяч раз. Тут невольно призадумаешься.

Один из вариантов миниатюрного датчика CO2 с инфракрасным методом измерения. Датчик MH-Z19.

Однако, совсем недавно на рынке, усилиями все тех же трудолюбивых товарищей, появились инфракрасные детекторы. Да, они пока далеко не для всех газов, но как минимум СО2 ловят без значимых энергетических затрат и с высокой селективностью. В таких датчиках используются недисперсийный инфракрасный метод определения концентрации газа.

Если же требуется детектирование других газов, но с применением недорогих устройств, то доступных вариантов на текущий момент (лето 2016 года) не так много, если не сказать прямо, что их совсем мало. Альтернативой можно считать использование серии MQ, правда обходиться придется только порогами значений (о точности перевода в ppm я уже высказался выше).

Сигнализатор CO. Применяется электрохимичский датчик и измерение в ppm.

Многие сразу же возразят, дескать, я лично использовал такой датчик, и он работает. В качестве примеров приводят опыты сродни «подышать на датчик», подержать вокруг него руку, пустить облачко сигаретного дыма. Да, показания датчика сразу же изменятся, значения поползут вверх. Да, датчик отразит то, что он нагрелся, то что увеличилась влажность, то, что в атмосфере стало больше углерода и меньше кислорода. Но насколько больше, какое количество исследуемого газа сейчас в атмосфере и самое важное какого именно газа? Вот на этот вопрос ответ при помощи датчиков серии MQ дать уже нельзя. Лучше уж приобрести обыкновенный бытовой сигнализатор опасных газов, того же СО. За вполне сопоставимые деньги вы получите устройство заводского исполнения, с громкой сигнализацией и низким потреблением энергии.

И в завершение я хочу подвести итог. Я расстроен тем, что такие доступные по цене датчики никоим образом не могут быть использованы в каком-либо более-менее серьезном проекте. Да, можно потренироваться в программировании и в подключении датчиков, но вот искомые достоверные значения, получить с их помощью уже не выйдет. И ценность датчиков очень скоро устремится к нулю.

Более того, я лично убежден, что все датчики MQ не имеют достаточного уровня селективности, отличаются только внешним дизайном и рекомендациями по подбору резисторов. Датчики реагируют на все содержащее углерод и тем сильнее реагируют, чем более активен углерод в соединении и чем он легче вступает в реакцию с подложкой. Я не верю, что производитель добавляет в подложку дополнительные элементы, повышающие селективность и при этом ничего не пишет в спецификацию. Зато я предполагаю, что один датчик можно превратить в другой, путем использования разных резисторов и смотрения на графики сопротивления и концентрации.

Графики показаний с датчиков MQ-4 и MQ-7 лежащих рядом друг с другом на столе

А ведь все началось с того, что я подключил два датчика (MQ-4 и MQ-7) к одному устройству и начал заливать результаты их работы на ThingSpeak. Один из датчиков должен измерять уровень ядовитого СО, а второй показывать сколько есть в воздухе метана. Меня очень заинтересовали графики, которые повторяли друг друга больше чем почти полностью. Да, один датчик выдавал показания на уровне 100-150 единиц, а второй на уровне 350-400. Пики и плато совпадали по времени от разных датчиков, а всплески лишь оттеняли неминуемую закономерность.

График корреляции показаний датчиков MQ-4 и MQ-7 лежащих на одном столе

Я свел показания обоих датчиков в единый график корреляции и понял, что они показывают одни и те же результаты, правда в разных диапазонах. И задался вопросом – зачем мне датчик метана, который реагирует на все? Начиная от угарного газа и заканчивая алкоголем. Зачем мне датчик СО, который помимо самого СО еще больше реагирует на LPG и водород? Вот именно – незачем.

Update. Прежде чем выкинуть в помойку ненужные датчики, я решил парочку из них разобрать и посмотреть, что же у них внутри. Итак:

Внутренности датчика MQ-4

 

Как видно, у датчика шесть ножек. От двух из них через центр трубочки из серебристого вещества проходит нагревательная спиралька. Четыре других ножки держат по две тонких проволочки, очевидно для анализа изменяющегося сопротивления.

Внутренности датчика MQ-7

Несмотря на другой внешний вид, внутренности MQ-7 идентичны внутренностям MQ-4. А нагреваемая бобышка сероватого цвета, есть ни что иное, как искомый оксид олова, который при нагревании и присутствии углерода или водорода (как раз те самые газы) частично восстанавливается, стремясь стать металлическим оловом, и соответственно изменяет свое сопротивление.


