Παρακολούθηση μετριασμού ραδονίου: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

ΣΦΑΙΡΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ

Το ραδόνιο προέρχεται φυσικά από βράχους και χώμα κάτω από τα σπίτια μας στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρωπαϊκή Ένωση. Είναι πάντα γύρω μας ένα άοσμο, άγευστο και αόρατο ραδιενεργό αέριο. Το ραδόνιο είναι προβληματικό επειδή διαρρέει στα σπίτια μας μέσα από ρωγμές ή κενά και αυξάνεται σε υψηλότερα επίπεδα. Όταν αναπνέετε αέριο ραδόνιο, τα ραδιενεργά σωματίδια μπορούν να παγιδευτούν στους πνεύμονές σας και να προκαλέσουν καρκίνο. Σύμφωνα με την Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ (EPA), το ραδόνιο σκοτώνει περισσότερους από 21, 000 ανθρώπους στις ΗΠΑ κάθε χρόνο και πάνω από 20, 000 ετησίως στην ΕΕ. Σύμφωνα με το Κέντρο Ελέγχου Νοσημάτων (CDC), το ραδόνιο είναι η κύρια αιτία καρκίνου του πνεύμονα που δεν καπνίζει. Τόσο τα παλιά όσο και τα νέα σπίτια μπορεί να έχουν προβλήματα ραδονίου. Πολλά σπίτια απαιτούν ενεργά συστήματα μετριασμού του ραδονίου που συνήθως περιλαμβάνουν αποσυμπίεση του υποστρώματος ή της ανίχνευσης του χώρου. Αυτό περιλαμβάνει έναν ανεμιστήρα χαμηλής ισχύος (50W) που λειτουργεί αθόρυβα και ελπίζουμε συνεχώς για να μειώσει τα επίπεδα ραδονίου. Ο ανεμιστήρας είναι συχνά κρυμμένος σε μια σοφίτα, στο υπόγειο ή ακόμα και έξω από το σπίτι όπου, εάν ο ήσυχος και απρόσκοπτος ανεμιστήρας αποτύχει, οι επιβάτες θα εκτεθούν σε ραδιενεργό ραδόνιο. Περισσότερες πληροφορίες είναι διαθέσιμες από το CDC, το EPA, την πολιτεία και τις τοπικές κυβερνήσεις, συμπεριλαμβανομένων των περιφερειακών χαρτών.

www.epa.gov/radon/find-information-about-…

Το έργο χρησιμοποιεί έναν χαμηλού κόστους αισθητήρα πίεσης Honeywell ABPMAND001PG2A3 (480-6250-ND) και ένα Raspberry Pi για την παρακολούθηση και καταγραφή του συστήματος μετριασμού του ραδονίου. Στέλνει επίσης μια ειδοποίηση εάν η πίεση πρέπει να πέσει εκτός των ονομαστικών ορίων. Ο αισθητήρας πίεσης διατίθεται με δίαυλο I2C (2-καλώδια) και επίσης ως δίαυλο SPI (3-καλώδια). Και τα δύο απαιτούν τροφοδοσία 3,3Vdc για άλλα 2 καλώδια. Χρησιμοποίησα ένα Raspberry Pi 3 αλλά ένα Zero ή RPi 4 θα λειτουργούσε επίσης. Θα χρειαστείτε επίσης ένα breadboard ή κάποιο σύρμα με συγκόλληση για να συνδέσετε 4 ή 5 σύρματα ανάλογα με το αν επιλέξετε την έκδοση I2C ή SPI του αισθητήρα πίεσης. Ο πηγαίος κώδικας Python έχει ειδοποιήσεις μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου που μπορούν να σταλούν ως SMS ή MMS. Μπορείτε επίσης να τροποποιήσετε τον κώδικα για χρήση MQTT, Blynk ή άλλων υπηρεσιών cloud. Το πρόγραμμα μπορεί επίσης να διαβάσει το AirThings WavePlus Radon Monitor μέσω Bluetooth. Καταγράφει τα δεδομένα για τα επίπεδα ραδονίου, τις πτητικές ενώσεις οργάνων, το CO2, τη θερμοκρασία και την υγρασία. Αυτό σας επιτρέπει να σχεδιάσετε και να δείτε τα δεδομένα σε όποιες μορφές επιλέξετε, τροποποιώντας τον κώδικα Python ή εισάγοντας τα αρχεία δεδομένων σε ένα πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων. Θα στείλει επίσης ειδοποιήσεις και κατάσταση που μπορείτε να προσαρμόσετε ξανά στον κώδικα Python ή να τροποποιήσετε όπως θέλετε.

Προμήθειες:

Εάν έχετε RPi, θα χρειαστείτε μόνο έναν αισθητήρα πίεσης και έναν μικρό σωλήνα.

