Plug & Play Οθόνη αισθητήρα CO2 με NodeMCU/ESP8266 για σχολεία, παιδικούς σταθμούς ή το σπίτι σας: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Θα σας δείξω πώς να δημιουργήσετε γρήγορα έναν αισθητήρα plug & play CO2 όπου όλα τα στοιχεία του έργου θα συνδέονται με καλώδια DuPont.

Θα υπάρχουν μόνο 5 σημεία που πρέπει να κολληθούν, επειδή δεν έκανα συγκόλληση πριν από αυτό το έργο καθόλου.

Ο αισθητήρας θα έχει οθόνη όπου οι μετρημένες τιμές θα εμφανίζονται κάθε 5 δευτερόλεπτα με αρκετά μεγάλη γραμματοσειρά Helvetica.

Το περίβλημα θα κατασκευαστεί με κόφτη λέιζερ από απλό κόντρα πλακέ 4mm. Όλα τα στοιχεία θα κολληθούν μεταξύ τους. Ένα προπαρασκευασμένο δοχείο μπορεί να είναι μια εναλλακτική λύση. Η οθόνη και ο αισθητήρας θα κρατηθούν στη θέση τους με ταινία πάπιας.

Ο κωδικός αυτού του έργου συγκεντρώνεται από 2-3 δείγματα κωδικών που είχα. Δεν είναι περίπλοκο ή όμορφο, αλλά καθώς δεν ήξερα τίποτα για κωδικοποίηση από πριν από 2 εβδομάδες, νομίζω ότι είναι αρκετά σταθερό.

Το τέλειο με αυτήν τη ρύθμιση είναι ότι μόλις φορτωθεί ο κωδικός στο NodeMCU/ESP8266 ξεκινά αυτόματα όταν η τροφοδοσία είναι συνδεδεμένη στην τροφοδοσία και λειτουργεί όσο ο πίνακας έχει ισχύ.

Σε περίπτωση που δεν έχετε πρίζα, το NodeMCU/ESP8266 μπορεί να λειτουργήσει με μπαταρία για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Ο αισθητήρας κάθεται ήδη σε μια δημοτική τάξη και λειτουργεί άψογα για μερικές μέρες μέχρι τώρα. Παρέχει τη βάση για το πότε πρέπει να ανοίξουν τα παράθυρα για να μπει καθαρός αέρας.

Προμήθειες

Θα χρειαστείτε τα ακόλουθα εφόδια:

- Καλό κολλητήρι με ρυθμιζόμενη θερμοκρασία και πολύ μικρό άκρο

- Συγκολλητικό (χωρίς μόλυβδο)

- Σύρμα καθαρισμού για κολλητήρι

- ταινία πάπιας

- Σταθμός συγκόλλησης από τρίτο χέρι με μεγεθυντικό φακό

- Καλώδιο Micro USB (από smartphone)

- Φορτιστής smartphone (5V, 1A)

- Dupont Jumper Wires 20cm - 2, 54mm θηλυκό έως αρσενικό 6, 99 Ευρώ

- Dupont Jumper Wires 20cm - 2, 54mm θηλυκό έως θηλυκό - 4, 99 Ευρώ

- Αισθητήρας SGP30 TVOC /eCO2 - 25 Ευρώ

- 0, 96 OLED Display I2C Display (SSD1306) 128x64 Pixel - 6, 29 Euro (3 Pack 12, 49 Euro)

- Πίνακας NodeMCU LUA Amica Module V2 ESP8266 - 5, 99 Ευρώ (3 Πακέτα 13, 79 Ευρώ)

- NodeMCU I/O Breakout Board - 4, 50 Ευρώ

- Φύλλο κόντρα πλακέ 4mm - 2 μικρές φερμουάρ (δεν εμφανίζονται στην εικόνα μου)

Βήμα 1: Συγκόλληση του αισθητήρα SGP30

Οι ακίδες σύνδεσης του αισθητήρα πρέπει να συγκολληθούν. Ρυθμίστε το κολλητήρι σας στην απαιτούμενη θερμοκρασία για το σύρμα συγκόλλησης και κολλήστε τους πείρους στον πίνακα.