Опубликовано автором kvv в следующих категориях:
DIY железо

Поделиться ссылкой:

(PDF) Система мониторинга качества воздуха и загрязнения в реальном времени на базе Arduino

Международный журнал инновационных исследований в области компьютерных наук и технологий (IJIRCST)

ISSN: 2347-5552, Том 6, выпуск 4, июль 2018

Авторские права © 2018. Innovative Research Publications. Все права защищены 81

Контроль качества воздуха в реальном времени на базе Arduino и

Система мониторинга загрязнения

Md.Абдулла Аль Ахасан, Сауменду Рой, А. Х. М. Сайм, Розина Актер, Мэриленд Закир Хосейн

Краткое содержание - Загрязнение воздуха в настоящее время является одной из самых серьезных проблем в мире. Загрязнение воздуха

может происходить из антропогенных или естественных источников. Воздух

загрязнителей атмосферы, таких как CO, CO2,

SO2, NO2 и O3 взвешенные твердые частицы (SPM),

восстанавливаемые взвешенные твердые частицы (RSPM) и

летучих органических соединений (VOC), имеют большое влияние

на здоровье людей.От него страдают большинство крупных городов

развивающихся стран и большинство городов развитых

стран. Таким образом, разработка реальной системы мониторинга качества воздуха и загрязнения

времени

имеет решающее значение. Мы разработали детектор загрязнения воздуха

на базе Arduino, который объединил малогабаритный датчик с минимальной стоимостью

и микроконтроллер Arduino

. Преимуществами детектора

являются надежность, быстрое восстановление срабатывания и долгий срок службы

.Это доступное, удобное для пользователя, дешевое оборудование с минимальными требованиями к мощности

, что соответствует

, подходящему для мобильных измерений, а также для сбора понятных данных

. Он имеет программное обеспечение обработки

, способное анализировать собранные данные о качестве с высокой точностью

. Простой инструмент

, который можно использовать в коммерческих целях.

Ключевые слова- Загрязнение воздуха, ardunio, датчик газа,

антропогенный, атмосфера.

I. ВВЕДЕНИЕ

Загрязнение воздуха - это присутствие дополнительных

нежелательных биологических молекул, твердых частиц или других вредных веществ в земной атмосфере

. Это основная причина инфекций,

аллергии и, в конечном итоге, причина смерти некоторых людей.

Рукопись получена 29 июня 2018 г.

Md. Abdullah Al Ahasan, Computer

Science and Engineering, Bangladesh University of

Business & Technology, Dhaka, Bangladesh

Saumendu Roy, Department of Computer Science

and Engineering , Университет науки Джессора и

Technology, Джессор-7408, Бангладеш.

Х. М. Сайм, факультет электротехники и электроники

Инженерия, Джессорский университет науки и

Технологии, Джессор-7408, Бангладеш.

Розина Актер, Департамент биомедицины

Инженерия, Медицинский центр JUST, Университет Джессора

Наука и технологии, Джессор-7408, Бангладеш

Закир Хоссейн, штат Мэриленд, Департамент биомедицины

, Медицинский центр Университета Джессора, Университет Джессора of

Science and Technology, Jessore-7408, Бангладеш.

(электронная почта: [email protected])

Это также вредит другим существующим существам, таким как животные

, а также пищевым культурам или экологической или искусственной среде

[1-2]. Они также несут ответственность за различные виды респираторных инфекций

(например, астму), причины

различных видов рака у людей, если они

незащищены от этих токсинов или химикатов в течение длительного периода времени

.Например, угарный газ (CO)

чрезвычайно ядовит для людей, так как может произойти серьезное удушье

, головные боли из-за состава карбоксигемоглобина

и, следовательно, причина смерти, если

долгое время оставались незащищенными. По данным Всемирной организации здравоохранения

(ВОЗ) в 2014 г. 7 миллионов человек умерли

во всем мире из-за загрязнения воздуха. Аналогичное приближение

также приблизительно соответствует Международному энергетическому агентству

(IEA) [3].Эти химические вещества или

загрязнителей также несут ответственность за различные экологические бедствия

, такие как кислотные дожди и разрушение озонового слоя.

Из-за ряда антропогенных воздействий, загрязнение воздуха

растет, и его контроль имеет

значительную важность для смягчения определенных действий до

ограничить его [4].

В прошлом датчики измерения качества воздуха были очень большими, непереносными и дорогими.В настоящее время большинство датчиков загрязнения воздуха

разработаны на пяти наиболее распространенных загрязнителях воздуха

, а именно. закись азота, окись углерода, озон, диоксид серы

и твердые частицы. В современном мире мониторинг загрязнения и качества воздуха

имеет жизненно важное значение, поскольку он оказывает огромное влияние на здоровье человека. Разработанный датчик качества воздуха

может идентифицировать и наблюдать за уровнем загрязнения воздуха

на прилегающих территориях.Его можно использовать

как для внутреннего, так и для наружного применения. С помощью будущих технологических усовершенствований

эти датчики станут на

более дешевыми и более распространенными, недорогими, портативными датчиками качества воздуха

, которые могут носить люди, чтобы

наблюдать за качеством воздуха на местах [5-7].