1. Αισθητήρας πίεσης (ένας από τους ακόλουθους αισθητήρες πίεσης που διατίθενται από Digikey, Mouser, Arrow, Newark και άλλους. Είναι περίπου $ 13 USD)

   • ABPDRRV001PDSA3 (Mouser 785-ABPDRRV001PDSA3, διεπαφή DIP Pkg SPI)
   • ABPMAND001PG2A3 (Digikey 480-6250-ND, διασύνδεση I2C)
   • ABPMRRV060MG2A3 (Mouser 785-ABPMRRV060MG2A3, διασύνδεση I2C)
2. Πυρίτιο ή πλαστικός σωλήνας εσωτερικής διαμέτρου 1,5 mm για σύνδεση του αισθητήρα πίεσης στον σωλήνα μετριασμού ραδονίου
3. Raspberry Pi, τροφοδοτικό και κάρτα μνήμης SD

Βήμα 1: Επιλογή καλωδίωσης I2C

Συνιστάται να διατηρείτε τα καλώδια αρκετά κοντά. Διατήρησα τα καλώδια σε μήκος μερικά πόδια. Εάν χρησιμοποιείτε τον αισθητήρα πίεσης I2C, υπάρχουν 4 σύρματα για να συνδέσετε τον αισθητήρα πίεσης στο Raspberry Pi:

RPI 40-pin => Αισθητήρας πίεσης Honeywell ABP

Καρφίτσα 1 (+3,3 VDC) => Καρφίτσα 2 (Vsupply)

Pin 3 (SDA1) => Pin 5 (SDA)

Pin 5 (SCL1) => Pin 6 (SCL)

Καρφίτσα 6 (GND) => Καρφίτσα 1 (GND)

Βήμα 2: Επιλογή καλωδίωσης SPI

Εάν χρησιμοποιείτε τον αισθητήρα πίεσης SPI, υπάρχουν 5 σύρματα για να συνδέσετε τον αισθητήρα πίεσης στο Raspberry Pi:

RPI 40-pin => Αισθητήρας πίεσης Honeywell ABP

Καρφίτσα 17 (+3,3 VDC) => Καρφίτσα 2 (+3,3 Vsupply)

Καρφίτσα 21 (SPI_MISO) => Καρφίτσα 5 (MISO)

Καρφίτσα 23 (SPI_CLK) => Καρφίτσα 6 (SCLK)

Καρφίτσα 24 (SPI_CE0_N) => Καρφίτσα 3 (SS)

Καρφίτσα 25 (GND) => Καρφίτσα 1 (GND)

Βήμα 3: Σύνδεση σωλήνα

Για να συνδέσετε τον αισθητήρα πίεσης στον σωλήνα μετριασμού ραδονίου, χρησιμοποιήστε έναν πλαστικό σωλήνα εσωτερικής διαμέτρου 1,5 mm συνδεδεμένο στην επάνω θύρα P1 του αισθητήρα πίεσης. Ο πλαστικός σωλήνας μπορεί να έχει οποιοδήποτε μήκος και το άλλο άκρο εισάγεται στον σωλήνα μετριασμού διανοίγοντας μια μικρή τρύπα στο μέγεθος της εξωτερικής διαμέτρου του σωλήνα.

Βήμα 4: Λογισμικό

Μετά την εγκατάσταση του λειτουργικού συστήματος Raspberry Pi, ακολούθησα τις οδηγίες για την ενεργοποίηση των διαύλων SPI και I2C:

github.com/BrucesHobbies/radonMaster

Στη συνέχεια χρησιμοποίησα το git για να κατεβάσω τον πηγαίο κώδικα radonMaster Python:

git clone

Επεξεργάστηκα σε λίγες γραμμές στην πηγή radonMaster.py για να διαμορφώσω τις ειδοποιήσεις στις προτιμήσεις μου. Το πρόγραμμα θα στείλει ειδοποιήσεις όταν αλλάξει το κενό/πίεση του ανεμιστήρα μετριασμού ραδονίου. Το πρόγραμμα καταγράφει τα δεδομένα σε ένα αρχείο διαχωρισμένης με κόμμα (CSV) αρχείο που μπορεί να εισαχθεί εύκολα στο μεγαλύτερο πρόγραμμα υπολογιστικών φύλλων ή να σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας τον παρεχόμενο πηγαίο κώδικα Python που χρησιμοποιεί τυπικό MatPlotLib. Το πρόγραμμα μπορεί επίσης να στείλει ημερήσιες, εβδομαδιαίες ή μηνιαίες αναφορές κατάστασης μέσω email, ανάλογα με τις επιλογές σας. Τα επίπεδα ραδονίου ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με τον καιρό, οπότε επιλέγω να ορίσω τα επίπεδα ειδοποίησης λίγο υψηλότερα και να σχεδιάσω τα δεδομένα κάθε μήνα. Παρατήρησα επίσης ότι η πίεση κενού μετριασμού ραδονίου αλλάζει σημαντικά τις ημέρες με θυελλώδεις ανέμους έξω. Το πρόγραμμα χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο για την ελαχιστοποίηση των ψευδών ειδοποιήσεων. Δεν είχα καμία ψευδή ειδοποίηση.

Χρησιμοποίησα την εντολή "python3 radonMaster.py" για να τρέξω το πρόγραμμα από ένα παράθυρο τερματικού για αρχική δοκιμή και ολοκλήρωση αγοράς. Στη συνέχεια χρησιμοποίησα το crontab σύμφωνα με τις οδηγίες για να ξεκινήσω το πρόγραμμα στην επανεκκίνηση του RPi.

Αυτό το έργο ολοκληρώθηκε αρκετά γρήγορα και απαιτούσε μόνο την αγορά του αισθητήρα πίεσης Honeywell ($ 13 USD) και μερικών φτηνών πλαστικών σωλήνων. Από το έργο έμαθα πώς να διασυνδέω συσκευές I2C και SPI και γνώρισα τους Honeywell TruStability Amplified Basic Pressure Sensors.