Υπάρχει ένα καλό σεμινάριο για αυτό στον ιστότοπο Adafruit-https://learn.adafruit.com/adafruit-guide-excellen…

Αυτό με έχει βοηθήσει πολύ.

Αφήστε τον αισθητήρα να κρυώσει μετά τη συγκόλληση και προετοιμάστε τα καλώδια βραχυκυκλωτή σας, το NodeMCU και την πλακέτα Breakout για το επόμενο βήμα.

Υπάρχουν διαθέσιμες πλακέτες αισθητήρων SGP30 που έχουν ήδη προεγκατεστημένες τις συνδέσεις τους - όλες χρησιμοποιούν τους ίδιους αισθητήρες CO2 και ίσως είναι πιο βολικό στη χρήση, καθώς είναι πραγματικά plug & play (χωρίς συγκόλληση)

Βήμα 2: Συνδέστε το NodeMCU στο Breakout Board

Πάρτε το NodeMCU και τον πίνακα Breakout και ένα μπλε σύρμα DuPont θηλυκό σε αρσενικό.

Συνδέστε το θηλυκό βύσμα στην ακίδα NodeMCU D1 και το αρσενικό άκρο στην πλακέτα Breakout D1.

Τώρα πάρτε το πορτοκαλί σύρμα DuPont θηλυκό στο αρσενικό και συνδέστε το θηλυκό βύσμα στον πείρο NodeMCU D2 και το αρσενικό άκρο στην πλακέτα Breakout D2.

Αυτά τα καλώδια διασφαλίζουν ότι έχει ρυθμιστεί η σύνδεση δεδομένων I2C.

Το D1 αντιπροσωπεύει το SCL

Το D2 αντιπροσωπεύει το SDA

σε συσκευές I2C.

Για να παρέχετε ισχύ από το NodeMCU στον πίνακα Breakout, πάρτε

- το κόκκινο σύρμα θηλυκό με αρσενικό, συνδέστε το αρσενικό με τον ακροδέκτη 3V3 και το θηλυκό με 3V στον πίνακα Breakout

- το μαύρο σύρμα θηλυκό με αρσενικό, συνδέστε το αρσενικό με τον πείρο GND και το θηλυκό με το GND στον πίνακα Breakout

Ως τελευταίο βήμα συνδέστε το καλώδιο microUSB στο NodeMCU, συνδέστε το άλλο άκρο στον φορτιστή smartphone (5V, 1A) και συνδέστε τη φόρτιση σε πρίζα 220 Volt.

Εάν τα έχετε συνδέσει όλα σωστά, το μπλε led στον πίνακα Breakout θα ανάψει

Βήμα 3: Συνδέστε την οθόνη OLED στην πλακέτα Breakout

Αποσυνδέστε το καλώδιο microUSB από την πλακέτα NodeMCU

Παίρνω

- 0, 96 OLED Display I2C Display (SSD1306)

- 4 θηλυκά προς θηλυκά καλώδια (κόκκινο, μαύρο, πορτοκαλί και μπλε)

Συνδέστε την πλακέτα Breakout στην οθόνη

- μπλε σε D1 και SCL

- πορτοκαλί σε D2 και SDA

- κόκκινο σε 3V και VCC

- μαύρο σε GND και GND

Βήμα 4: Συνδέστε τον αισθητήρα CO2 SGP30 στην πλακέτα Breakout

Πάρτε τα καλώδια από θηλυκό σε θηλυκό άλτη και συνδέστε τον πίνακα με τον αισθητήρα SGP30