II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Мы использовали Arduino UNO, датчик качества воздуха MQ-135, ЖК-дисплей

, макетную плату, перемычки и потенциометр

для разработки детектора загрязнения воздуха

на базе Arduino, который сочетал в себе небольшой, минимальный -cost

к блоку микроконтроллера Arduino (рисунок 1).Устройство

связано с компьютером через последовательное соединение.

С датчика, данные собираются через микроконтроллер arduino

. Затем он будет передан в компьютерное программное обеспечение

, где он будет задокументирован и нанесен на график в режиме реального времени

. Он очень мал по размеру и может быть портативной измерительной системой

, которая может обнаруживать большое количество газов в реальном масштабе

IRJET-Запрошенная вами страница не была найдена на нашем сайте

IRJET приглашает представителей различных инженерных и технологических, научных дисциплин for Volume 8 Issue 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8 Issue 3, март 2021 г. Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 Публикация продолжается...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


Создание системы мониторинга загрязнения воздуха на основе IOT с использованием Arduino Uno - KT850

В этом проекте мы собираемся создать систему мониторинга загрязнения воздуха на основе IOT, в которой мы будем контролировать качество воздуха через веб-сервер через Интернет и запускать сигнал тревоги, когда качество воздуха выходит за пределы определенного уровня, означает, что в воздухе присутствует достаточное количество вредных газов, таких как CO2, дым, спирт, бензол и Nh4.Он будет отображать качество воздуха в PPM на ЖК-дисплее, а также на веб-странице, чтобы мы могли легко его контролировать.

Arduino IDE 1.8.5 (программируемая платформа для Arduino)

Нажмите, чтобы загрузить: https: //www.arduino.cc/en/Main/Software

ESP8266 Wi-Fi Module

ESP8266 Wi-Fi -Fi Module - это автономный SOC со встроенным стеком протоколов TCP / IP, который может предоставить любому микроконтроллеру доступ к вашей сети Wi-Fi.ESP8266 может либо размещать приложение, либо выгружать все сетевые функции Wi-Fi с другого процессора приложений.

16 * 2 ЖК-дисплей

Датчик газа MQ135


Прежде всего мы подключим ESP8266 к Arduino . ESP8266 работает от 3,3 В, и если вы дадите ему 5 В от Arduino, он не будет работать должным образом и может выйти из строя.Подключите VCC и CH_PD к выводу 3,3 В Arduino. Вывод RX ESP8266 работает от 3,3 В, и он не будет связываться с Arduino, когда мы подключим его напрямую к Arduino. Итак, нам нужно будет сделать для него делитель напряжения, который преобразует 5 В в 3,3 В. Это можно сделать, подключив последовательно три резистора, как мы это делали в схеме. Подключите вывод TX ESP8266 к выводу 10 Arduino, а вывод RX esp8266 к выводу 9 Arduino через резисторы.

Модуль Wi-Fi ESP8266 дает вашим проектам доступ к Wi-Fi или Интернету .

Затем мы подключим датчик MQ135 к Arduino . Подключите VCC и заземляющий контакт датчика к 5V и заземлению Arduino, а аналоговый контакт датчика - к A0 Arduino.

Подключите зуммер к контакту 8 Arduino, который начнет издавать звуковой сигнал, когда условие станет истинным.

ЖК-дисплей подключается следующим образом.

  • Подключите контакт 1 (VEE) к земле.
  • Подключите контакт 2 (VDD или VCC) к 5 В.
  • Подключите контакт 3 (V0) к среднему контакту потенциометра 10K и подключите два других конца потенциометра к VCC и GND. Потенциометр используется для управления контрастностью экрана ЖК-дисплея. Потенциометр со значениями, отличными от 10K, тоже будет работать.
  • Подключите контакт 4 (RS) к контакту 12 Arduino.
  • Подключите контакт 5 (чтение / запись) к земле Arduino. Этот вывод используется не часто, поэтому мы подключим его к земле.
  • Подключите контакт 6 (E) к контакту 11 Arduino.Выводы RS и E - это выводы управления, которые используются для отправки данных и символов.

Следующие четыре контакта являются контактами данных, которые используются для связи с Arduino.

  • Подключите контакт 11 (D4) к контакту 5 Arduino.
  • Подключите контакт 12 (D5) к контакту 4 Arduino.
  • Подключите контакт 13 (D6) к контакту 3 Arduino.
  • Подключите контакт 14 (D7) к контакту 2 Arduino.
  • Подключите контакт 15 к VCC через резистор 220 Ом.Резистор будет использоваться для установки яркости подсветки. Большие значения сделают задний свет намного темнее.
  • Подключите контакт 16 к земле.

ЩЕЛКНИТЕ, ЧТОБЫ ПРОСМОТРЕТЬ КОД:

https://docs.google.com/document/d/e/2PACX-1vSe80hEqW7d_0lLqJsj3RgxRY6qPHcySg3cla9pKclDw1uGz235CySg3cla9pKclDw1uGz235CySg3cla9pKclDw1uGz8CyLV Wi-Fi вашего устройства ESP8266. После загрузки откройте монитор последовательного порта, и он покажет IP-адрес, как показано ниже.

Введите этот IP-адрес в своем браузере, он покажет вам результат, как показано ниже. Вам придется обновить страницу еще раз, если вы хотите увидеть текущее значение качества воздуха в PPM.

Мы настроили локальный сервер, чтобы продемонстрировать его работу, вы можете посмотреть видео ниже. Но для мониторинга качества воздуха из любой точки мира вам необходимо перенаправить порт 80 (используемый для HTTP или Интернета) на ваш локальный или частный IP-адрес (192.168 *) вашего устройства.После переадресации порта все входящие соединения будут перенаправлены на этот локальный адрес, и вы можете открыть показанную выше веб-страницу, просто введя общедоступный IP-адрес своего Интернета из любого места. Вы можете перенаправить порт, войдя в свой маршрутизатор (192.168.1.1) и найдя опцию для настройки перенаправления портов.

В этом проекте мы собираемся создать систему мониторинга загрязнения воздуха на основе IOT, в которой мы будем отслеживать качество воздуха через веб-сервер с использованием Интернета и запускать сигнал тревоги, когда качество воздуха выходит за пределы определенного уровня, то есть когда есть в воздухе присутствует достаточное количество вредных газов, таких как CO2, дым, спирт, бензол и Nh4.Он будет отображать качество воздуха в PPM на ЖК-дисплее, а также на веб-странице, чтобы мы могли легко его контролировать.

Датчик MQ135 может определять Nh4, NOx, спирт, бензол, дым, CO2 и некоторые другие газы, поэтому он идеально подходит для нашего проекта мониторинга качества воздуха. Когда мы подключим его к Arduino, он будет определять газы, и мы получим уровень загрязнения в PPM (частей на миллион). Датчик газа MQ135 дает выходной сигнал в виде уровней напряжения, и нам необходимо преобразовать его в PPM.Итак, для преобразования вывода в PPM здесь мы использовали библиотеку для датчика MQ135, это подробно объясняется в разделе «Пояснение кода» ниже.

Датчик

давал нам значение 90, когда рядом не было газа, а безопасный уровень качества воздуха составляет 350 PPM, и он не должен превышать 1000 PPM. Когда он превышает предел 1000 PPM, он начинает вызывать головные боли, сонливость и застоявшийся, несвежий, душный воздух, а если он превышает 2000 PPM, это может вызвать учащенное сердцебиение и многие другие заболевания.

Когда значение будет меньше 1000 PPM, на ЖК-дисплее и на веб-странице отобразится «Fresh Air». Всякий раз, когда значение увеличивается на 1000 PPM, зуммер начинает пищать, а на ЖК-дисплее и на веб-странице отображается сообщение «Плохой воздух, откройте Windows». Если он увеличится до 2000, зуммер будет продолжать пищать, а на ЖК-дисплее и на веб-странице будет отображаться сообщение «Опасно! Выйти на свежий воздух ».

Мониторинг загрязнения воздуха своими руками с помощью DustDuino: Arduino Uno Edition

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сделала важный шаг, объявив, что загрязнение воздуха канцерогенно для человека.ВОЗ также объявила, что рассматривает твердые частицы, основной компонент загрязнения воздуха внутри и снаружи помещений, как канцерогенные для человека.

Международное агентство по изучению рака объявило сегодня: # загрязнение воздуха на улице является ведущей экологической причиной # смертей от рака

- ВОЗ (@WHO) 17 октября 2013 г.

Международное агентство по изучению рака (IARC), специальное подразделение в ВОЗ, которому поручено продвигать международное сотрудничество в области исследований рака, пришло к такому выводу после обзора более 1000 научных работ о канцерогенности загрязнителей воздуха.

Загрязнение воздуха и твердые частицы будут включены в Монографию МАИР, которая представляет собой энциклопедию известных канцерогенов. Твердые частицы будут классифицированы как канцероген Группы 1 наряду с табачным дымом и асбестом. В пресс-релизе МАИР заместитель руководителя программы монографий д-р Дана Лумис заявила, что цель группы - «оценить воздух, которым дышат все, а не сосредоточиться на конкретных загрязнителях воздуха».