- κίτρινο σύρμα από D1 έως SCL

- πράσινο σύρμα από D2 σε SDA

- μαύρο σύρμα από GND σε GND

- κόκκινο σύρμα από 3V έως VIN

Βήμα 5: Δημιουργήστε το περίβλημα και εγκαταστήστε την οθόνη και τον αισθητήρα

Αν θέλετε να δημιουργήσετε το δικό σας περίβλημα, μεταβείτε στο makercase.com, επιλέξτε το πλαίσιο που σας αρέσει και εισαγάγετε τις διαστάσεις σας και το πάχος του κόντρα πλακέ σας. Κατεβάστε το αρχείο.dxf για κοπή με λέιζερ

Οι διαστάσεις μου είναι 120 x 80 x 80mm (εσωτερική μέτρηση) για κόντρα πλακέ 4 mm - έχω παράσχει το βασικό αρχείο για χρήση στο λογισμικό κοπής λέιζερ και πρόσθεσα τρύπες για

- Αισθητήρας

- Απεικόνιση

- σύνδεση τροφοδοσίας microUSB για NodeMCU

- οπές εξαερισμού στο πάνω μέρος του περιβλήματος

Κόψτε κόντρα πλακέ 4mm λέιζερ και κόλλα μαζί με κόλλα ξύλου

Τρυπήστε 2 τρύπες με ξύλινο τρυπάνι 3 mm για να στερεώσετε την πλακέτα NodeMCU με φερμουάρ στο πλευρικό τοίχωμα για να αποφύγετε την ολίσθηση κατά την εισαγωγή καλωδίου τροφοδοσίας microUSB

Συνδέστε την οθόνη και τον αισθητήρα στον μπροστινό πίνακα με ταινία πάπιας - αυτός είναι ο τεμπέλης τρόπος;)

Κολλήστε τα υπόλοιπα τοιχώματα μαζί και χρησιμοποιήστε λαστιχάκια για να τα κρατήσετε όλα μαζί μέχρι να στεγνώσει η κόλλα. Μην κολλάτε το επάνω μέρος στο κουτί καθώς θέλετε να έχετε πρόσβαση στη ρύθμιση και να αλλάζετε/προσθέτετε στοιχεία

αν δεν έχετε κόφτη λέιζερ αγοράστε ένα φτηνό διαφανές πλαστικό κουτί/δοχείο, τρύπες για αισθητήρα, φερμουάρ NodeMCU και καλώδιο τροφοδοσίας microUSB

Βήμα 6: Ρύθμιση του πίνακα

Εάν είστε νέοι στον προγραμματισμό του NodeMCU και δεν έχετε εγκαταστήσει το Arduino IDE, μεταβείτε στη διεύθυνση https://www.arduino.cc/en/pmwiki.php?n=Guide/Windo… και ακολουθήστε τις οδηγίες για Windows

Ξεκινήστε το Arduino IDE και ρυθμίστε την πλακέτα σας στην εφαρμογή. Στην περίπτωσή μου είναι ένα NodeMCU LUA Amica V2 με CP2102-Chip που εξασφαλίζει ομαλή επικοινωνία USB με το Windows 10 Surface.

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να εγκαταστήσετε τον πυρήνα ESP8266. Για να το εγκαταστήσετε, ανοίξτε το Arduino IDE και μεταβείτε στη διεύθυνση:

Αρχείο> Προτιμήσεις και βρείτε το πεδίο "Πρόσθετες διευθύνσεις διευθύνσεων πινάκων". Στη συνέχεια, αντιγράψτε την ακόλουθη διεύθυνση url: https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp826… Επικολλήστε αυτόν τον σύνδεσμο στο πεδίο "Διευθύνσεις διευθύνσεων πρόσθετων πινάκων". Κάντε κλικ στο κουμπί OK. Στη συνέχεια, κλείστε το Arduino IDE.

Συνδέστε το NodeMCU στον υπολογιστή σας μέσω της θύρας USB. Το led στον πίνακα Breakout πρέπει να ανάψει και να παραμείνει αναμμένο. Είναι μπλε στις φωτογραφίες μου.