«Результаты рассмотренных исследований указывают на то же направление: риск развития рака легких значительно увеличивается у людей, подвергающихся воздействию загрязнения воздуха», - сказал он.Это открытие усиливает необходимость очистки воздуха как на улице, так и в помещении. Но как вообще узнать состояние воздуха? Насколько полезен твой воздух?

Найти ответ может быть сложно и дорого. Большинство мониторов твердых частиц, соответствующих требованиям Агентства по охране окружающей среды, пропускают воздух через фильтр, который необходимо точно взвешивать и давать только одно показание в день. Развертывание других мониторов EPA, отобранных для непрерывной работы, стоит более 14 000 долларов каждый.

Массовая концентрация является нормой для количественного определения взвешенных в воздухе твердых частиц во всем мире и обычно выражается в микрограммах твердых частиц на кубический метр воздуха (мкг / м3).Однако на рынке появляется все больше доступных датчиков твердых частиц, которые вместо этого полагаются на лазеры и светодиоды для подсчета количества частиц.

Для получения дополнительной информации о специфике обнаружения твердых частиц, пожалуйста, обратитесь к более ранней работе над Mental Munition, касающейся датчиков подсчета частиц. Этот пост будет посвящен созданию вашего собственного прототипа DustDuino, который позволит вам контролировать уровень запыленности в вашем доме (или на заднем дворе) из любого места, где есть доступ в Интернет, примерно за 100 долларов.

Как будет выглядеть конечный продукт в сети? Это будет выглядеть примерно так (моя собственная живая лента DustDuino).

Чтобы сделать DustDuino, вам понадобится:

1) Сеть Wi-Fi в вашем доме
2) Плата для разработки Arduino Uno
3) Arduino Wireless Proto Shield
4) Датчик пыли Shinyei PPD-42
5) Модуль Wi-Fi Sparkfun Roving Networks RN-XV
6) Кабель USB типа B (для программирования Arduino)
7) Источник питания 9 В постоянного тока (или зарядное устройство USB 5 В для сотового телефона вместе с кабелем USB-B)
8) Соединительный провод со сплошным сердечником 22AWG (в крайнем случае можно использовать перемычки M / M)
9) Паяльное оборудование (паяльник, припой и паяльная паста)
10) Скетч Arduino из репозитория DustDuino на GitHub (заархивированный репозиторий также содержит справочную литературу по PPD-42, алгоритмам массовой концентрации и логотипу DustDuino).

Чтобы DustDuino мог передавать какие-либо данные, он должен быть подключен к домашней сети Wi-Fi. За подробностями обращайтесь к моему сообщению о программировании RN-XV.

Как и Arduino Uno, которая служит «мозгом» DustDuino, RN-XV будет работать постоянно. RN-XV настроен для подключения к домашней сети Wi-Fi, как только будет подано питание, и он будет оставаться подключенным, пока есть питание.

Когда вы заказываете датчик Shinyei, он поставляется с разъемом для подключения к Seeedstudio Grove Shield.Вместо того, чтобы покупать совершенно новый экран только для подключения одного датчика, я рекомендую просто воткнуть либо перемычки, либо зачищенный провод со сплошным сердечником 22AWG в конец разъема Grove.

Черный провод на кабеле Grove соответствует заземлению, поэтому этот провод должен быть подключен к GND на Arduino Wireless Shield. Красный провод на кабеле Grove будет подключен к 5 В на Wireless Shield, а оставшийся белый провод будет подключен к цифровому контакту «8» на Shield.

Есть еще одна проблема с использованием прилагаемого разъема Grove: он не использует все доступные каналы датчика. Входящий в комплект соединитель будет использовать только канал P1 Shinyei, который предназначен для подсчета частиц размером от 1 до 10 микрон. Но PPD-42 также имеет канал P2, который считает частицы размером от 2,5 до 10 микрон.

Измеряя каналы P1 и P2, DustDuino может различать PM2,5 и PM10, которые являются двумя основными диапазонами частиц, признанными EPA и аналогичными агентствами.Особую озабоченность вызывают более мелкие частицы размером 2,5 микрона и меньше, поскольку они могут попасть в кровоток и причинить наибольший вред.

Чтобы измерить канал P2, зачистите сплошной провод 22AWG и припаяйте конец провода ко второму контакту PPD-42. Это контакт, расположенный между GND и 5V. Было бы неплохо использовать немного горячего клея, чтобы изолировать соединение и обеспечить небольшую прочность.

Ваш новый канал P2 будет подключен к цифровому контакту «9» на Wireless Shield.

Все данные, создаваемые DustDuino, должны быть куда-то отправлены, и с таким же успехом они могут быть куда-то легко доступны. Xively - это сервис, который позиционирует себя как «общедоступное облако специально для Интернета вещей», которое позволяет просматривать данные своих датчиков с домашнего компьютера, планшета или смартфона.

Эта услуга может быть довольно дорогой, но вы можете подписаться на бесплатную учетную запись разработчика, которая может хранить до 30 каналов данных на пяти устройствах (канал - это один поток данных, таких как температура, влажность или PM2.5 или PM10). При использовании бесплатной учетной записи Xively любые данные старше 30 дней будут удалены.

Xively может провести вас через процесс настройки учетной записи, но вам нужно будет сделать несколько определенных вещей, чтобы убедиться, что она настроена для получения данных DustDuino.

Вам нужно будет создать устройство с четырьмя каналами с именем:

  • PM10
  • PM10count
  • PM25
  • PM25count

Каналы PM10count и PM25count будут хранить количество PM10 и PM2.5 частиц, подсчитываемых датчиком Shinyei PPD-42, в то время как каналы PM10 и PM25 сохраняют массовую концентрацию, рассчитанную с помощью кода DustDuino.

Запишите идентификатор канала для этого устройства, который вам нужно будет вставить в код Arduino позже. Также сохраните имя устройства, которое вам также понадобится для кода Arduino.

Последнее, что вам здесь нужно сделать, это создать ключ API, который даст вашему DustDuino разрешение на хранение данных в вашей учетной записи Xively. Каждый раз, когда DustDuino отправляет данные в Xively, ему необходимо отправить этот уникальный ключ.Чтобы создать новый ключ API или найти существующий, перейдите в «Настройки» и нажмите «Мастер-ключи».

Скопируйте и вставьте этот ключ API в удобное место, так как на следующем шаге вам нужно будет вручную вставить его в код Arduino.

Arduino вполне способна «из коробки», но для более сложных задач, таких как подключение RN-XV к серверу Xively, полезно иметь уже написанные блоки кода. Эти блоки кода известны как библиотеки.

К счастью, для DustDuino вам понадобится только одна библиотека, и это библиотека WiFlyHQ.На веб-сайте Arduino есть инструкции по установке библиотек Arduino.

После установки библиотеки WiFlyHQ откройте файл DustDuino.ino в среде Arduino IDE. Найдите код #define APIKEYcode и замените знаки решетки на свой ключ API.

Найдите следующую строку, которая начинается с #define FEEDID, и замените знаки решетки идентификатором канала.

Наконец, в следующей строке, которая начинается с #define USERAGENT, замените знаки решетки на имя устройства.

Сохраните эскиз и, отсоединив Wireless Shield от Arduino Uno, загрузите эскиз в Arduino.После загрузки скетча вы можете повторно подключить Wireless Shield. Перед подключением DustDuino к источнику питания убедитесь, что переключатель на Wireless Shield установлен в положение «Micro».

У вас есть несколько вариантов питания DustDuino. Вы можете приобрести отдельный 9-вольтовый адаптер постоянного тока для Arduino или подключить питание через порт USB-B Arduino Uno.

Если вы все же решите подавать питание через порт USB-B, вы можете сделать это с помощью универсального зарядного адаптера с гнездом USB.Большинство этих зарядных устройств обеспечивают 5 вольт, но на всякий случай обязательно прочтите любой текст на зарядном устройстве. Еще один простой способ включить Arduino Uno - оставить его подключенным к USB-порту компьютера, но при этом компьютер должен быть постоянно включен.

Для правильной работы Shinyei PPD-42 необходимо установить вертикально. Другими словами, он должен быть размещен на вертикальной поверхности, разъем должен быть направлен вниз, а хромированная часть датчика - вверх.

Это размещение важно для попадания воздуха в датчик.Внутри камеры датчика, внизу, находится резистор, который нагревается при подключении питания. С помощью этого резистора датчик создает теплый восходящий поток воздуха, который предназначен для циркуляции пыли внутри камеры.

Согласно электронному письму от службы поддержки Shinyei, датчику не нужен какой-либо вентилятор для продувки воздуха внутри камеры датчика. Но камера должна быть открыта для воздуха, который вы хотите ощутить.

Контейнер не должен быть сложным. Одно из решений - прикрепить датчик к краю картонной коробки с помощью канцелярской кнопки (датчик имеет удобное отверстие в верхней части печатной платы для такого рода вещей).Если у вас есть пробковая доска или другая доска, в которую можно вставить булавки, вы также можете закрепить датчик на стене.

В начале этого поста изображена незавершенная работа: акриловый куб, в котором будет храниться DustDuino. Стороны этого куба были вырезаны из акрилового листа толщиной 1/8 дюйма с использованием 50-ваттного лазерного гравера CO2 Epilog в лаборатории CU Community Fab Lab. Дизайн еще не доведен до совершенства, но когда он будет завершен, выкройка будет доступна для скачивания в формате PDF.