Ανοίξτε ξανά το Arduino IDE και μεταβείτε στο: Εργαλεία> Πίνακας> Διαχειριστής πινάκων Θα ανοίξει ένα νέο παράθυρο, εισαγάγετε "esp8266" στο πεδίο αναζήτησης και εγκαταστήστε τον πίνακα με το όνομα "esp8266" από την "Κοινότητα ESP8266" Έχετε εγκαταστήσει τώρα τον πυρήνα ESP8266. Για να επιλέξετε την πλακέτα NodeMCU LUA Amica V2, μεταβείτε στη διεύθυνση: Εργαλεία> Πίνακας> NodeMCU 1.0 (ESP - 12E Module) Για να ανεβάσετε τον κώδικα σκίτσου στην κάρτα NodeMCU, επιλέξτε πρώτα τη θύρα στην οποία έχετε συνδέσει την κάρτα.

Πηγαίνετε στο: Εργαλεία> Θύρα> {όνομα ονομάτων} - δυνητικά COM3

Φορτώστε τη μονάδα δίσκου για την οθόνη OLED. Σε αυτήν την περίπτωση χρησιμοποιώ τη βιβλιοθήκη u8g2. Για να κατεβάσετε τη βιβλιοθήκη, μεταβείτε στην ενότητα Εργαλεία> Διαχείριση βιβλιοθηκών. Σε ένα νέο παράθυρο που ανοίγει, πληκτρολογήστε "u8g2" στο πεδίο αναζήτησης και εγκαταστήστε τη βιβλιοθήκη "U8g2" από το "oliver".

Η εγκατάσταση είναι πολύ εύκολη. Απλώς κάντε κλικ στο κουμπί "Εγκατάσταση" που εμφανίζεται όταν μετακινείτε το ποντίκι πάνω στο αποτέλεσμα αναζήτησης.

Τώρα επαναλάβετε τα ίδια βήματα για να φορτώσετε και να εγκαταστήσετε τη βιβλιοθήκη αισθητήρων SGP30 CO2. Το όνομα της βιβλιοθήκης είναι Adafruit_SGP30

Βήμα 7: Ετοιμαστείτε για Test Drive και χρησιμοποιήστε τον αισθητήρα CO2

Ανοίξτε τον παρεχόμενο κωδικό στο Arduino IDE. Μόλις φορτωθεί ο κωδικός, θα εμφανιστεί σε ξεχωριστό παράθυρο.

Πατήστε το σημάδι ελέγχου για να μεταγλωττίσετε τον κώδικα και να τον φορτώσετε στον πίνακα.

Εάν τα έχετε συνδέσει όλα σωστά, στην οθόνη θα εμφανιστεί η ένδειξη "CO2" και η τιμή "400". Ο αισθητήρας αρχικοποιείται και μετά από 30 δευτερόλεπτα ο αισθητήρας είναι έτοιμος να μετρήσει τις πραγματικές τιμές κάθε 5 δευτερόλεπτα.

Αναπνεύστε απαλά στον αισθητήρα και περιμένετε να εμφανιστεί η τιμή στην οθόνη.

Συγχαρητήρια - τα καταφέρατε και δημιουργήσατε μόνοι σας έναν αισθητήρα CO2 !!

Τώρα αποσυνδέστε το καλώδιο USB από τον υπολογιστή, συνδέστε το στο φορτιστή και πηγαίνετε σε ένα δωμάτιο, σχολείο ή νηπιαγωγείο όπου θέλετε να χρησιμοποιήσετε τον αισθητήρα σας.

Αφού συνδέσετε το φορτιστή στην πρίζα τοίχου, θα χρειαστούν 30 δευτερόλεπτα για να είναι έτοιμος ο αισθητήρας. Ο αισθητήρας θα σας ενημερώσει πότε πρέπει να ανοίξετε τα παράθυρα. Θα θέλετε να το κάνετε σε τιμές άνω των 650 (οι τιμές μετρώνται σε ppm)