Обратите внимание, что если вы собираетесь разместить этот датчик на заднем дворе, вам нужно будет сделать водонепроницаемый корпус, который по-прежнему позволяет датчику отбирать образцы воздуха.Вы также должны убедиться, что источник питания вашего DIY-корпуса является водонепроницаемым. Как и над домашним акриловым корпусом, работа над этим продолжается.

Работа над DustDuino продолжается. Я не могу дать никаких гарантий относительно того, будет ли работать ваш конкретный проект. Сказав это, это устройство до сих пор отлично работало для меня. Итак, учитывая мой личный успех и недавние выводы ВОЗ и МАИР о канцерогенности твердых частиц, я почувствовал, что пришло время выпустить инструкции и код в открытый доступ.

Если вы собрали DustDuino, чтобы он работал правильно, или у вас есть какие-либо предложения, напишите мне на [адрес электронной почты защищен]

Кроме того, если это устройство оказалось полезным для вас, рассмотрите возможность пожертвования MentalMunition.com. Средства пойдут на разработку готовых к развертыванию устройств DustDuino.

Мэтью Шройер - дрон и журналист данных из Урбаны, штат Иллинойс. Он занимается разработкой беспилотных летательных аппаратов и малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для использования на журналистских предприятиях.С этой целью он основал Профессиональное общество дрон-журналистов (PSDJ), расположенное на DroneJournalism.org.

Монитор качества воздуха

с использованием Arduino для мониторинга загрязнения внутри и снаружи помещений - Circuit Schools

#include

#include

#include "MQ135.h"

#include

#include

#define LENG 31 // 0x42 + 31 байт, равный 32 байтам

unsigned char buf [LENG];

int PM01Value = 0; // определяем PM1.0 значение модуля детектора воздуха

int PM2_5Value = 0; // определяем значение PM2,5 модуля детектора воздуха

int PM10Value = 0; // определение значения PM10 модуля детектора воздуха

float h, t, p, pin, dp;

char temperatureFString [6];

char dpString [6];

char влажностьString [6];

char pressureString [7];

char pressureInchString [6];

Adafruit_BME280 bme; // I2C

void setup ()

{

Serial.begin (9600);

задержка (10);

Serial.println ();

if (! Bme.begin ())

{

Serial.println («Не удалось найти действующий датчик BME280, проверьте проводку!»);

при этом (1);

}

}

void loop ()

{

if (Serial.find (0x42)) {// начать чтение при обнаружении 0x42

Serial.readBytes (buf, LENG);

if (buf [0] == 0x4d) {

if (checkValue (buf, LENG)) {

PM01Value = sentPM01 (buf); // подсчитываем PM1.0 значение модуля детектора воздуха

PM2_5Value = transferPM2_5 (buf); // подсчитываем значение PM2.5 модуля детектора воздуха

PM10Value = transferPM10 (buf); // подсчитываем значение PM10 модуля детектора воздуха

}

}

}

static unsigned long OledTimer = millis ();

if (миллис () - OledTimer> = 1000)

{

OledTimer = миллис ();

Последовательный.печать ("PM1.0:");

Serial.print (PM01Value);

Serial.println («мкг / м3»);

Serial.print ("PM2.5:");

Serial.print (PM2_5Value);

Serial.println («мкг / м3»);

Serial.print ("PM10:");

Serial.print (PM10Value);

Serial.println («мкг / м3»);

Serial.println ();

MQ135 gasSensor = MQ135 (A0);

поплавок air_quality = gasSensor.getPPM ();

Serial.print («Качество воздуха:»);

Серийный.отпечаток (air_quality);

Serial.println («PPM»);

Serial.println ();

h = bme.readHumidity ();

t = bme.readTemperature ();

t = t * 1,8 + 32,0;

dp = t-0,36 * (100,0-ч);

p = bme.readPressure () / 100.0F;

пин = 0,02953 * п;

dtostrf (t, 5, 1, temperatureFString);

dtostrf (h, 5, 1, влажностьString);

dtostrf (p, 6, 1, pressureString);

dtostrf (вывод, 5, 2, pressureInchString);

dtostrf (dp, 5, 1, dpString);

Серийный.print ("Температура =");

Serial.println (temperatureFString);

Serial.print ("Влажность =");

Serial.println (влажностьСтрока);

Serial.print ("Давление =");

Serial.println (pressureString);

Serial.print («Давление в дюймах =»);

Serial.println (pressureInchString);

Serial.print ("Точка росы =");

Serial.println (dpString);

Серийный.println ("............................................... ");

}

}

char checkValue (unsigned char * thebuf, char leng)

{

char receiveflag = 0;

int receiveSum = 0;

для (int i = 0; i <(leng-2); i ++) {

receiveSum = receiveSum + thebuf [i];

}

receiveSum = receiveSum + 0x42;

if (receiveSum == ((thebuf [leng-2] << 8) + thebuf [leng-1])) // проверяем последовательные данные

{

receiveSum = 0;

receiveflag = 1;

}

return receiveflag;

}

int transferPM01 (unsigned char * thebuf)

{

int PM01Val;

PM01Val = ((thebuf [3] << 8) + thebuf [4]); // подсчитываем PM1.0 значение модуля детектора воздуха

возврат PM01Val;

}

// передать значение PM на ПК

int sentPM2_5 (unsigned char * thebuf)

{

int PM2_5Val;

PM2_5Val = ((thebuf [5] << 8) + thebuf [6]); // подсчитываем значение PM2,5 модуля детектора воздуха

return PM2_5Val;

}

// передать значение PM на ПК

int sentPM10 (unsigned char * thebuf)

{

int PM10Val;

PM10Val = ((thebuf [7] << 8) + thebuf [8]); // подсчитываем значение PM10 модуля детектора воздуха

return PM10Val;

}

Студенты, загрязнение воздуха и самодельное зондирование

О чем этот проект?

Норвегия - страна фьордов, троллей и электромобилей.Активно продвигая покупку электромобилей, правительство Норвегии стремится защитить окружающую среду и не в последнюю очередь улучшить качество воздуха, особенно в городских районах. Качество воздуха по-прежнему вызывает беспокойство во многих европейских странах, в том числе в странах Северной Европы. Не многие люди осведомлены об этом факте, и здесь на помощь приходит норвежский пилот проекта ACTION.

Пилотный проект дает учащимся старших классов в Осло и более крупном районе Осло возможность разрабатывать и выполнять свои собственные проекты по контролю качества воздуха, используя стандартную платформу датчиков качества воздуха.Цель состоит в том, чтобы повысить осведомленность об источниках загрязнения воздуха, побудить учащихся подумать о способах сокращения выбросов и воздействия и научить их научным методам работы. Мы используем датчик Nova SDS011 для измерения PM2,5 и PM10, который передает данные на плату Arduino. Данные можно получить через SD-карту.

Норвежский пилот координируется NILU - Норвежским институтом исследования воздуха. Во-первых, мы предлагаем семинар для учителей, где они получают информацию о качестве воздуха и источниках загрязнения воздуха, измерениях и воздействии (на здоровье).Они также получают возможность самостоятельно построить датчик и научиться его программировать. Теперь учителя могут преподавать ученикам то, что они узнали. Они также могут попросить поддержки у ученых NILU.

Это задание - отличный пример междисциплинарного обучения. Во-первых, студенты изучают качество воздуха / загрязнение воздуха и его влияние на общество (общественные науки). Затем они должны создать свои сенсорные пакеты (технология) и запрограммировать их (информатика), провести свои собственные измерения и интерпретировать результаты (наука).В конце все студенты приглашаются на студенческую конференцию, где они представляют свои работы на научном плакате.

Первый раунд мероприятий был проведен зимой / весной 2019 года. Второй раунд проводился в период с января по апрель 2020 года, а третий раунд продолжается в первой половине 2021 года.

Качество воздуха в помещении: датчики CO₂ и спрос Управляемая вентиляция

Версия PDF также доступна для скачивания.

Кто

Люди и организации, связанные либо с созданием этой презентации, либо с ее содержанием.

Какие

Описательная информация, помогающая идентифицировать эту презентацию.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие предметы в Электронной библиотеке.

Когда

Даты и периоды времени, связанные с этой презентацией.

Статистика использования

Когда в последний раз использовалась эта презентация?

Взаимодействовать с этой презентацией

Вот несколько советов, что делать дальше.

Версия PDF также доступна для скачивания.

Ссылки, права, повторное использование

Международная структура взаимодействия изображений

Распечатать / Поделиться


Печать
Электронная почта
Твиттер
Facebook
Tumblr
Reddit

Ссылки для роботов

Полезные ссылки в машиночитаемых форматах.

Ключ архивных ресурсов (ARK)

Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)

Форматы метаданных

Изображений

URL

Статистика

Парсонс, Дэвид; Джордан, Джорджетта; Cheggwidden, Рассвет; Ли, Синьжун; Томпсон, Рутанн и Абрахам, Шерин.Качество воздуха в помещении: датчики CO₂ и вентиляция с регулируемой потребностью, презентация 28 июля 2013 г .; (https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc226884/: по состоянию на 3 апреля 2021 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, Цифровая библиотека UNT, https://digital.library.unt.edu; кредитование инженерного колледжа ЕНТ.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *