AtmoScan: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

**********************************************************************************************

ΝΕΑ

Μεταβείτε στο GitHub μου για:

- Ορισμένες μικρές αλλαγές υλικού βελτιώνουν το σχεδιασμό, συμπεριλαμβανομένης της δυνατότητας απενεργοποίησης του λογισμικού, αποκαθιστώντας ένα από τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα του σχεδιασμού - πώς να χειριστείτε χαμηλή μπαταρία.

- Τώρα δημοσιεύεται ένα σχέδιο PCB v2 μαζί με έναν οδηγό για την εύκολη εφαρμογή της αλλαγής στους πίνακες V1.0.

- Αρχεία CAD για πλήρες περίβλημα

Το νέο περίβλημα μοιάζει με την παραπάνω εικόνα … καλά, χωρίς το λαστιχάκι

****************************************************************************************

Το ATMOSCAN είναι μια συσκευή πολλαπλών αισθητήρων που στοχεύει στην παρακολούθηση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα. Ενώ έχουν δημοσιευτεί πολλά έργα που έχουν παρόμοιο σκοπό, αυτό είναι ένα πλήρες σύστημα σε ένα συμπαγές, αυτόνομο πακέτο που συνοψίζει όλα. Διαθέτει έγχρωμη οθόνη LCD, γνωρίζει χρόνο και τοποθεσία, ελέγχεται με χειρονομία και δημοσιεύεται στο ThingSpeak (ή σε άλλα) μέσω MQTT, αλλά μπορεί να χειριστεί σωστά τις αποσυνδεδεμένες λειτουργίες και την επανασύνδεση. Με την ενσωματωμένη επαναφορτιζόμενη μπαταρία του διαρκεί μια ολόκληρη ημέρα όταν αποσυνδέεται από το ρεύμα.

Χρησιμοποιεί ένα συνεργατικό πλαίσιο πολλαπλών εργασιών και ανταποκρίνεται πολύ στις εισροές χρηστών κατά τη δειγματοληψία αισθητήρων, χειρισμό διεπαφής χρήστη, ανάρτηση σε MQTT. Στην πραγματικότητα συμπιέζεται αρκετά από το μικροσκοπικό ESP8266. Το κάνει ενσωματώνοντας μια σειρά από βιβλιοθήκες ανοιχτού κώδικα και αξιοποιώντας τις διαδικτυακές υπηρεσίες διαδικτύου.

Οι πιστώσεις για τις βιβλιοθήκες πηγαίνουν σε έναν αριθμό συνεργατών, δείτε αργότερα.

Μουσική σε βίντεο μπορείτε να βρείτε ΕΔΩ

Βήμα 1: Αισθητήρες

Το Atmoscan μετρά πολλές μεταβλητές:

• Θερμοκρασία
• Υγρασία
• Πίεση
• CO2
• CO
• NO2
• VOC (Πτητικές οργανικές ενώσεις, δείκτης ποιότητας αέρα)
• ΜΜ 01
• PM25
• PM10
• Ακτινοβολία

Για να το κάνει αυτό ενσωματώνει έναν αριθμό διακριτών αισθητήρων

• BME280 (π.χ. σύνδεσμος)
• PMS7003 (π.χ. σύνδεσμος)
• MH-Z19 (π.χ. σύνδεσμος)
• HDC1080 (π.χ. σύνδεσμος)
• MiCS6814 (Σύνδεσμος)
• MP503 (σύνδεσμος)
• LND-712 σωλήνας Geiger (Link, το βρήκα στην Ευρώπη εδώ Link ή εδώ Link) με μονάδα υψηλής τάσης (Link)

Τα Φύλλα Δεδομένων είναι ΕΔΩ.

Βήμα 2: Ηλεκτρονικά

Το Atmoscan μπορεί εύκολα να δημιουργηθεί με έναν NodeMCU ή οποιονδήποτε άλλο πίνακα ESP8266 και μερικά άμεσα διαθέσιμα εξαρτήματα, όπως μετατοπιστές στάθμης και ρυθμιστές τάσης, εάν εγκαταλείψετε τον ενσωματωμένο φορτιστή μπαταρίας.

Ενώ έκανα πρωτότυπο με ξεχωριστά εξαρτήματα, για την τελική έκδοση σχεδίασα μια συγκεκριμένη πλακέτα που ενσωματώνει όλες τις λειτουργίες και παρέχει τακτοποιημένους συνδέσμους για αισθητήρες, LED για κατάσταση (Μπλε = συνδεδεμένο τροφοδοτικό, Κόκκινο = φόρτιση).

Αρχεία Eagle PCB διαθέσιμα ΕΔΩ.

Συγκεκριμένα, ο πίνακας ενσωματώνει:

• Κύκλωμα φόρτισης με βάση το MAX8903A (Σύνδεσμος)
• Λογική ενεργοποίησης/απενεργοποίησης με ένα κουμπί
• Ενότητα ESP12E
• Λογική προγραμματισμού
• Αλλαγή επιπέδου
• Πρόγραμμα οδήγησης οπίσθιου φωτισμού LCD
• Ρυθμιστής τάσης 3.3V Step-Up/Step-Down βασισμένος στο Pololu S7V8F3 (Link)
• Ρυθμιστής τάσης αύξησης 5V βάσει Pololu U1V10F5 (σύνδεσμος)
• LiPo Fuel Gauge based on SparkFun TOL10617 (Link)

Η οθόνη είναι TFT 320x240 2,8 βασισμένη σε τσιπ ILI9341 (Link).

Ο αισθητήρας χειρονομίας βασίζεται στο τσιπ PAJ7620U2 (Link), πολύ καλύτερο από το φθηνό APDS9960 που δημιουργεί συνεχείς διακοπές και δεν μπορεί να λειτουργήσει μέσω πλεξιγκλάς.

Οι αισθητήρες είναι μάλλον πεινασμένοι σε ενέργεια, οπότε για να εγγυηθώ τουλάχιστον 24 ώρες αυτονομία, έφτιαξα ένα πακέτο με 3 μπαταρίες 5000 x 5000mAh LiPo 105575 (Link). Στην πραγματικότητα, 2 θα μπορούσαν να είναι αρκετά. Ο φορτιστής MAX8903 αγωνίζεται να φορτίσει το προκύπτον πακέτο 15, 000mAh.

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ - ΟΠΩΣ ΕΙΝΑΙ ΣΤΙΣ ΕΙΚΟΝΕΣ:

• Εμφανίζονται οι θέσεις των συνδετήρων
• Η υποδοχή της κάρτας SD πρέπει να ξεκολλήσει από την οθόνη εάν θέλετε να χωρέσει στο περίβλημα
• Πρέπει να κάνετε μια μικρή εγκοπή στο PCB για να μην παρεμβαίνετε στον ανεμιστήρα (οι εγκοπές είναι στη μόδα μετά το iPhone X). Διορθώθηκε στο PCB V2

Οι συντομογραφίες συνδετήρων στο PCB είναι οι εξής:

• PRS: Αισθητήρας βαρομετρικής πίεσης (με βάση το BME280) ΣΗΜΕΙΩΣΗ: να τοποθετηθεί απευθείας στο PCB
• VOC: Grove - Αισθητήρας ποιότητας αέρα v1.3 (βασίζεται σε MP503)
• TMP: Accηφιακός αισθητήρας υγρασίας και θερμοκρασίας υψηλής ακρίβειας (βάσει HDC1080)
• PMS: PMS7003 Digitalηφιακός αισθητήρας συγκέντρωσης σωματιδίων
• GAS: Grove - Multichannel Sensor Gas (βασισμένο στο MiCS6814)
• GES: Grove - Gesture sensor （based on PAJ7620U2
• RAD: Σωλήνας Geiger (μέσω μονάδας τροφοδοσίας οδηγού υψηλής τάσης Geiger Probe 400V / 500V με έξοδο ψηφιοποιημένου παλμού TTL)
• CO2: Αισθητήρας αερίου υπέρυθρου CO2 MH-Z19
• U1V10F: Ρυθμιστής αύξησης τάσης 5V με βάση το Pololu
• U1V10F5 S7V8V3: Ρυθμιστής τάσης 3.3V Step-Up/Step-Down με βάση το Pololu S7V8F3
• TOL10617: Sparkfun LiPo Fuel Gauge
• LCD: Οθόνη ILI9341

Βήμα 3: Περίβλημα

Το περίβλημα προέρχεται από ένα δοχείο κύβου πλεξιγκλάς 10x10x10 cm που αγόρασα στο ebay και προοριζόταν για μια εντελώς διαφορετική χρήση. Είχε ωραίες υποδοχές εξαερισμού που ήταν ακριβώς αυτό που χρειαζόταν. Ο όγκος ήταν καταρχήν επαρκής για να συσκευάσει ολόκληρο το σετ, εκτός από το ότι δεν ήταν εύκολο … μερικές πρώτες προσπάθειες που βασίστηκαν σε χαλκομανίες από χαρτόνι απέτυχαν παταγωδώς, οπότε τα παράτησα και έχασα μερικές ώρες με ένα 3D CAD και έκανα την εσωτερική υποστήριξη με λέιζερ. Ο εσωτερικός χώρος χωρίζεται σε διαμερίσματα έτσι ώστε ο αισθητήρας θερμοκρασίας να βρίσκεται όσο το δυνατόν πιο μακριά από τις εσωτερικές πηγές θερμότητας. Ενώ το εξωτερικό περίβλημα είναι κατασκευασμένο από υλικό 3mm, το επάνω μέρος είναι από φύλλα 2+1mm. Αυτό το κόλπο επέτρεψε να καλυφθεί ο αισθητήρας χειρονομίας με ακρυλικό μόνο 1mm και αυτό είναι αρκετό για να λειτουργήσει.

Ορισμένες τροποποιήσεις έπρεπε να γίνουν με εργαλεία χειρός στο αρχικό περίβλημα, όπως ο ανεμιστήρας, ο διακόπτης και οι οπές USB. Το αποτέλεσμα ήταν πάντως αξιοπρεπές!

Τα αρχεία CAD είναι ΕΔΩ.

Βήμα 4: Μηχανική συναρμολόγηση

Το πακέτο είναι πολύ πυκνό, αλλά χάρη στον σχεδιασμό 3D cad είχα μερικές εκπλήξεις κατά τη συναρμολόγησή του.

Η κυκλοφορία του αέρα (από πάνω προς τα κάτω) εξασφαλίζεται από έναν μικρό ανεμιστήρα. Αφού αγόρασα έναν δίκαιο αριθμό στο Aliexpress / eBay, συνειδητοποίησα ότι ο θόρυβος των φτηνών ανεμιστήρων ήταν αφόρητος για μια εσωτερική συσκευή. Κατέληξα να αγοράσω ένα μάλλον ακριβό, αργό γύρισμα Papst 255M (Link) και το τροφοδότησα με λιγότερο από 5V μέσω μερικών διόδων. Το αποτέλεσμα είναι μάλλον καλό και είναι αρκετά σιωπηλό για να μην γίνει αντιληπτό (είναι ακόμη και εγκεκριμένο από τη σύζυγο, η πιο δύσκολη πιστοποίηση).

Βήμα 5: Λογισμικό

Η αρχιτεκτονική του λογισμικού βασίζεται σε ένα αντικειμενοστρεφές πλαίσιο που εκτελεί πολλαπλές (συνεργατικές) διαδικασίες που χειρίζονται UI, αισθητήρες και MQTT. Είναι τοποθεσίας και χρόνου, αλλά μπορεί να χειριστεί την αποσύνδεση / επανασύνδεση στο WiFI.

Το πλαίσιο είναι ανοιχτό και μπορεί να διαχειριστεί οποιονδήποτε αριθμό οθονών, εφόσον ο κώδικας και οι πόροι τους ταιριάζουν στη μνήμη Flash. Το πλαίσιο εφαρμογής χειρίζεται τις χειρονομίες και τις μεταδίδει στις οθόνες, για περαιτέρω χειρισμό ή ακύρωση εάν χρειαστεί. Οι χειρονομίες που διαχειρίζεται το πλαίσιο είναι:

• Σύρετε αριστερά / δεξιά - Αλλαγή οθόνης
• (Δάχτυλο) Περιστροφή δεξιόστροφα - Γυρίστε την οθόνη
• (Δάχτυλο) Περιστροφή αριστερόστροφα - Κλήση οθόνης ρύθμισης
• (Χέρι) Από μακριά έως κλείσιμο - Απενεργοποιήστε την οθόνη

Οι οθόνες κληρονομούνται από μια βασική κλάση και διαχειρίζονται μέσω του ακόλουθου μοντέλου συμβάντων:

• ενεργοποίηση - ενεργοποίηση μία φορά, όταν δημιουργηθεί η οθόνη
• ενημέρωση - καλείται περιοδικά για ενημέρωση της οθόνης
• απενεργοποίηση - κλήση μία φορά, πριν απενεργοποιηθεί η οθόνη
• onUserEvent - καλείται όταν ενεργοποιείται ο αισθητήρας χειρονομίας. Επιτρέπει την απάντηση και επίσης την παράκαμψη του προεπιλεγμένου χειρισμού συμβάντων, π.χ. ακύρωση σάρωσης για αλλαγή οθόνης

Κάθε οθόνη δηλώνει τις δυνατότητές της παρέχοντας τις ακόλουθες πληροφορίες:

• getRefreshPeriod - πόσο συχνά χρειάζεται ανανέωση της οθόνης
• getRefreshWithScreenOff - εάν η οθόνη θέλει να ανανεωθεί ακόμα και όταν ο οπίσθιος φωτισμός είναι απενεργοποιημένος. π.χ. για διαγράμματα
• getScreenName - όνομα της οθόνης
• isFullScreen - πάρτε τον πλήρη έλεγχο της οθόνης ή επιτρέψτε την επάνω γραμμή με ημερομηνία/ώρα/τοποθεσία/μετρητή μπαταρίας/μετρητή wifi

Το πλαίσιο είναι σε θέση να δημιουργήσει και να εκχωρήσει εκ νέου τις οθόνες μέσω ενός εργοστασίου κλάσης δήλωσης. Η δυναμική κατανομή εξοικονομεί μνήμη RAM και καθιστά τη συσκευή εύκολα επεκτάσιμη. Το συνολικό πλαίσιο εφαρμογής είναι επίσης επαναχρησιμοποιήσιμο για άλλα έργα.

Οι οθόνες που εφαρμόζονται αυτήν τη στιγμή στο Atmoscan είναι:

• Τιμές αισθητήρων
• Διάγραμμα μετρητή / ημιλόγου Geiger
• Κατάσταση συστήματος
• Αρχείο καταγραφής σφαλμάτων
• ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ
• Αεροπλάνο Spotter
• Ρύθμιση
• Χαμηλή μπαταρία

Οι οθόνες εγκατάστασης επιτρέπουν τη ρύθμιση διαπιστευτηρίων Wifi, καναλιών MQTT, διακομιστή Syslog.

ΝΕΟ στο v2.0: όλα τα κλειδιά υπηρεσιών διαδικτύου είναι πλέον διαμορφώσιμα μέσω της πύλης διαμόρφωσης. Η μόνη τιμή που εξακολουθεί να είναι κωδικοποιημένη είναι ο κωδικός πρόσβασης OTA (κεφαλαίο ATMOSCAN).

ΣΗΜΕΙΩΣΗ 1: Ο πρώτος προγραμματισμός πρέπει να γίνει με ένα σειριακό καλώδιο USB συνδεδεμένο στην υποδοχή προγραμματισμού. Καθώς η σειριακή θύρα καταλαμβάνεται από έναν αισθητήρα, ο εντοπισμός σφαλμάτων και ο προγραμματισμός με αυτόν τον τρόπο δεν είναι πρακτικός μετά τη συναρμολόγηση, καθώς θα απαιτούσε αποσύνδεση του αισθητήρα. Επομένως, το λογισμικό υποστηρίζει εντοπισμό σφαλμάτων SYSLOG και ενημερώσεις OTA.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ 2: Το δυαδικό ATMOSCAN είναι πάνω από 700Kb και το ArduinoOTA απαιτεί ο χώρος του προγράμματος να είναι τουλάχιστον διπλάσιος από το μέγεθος της εικόνας, πράγμα που αποκλείει την επιλογή "4M (3M SPIFFS)". Ωστόσο, η τυπική επιλογή "4M (1M SPIFFS)" είναι επίσης ακατάλληλη, καθώς το διαμέρισμα SPIFFS θα ήταν ανεπαρκές για τους γραφικούς πόρους που σχετίζονται με τον μετεωρολογικό σταθμό, το αεροσκάφος και το αρχείο μεταφοράς. Επομένως, έχει δημιουργηθεί μια προσαρμοσμένη διαμόρφωση "4M (2M SPIFFS)" για την επίλυση του προβλήματος. Επεξήγηση εδώ.

Η τεκμηρίωση και ο πλήρης πηγαίος κώδικας είναι διαθέσιμα εδώ.

ΠΙΣΤΩΣΕΙΣ ΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΕΙ ΚΩΔΙΚΟ & ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΕΣ ΑΠΟ

• Adafruit
• Αρκάο
• Μπμπλάνσον
• Bodmer
• ClosedCube
• Gmag11
• Knolleary
• Lucadentella
• Είδε
• Squix78
• Τζαπού
• Μάγος97

ΟΛΟΚΛΗΡΩΝΕΙ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΙΣΤΟΣ ΑΠΟ

• Adsbexchange.com
• GeoNames.org
• Google.com
• Mylnikov.org
• Timezonedb.com
• Wunderground.com

Βήμα 6: Κάντε το καλύτερο

Το αποτέλεσμα δεν είναι καθόλου κακό! Το λογισμικό φαίνεται καλό και είναι αξιόπιστο, ενώ θα μπορούσε να επεκταθεί με νέες δυνατότητες και ίσως να καθαριστεί λίγο για να κάνει το πλαίσιο εφαρμογής πραγματικά επαναχρησιμοποιήσιμο για άλλα έργα. Η βαθμονόμηση ορισμένων αισθητήρων δεν είναι μεγάλη, αλλά θα χρειαστεί εξοπλισμός δοκιμής εργαστηρίου. Ο χρόνος είναι πολύτιμος και δεν έχω πολλά, οπότε η πρόοδος ήταν αργή. Όταν τελείωσα, η αξιοπρεπής υποστήριξη για το ESP32 ήταν διαθέσιμη. Αν το ξεκινούσα τώρα, θα το χρησιμοποιούσα και θα ενσωματώνω εξωτερικούς αισθητήρες μέσω bluetooth.

Ο καθενας?

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Έχω ακόμα μια χούφτα PCB οπότε αν ενδιαφέρεται κάποιος είναι διαθέσιμος στην ονομαστική τιμή / τα ταχυδρομικά.

Βήμα 7: Ερωτήσεις & Απαντήσεις

Πρώτα απ 'όλα, ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ για τα συντριπτικά θετικά σας σχόλια. Ειλικρινά δεν περίμενα τόσο μεγάλο ενδιαφέρον.

Έλαβα μια σειρά από ερωτήσεις είτε μέσω σχολίων είτε μέσω ιδιωτικών μηνυμάτων, οπότε σκέφτηκα να συλλέξω τις απαντήσεις εδώ. Αν έρθουν κι άλλα, θα προσθέσω.

Βρήκα στο πίσω μέρος ενός συρταριού τα 8 διαθέσιμα PCB - και είναι στο δρόμο για το Βέλγιο, τη Γερμανία, την Ινδία, τις ΗΠΑ, τον Καναδά, το Ηνωμένο Βασίλειο, την Αυστραλία. Πω πω, 3 ηπείρους! Φοβερο.

Τι να βάλω στη σελίδα διαμόρφωσης ATMOSCAN;

Η σελίδα διαμόρφωσης Atmoscan απαιτεί τις ακόλουθες παραμέτρους:

• SSID και κωδικός πρόσβασης για το δίκτυο WiFi στο οποίο θέλετε να συνδεθεί
• MQTT διακομιστής που χρησιμοποιείτε. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώ το mqtt.thingspeak.com
• Χρησιμοποιήθηκε συμβολοσειρά σύνδεσης για θέματα MQTT. Για παράδειγμα, τα θέματα Thingspeak MQTT έχουν τη μορφή: κανάλια/CHANNEL-ID/δημοσίευση/WRITE-API (ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ: κανάλια/123456/δημοσίευση/567890)
• Διακομιστής Syslog: η IP του διακομιστή syslog που χρησιμοποιείτε για την καταγραφή
• Κλειδί Google για στατικό API Maps. Λάβετε ένα κλειδί από τη διεύθυνση https://console.cloud.google.com/apis/dashboard. Δημιουργήστε ένα έργο. Το API που χρησιμοποιεί η Atmoscan είναι https://maps.googleapis.com/maps/api/staticmap. Δημιουργήστε ένα κλειδί για αυτό το API στο έργο Google που μόλις δημιουργήσατε, χρησιμοποιήστε το εδώ
• Καιρός Υπόγειο κλειδί. Δημιουργήστε έναν λογαριασμό στο www.wunderground.com, μεταβείτε στο WEATHER API (σύνδεσμος στο κάτω μέρος της αρχικής σελίδας, μεταβείτε στις ΒΑΣΙΚΕΣ ΡΥΘΜΙΣΕΙΣ, δημιουργήστε ένα κλειδί, χρησιμοποιήστε το εδώ
• Λογαριασμός Geonames. Δημιουργήστε έναν λογαριασμό στο https://www.geonames.org/ επιτρέψτε του να χρησιμοποιεί τις δωρεάν διαδικτυακές υπηρεσίες και τοποθετήστε το όνομα χρήστη εδώ
• Κλειδί TimeZoneDB. Δημιουργήστε έναν λογαριασμό onhttps://timezonedb.com/, δημιουργήστε ένα κλειδί, τοποθετήστε τον εδώ

Πώς μπορώ να διαμορφώσω το Thingspeak;

Χρειάζεστε 3 κανάλια Thingspeak. Τα πεδία χρησιμοποιούνται ως εξής:

CHANNEL 1 πεδία

1. ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ
2. ΥΓΡΑΣΙΑ
3. ΠΙΕΣΗ
4. PM01
5. PM2.5
6. PM10
7. CPM
8. ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

CHANNEL 2 πεδία

1. CO
2. CO2
3. NO2
4. VOC

CHANNEL 3 πεδία (Κανάλι συστήματος)

1. UPTIME ΣΕ ΛΕΠΤΑ
2. ΔΩΡΕΑΝ ΣΤΟΛΟΣ ΣΕ ΜΠΑΤΙΑ
3. WIFI RSSI (SIGNAL IN DBM)
4. ΤΑΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΑΣ
5. LINEAR SOC (ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΑΣ % - γραμμικός υπολογισμός, ανάλογος της τάσης)
6. NATIVE SOC (ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΑΣ % - όπως αναφέρεται από το gauge. Όπως διαβάζεται από το μετρητή. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: ο μετρητής λέει 0 % όταν φτάνει τα 3.6v ενώ οι μπαταρίες μπορούν να αποφορτιστούν λίγο περισσότερο, ας πούμε πάνω από 3v. Το κατώτερο όριο, στο οποίο το ATMOSCAN απενεργοποιείται, είναι ένα #define στο αρχείο globaldefinitions.h)
7. ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (από το bme280, τοποθετημένο απευθείας στον πίνακα)
8. ΥΓΡΑΣΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (από το bme280, τοποθετημένο απευθείας στον πίνακα)

Το PCB είναι πολύ συμπαγές. Πώς μπορώ να κολλήσω τις συσκευές SMD, ειδικά το IC MAX8903A;

Πρώτον, σας προτείνω να αναρωτηθείτε εάν θέλετε να συμμετάσχετε σε SMD ή αν είναι εφάπαξ- Εάν το τελευταίο, ίσως ζητήσετε από κάποιον να το κάνει για εσάς. Αν θέλετε να αντιμετωπίσετε την πρόκληση SMD, επενδύστε λίγο και αποκτήστε τα κατάλληλα εργαλεία (κόλλα, ροή, ισοπροπυλικό αλκοόλ, σίδερο, καυτό όπλο, τσιμπιδάκια, φθηνή κάμερα USB, θήκη PCB). Σήμερα είναι φθηνά πράγματα. Στη συνέχεια, παρακολουθήστε ένα βίντεο στο YouTube-υπάρχουν μισό εκατομμύριο-και περάστε λίγο χρόνο με ένα παλιό PCB που μπορείτε να θυσιάσετε και να ξεκολλήσετε / καθαρίσετε / συγκολλήσετε ορισμένα εξαρτήματα. Δεν θα πιστεύατε πόσο διδακτικό είναι αυτό, να μάθετε τι να περιμένετε, να ρυθμίσετε σωστά τη θερμοκρασία κλπ. Μιλώντας από την εμπειρία … Ξεκίνησα το SMD να αλλάζει τον σύνδεσμο οθόνης σε ένα iPod touch και σκότωσα το πρώτο!

Πράγματι, το Atmoscan PCB είναι συμπαγές και αυτό το IC δεν είναι εύκολο. Και πάλι, δεν σας συνιστώ να το κάνετε αυτό ως την πρώτη σας συγκόλληση SMD. Το QFN δεν είναι ένα φιλικό πακέτο, παρόλο που έχω κολλήσει έναν αριθμό μέχρι τώρα. Ποτέ δεν είσαι σίγουρος ότι το κατάλαβες σωστά…

Στο Atmoscan το συγκολλούσα πρώτα, στη συνέχεια τα περιμετρικά εξαρτήματά του, ώστε να μπορώ να δοκιμάσω ότι το τμήμα φόρτισης της πλακέτας δούλευε και μετά ολοκλήρωσα όλα τα υπόλοιπα. Από τις συνημμένες εικόνες θα πρέπει να μπορείτε να συμπεράνετε τον προσανατολισμό των εξαρτημάτων. Χρησιμοποίησα βιβλιοθήκες στοιχείων δημόσιου τομέα και ο προσανατολισμός δεν είναι πολύ εμφανής στη μεταξοτυπία.

Ο τρόπος μου: Έβαλα πρώτα λίγη συγκόλληση στα τακάκια με το σίδερο. Στη συνέχεια, πολλή ροή (ειδικά για SMD) και τοποθέτησα προσεκτικά το IC με τσιμπιδάκια. Στη συνέχεια, θερμάνετε το σύνολο στους 200/220C (κάτω από το σημείο τήξης) για να αποφύγετε εντάσεις λόγω ανομοιόμορφης θέρμανσης. Στη συνέχεια, αύξησα τη θερμοκρασία στους 290C και ούτω καθεξής και γύρω από το IC. Αν βάλετε λίγη συγκόλληση σε ένα κοντινό μαξιλάρι θα δείτε πότε η θερμοκρασία βρίσκεται στο σημείο τήξης, καθώς θα λάμψει.

Μετά από αυτό το καθάρισα με ισοπροπυλική αλκοόλη και το επιθεώρησα προσεκτικά με μια φτηνή κάμερα USB. Χαρακτηριστικά ζητήματα είναι η ευθυγράμμιση και η ποσότητα συγκόλλησης, καθώς ορισμένες ακίδες μπορεί να μην είναι συνδεδεμένες. Σε ορισμένες περιπτώσεις έπρεπε να επιστρέψω σε αυτό με ένα μικρό συγκολλητικό σίδερο για να προσθέσω περισσότερη συγκόλληση σε μερικές καρφίτσες, καθώς αυτό το IC έχει ένα θερμικό μαξιλάρι από κάτω που πρέπει επίσης να κολληθεί. Αυτό καθιστά λίγο δύσκολο να μαντέψουμε την ποσότητα συγκόλλησης και μπορεί να συμβεί ότι υπερβολική συγκόλληση από κάτω μπορεί να την αυξήσει έτσι ώστε οι ακίδες να μην αγγίζουν το PCB.

Τούτου λεχθέντος, δεν θέλω να σας τρομάξω. Συμπλήρωσα 3 πίνακες και δεν σκότωσα ποτέ αυτά τα IC… Μόλις έπρεπε να το αφαιρέσω, να το καθαρίσω και να το επανεκκινήσω από το μηδέν, αλλά λειτούργησε στο τέλος. Και πάλι, δεν είναι πολύ εύκολο, αλλά εφικτό.

Από πού αγοράσατε τα εξαρτήματα;

Κυρίως στο eBay και το Aliexpress. Ωστόσο, τα επώνυμα είναι πρωτότυπα (Seeed, Pololu, Sparkfun).

Ακολουθούν ορισμένοι ενδεικτικοί σύνδεσμοι. Σημείωση: κοιτάξτε γύρω, ίσως βρείτε ακόμη φθηνότερες προσφορές…

www.aliexpress.com/item/ESP8266-Remote-Ser…

www.aliexpress.com/item/PLANTOWER-Laser-PM…

www.aliexpress.com/item/High-Accuracy-BME2…

www.aliexpress.com/item/Free-shipping-HDC1…

www.aliexpress.com/item/J34-F85-Free-Shipp…

www.aliexpress.com/item/30pcs-A11-Tactile-…

www.aliexpress.com/item/10PCS-IRF7319TRPBF…

www.aliexpress.com/item/120PC-Lot-0805-SMD…

www.aliexpress.com/item/100pcs-sma-1N5819-…

www.aliexpress.com/item/Free-Shipping-100P…

www.aliexpress.com/item/Chip-Capacitor-080…

www.aliexpress.com/item/92valuesX50pcs-460…

www.aliexpress.com/item/170valuesX50pcs-85…

www.aliexpress.com/item/Si2305-si2301-si23…

www.aliexpress.com/item/100pcs-lot-SI2303-…

www.aliexpress.com/item/20pcs-XH2-54-2-54m…

www.aliexpress.com/item/10pcs-SMD-Power-In…

Πρώτος προγραμματισμόςΟ πίνακας Atmoscan περιλαμβάνει ένα κύκλωμα προγραμματισμού που είναι σύμφωνο με το NodeMCU. Η σειριακή σύνδεση χρησιμοποιείται συνήθως για τον πρώτο προγραμματισμό. Μετά από αυτό, ο προγραμματισμός OTA μέσω wifi είναι η προτιμώμενη επιλογή, καθώς μπορεί να γίνει με τη μονάδα πλήρως συναρμολογημένη. Μην ξεχνάτε ότι η σειριακή θύρα χρησιμοποιείται κανονικά από τον αισθητήρα σωματιδίων!

Για να προγραμματίσετε τον πίνακα με σειριακό, ένας προσαρμογέας USB-Serial (π.χ. FTDI232 ή παρόμοιο) πρέπει να συνδεθεί στην υποδοχή J7 (δίπλα στο κουμπί επαναφοράς) ακολουθώντας το pinout στο σχηματικό σχήμα. Το πρόγραμμα μπορεί να μεταφορτωθεί χωρίς συνδεδεμένους αισθητήρες, εκτός από το ότι η γραμμή διακοπής του αισθητήρα geiger πρέπει να είναι συνδεδεμένη στο GND, διαφορετικά ο πίνακας δεν θα εκκινήσει (για να το κάνετε αυτό, συνδέστε τις ακίδες 1 και 3 στην υποδοχή RAD). Ο ευκολότερος τρόπος για να δοκιμάσετε τον πίνακα χωρίς να χρησιμοποιήσετε το κύριο σκίτσο - επομένως χωρίς την πολυπλοκότητα των αισθητήρων - είναι να ανεβάσετε αυτό το απλό πρόγραμμα μέσω σειριακού καλωδίου. Δημιουργεί ένα σημείο πρόσβασης wifi που επιτρέπει περαιτέρω αναβοσβήνει με το κύριο πρόγραμμα.

ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ: Μην ξεχάσετε να χρησιμοποιήσετε τη διαμόρφωση 4M/2M SPIFFS σύμφωνα με τις οδηγίες, διαφορετικά το κύριο πρόγραμμα δεν θα ταιριάζει. Ο πίνακας πρέπει να προετοιμαστεί μέσω σειριακού προγραμματισμού με αυτήν τη διαμόρφωση, διαφορετικά ενδέχεται να έχετε προβλήματα με το OTA αργότερα.

Δυστυχώς, η προετοιμασία αισθητήρων μπλοκάρει εάν δεν υπάρχουν αισθητήρες (εξαρτάται από τον πάροχο της βιβλιοθήκης). Ένα παράδειγμα είναι η βιβλιοθήκη αισθητήρων πολυαερίου. Για να βεβαιωθείτε ότι η Atmoscan εκκινείται σωστά με το πλήρες υλικολογισμικό, μπορείτε να απενεργοποιήσετε τη σχετική διαδικασία, ανατρέξτε στο σχετικό σημείο ερωτήσεων και απαντήσεων. Ένας απλός τρόπος για να απενεργοποιήσετε ΟΛΟΥΣ τους αισθητήρες για δοκιμή είναι να σχολιάσετε τη γραμμή #define ENABLE_SENSORS στο αρχείο GlobalDefinitions.h.

Όταν ο πίνακας εκκινεί το κύριο σκίτσο για πρώτη φορά, θα πρέπει να αναγνωρίζει ότι δεν έχει διαμορφωθεί και πρέπει να ανοίγει ένα wifi hotspot, στο οποίο μπορείτε να συνδέσετε και να το ρυθμίσετε. Μεταξύ των ρυθμίσεων, υπάρχει ένας διακομιστής syslog που βοηθά πολύ τον εντοπισμό σφαλμάτων. Μπορείτε επίσης να αυξήσετε το επίπεδο καταγραφής χωρίς να σχολιάσετε το #define DEBUG_SYSLOG στο αρχείο GlobalDefinitions.h. Λάβετε υπόψη ότι στο ίδιο αρχείο υπάρχει επίσης ένα #define DEBUG_SERIAL που χρησιμοποιήθηκε κατά την αρχική αποσφαλμάτωση. Εάν δεν σχολιάζεται, εξάγει _κάποια_ υπολειπόμενη καταγραφή, αλλά ελάχιστη. Ένα στοιχείο ToDo ήταν πάντα να κάνει την καταγραφή ομοιόμορφη και επιλέξιμη, αλλά ποτέ δεν είχα το χρόνο να το καθαρίσω.

Έχετε τροποποιήσει τις βιβλιοθήκες που χρησιμοποιήσατε, χρειάζεται κάποια διαμόρφωση; (σε αντίθεση με τη λήψη & μεταγλώττιση)

Καλή ερώτηση, ξέχασα να αναφέρω αυτό το σημείο. Πράγματι, χρειάζονται μερικά mods / config:

• Βιβλιοθήκη https://github.com/Seeed-Studio/Mutichannel_Gas_Sensor - σειριακές δηλώσεις εντοπισμού σφαλμάτων. Πρέπει να σχολιαστεί, καθώς η σειριακή θύρα χρησιμοποιείται για αισθητήρα!
• Βιβλιοθήκη https://github.com/Bodmer/TFT_eSPI - απαιτεί ένα αρχείο διαμόρφωσης όπου καθορίζονται η εκχώρηση pin και η συχνότητα SPI
• Βιβλιοθήκη https://github.com/lucadentella/ArduinoLib_MAX1704… - Κοιτώντας τα σχόλια και τα αιτήματα τραβήγματος παρατήρησα ότι υπάρχει μια διόρθωση σφαλμάτων που δεν συγχωνεύτηκε ποτέ

Απ 'όσο θυμάμαι έτσι έπρεπε να είναι. Ενημερώστε με αν προκύψουν προβλήματα.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Ανατρέξτε στα σχόλια στον πιο πρόσφατο πηγαίο κώδικα - περιέχει συνδέσμους προς όλες τις απαραίτητες βιβλιοθήκες και ενημερώνεται

Γιατί μερικοί αισθητήρες διαβάζουν κόκκινο και μερικοί πράσινο στο βίντεο/εικόνες;

Το χρώμα δείχνει την τάση. Αρχίζει λευκό και αν ανεβαίνει κόκκινο, αν κατεβαίνει είναι πράσινο.

Πώς χειρίζεστε την μετατόπιση των αισθητήρων με την πάροδο του χρόνου; Πόσο καλοί είναι αυτοί οι αισθητήρες; Τι μπορώ να δω με αυτούς τους αισθητήρες;

Ειλικρινά αυτό δεν είναι ένα επιστημονικό κιτ μέτρησης. Για τη βαθμονόμηση θα χρειαζόμουν εξοπλισμό που δεν διαθέτω. Αυτό είναι πραγματικά ένα έργο κατοικίδιων ζώων. Δοκίμασα αρκετούς αισθητήρες. Το σωματίδιο, CO2, θερμοκρασία, υγρασία, πίεση, Geiger είναι μάλλον καλά κατά τη γνώμη μου. Στο NO2 έχω επιφυλάξεις για βαθμονόμηση και συνολικό σχεδιασμό, αλλά δεν υπάρχουν πολλά διαθέσιμα. Συνολικά, είναι οι κύριοι αισθητήρες.

Ωστόσο, ο συνδυασμός είναι αρκετά καλός για να δείξει πράγματα που δεν θα περιμένατε.

Με το Atmoscan στο σαλόνι και την κουζίνα ένα δωμάτιο μακριά, ανιχνεύει τεράστιες κορυφές σωματιδίων όταν π.χ. τηγάνισμα. Αισθάνεται το NO2 από την πρωινή κίνηση ακόμη και με τα παράθυρα κλειστά.

Reallyταν πραγματικά απαραίτητος ένας πάγκος Geiger; Δείχνει κάτι χρήσιμο;

Ευτυχώς δεν είχαμε πυρηνικά επεισόδια και ο πόλεμος δεν έρχεται ακόμη … Ωστόσο, υπάρχουν πυρηνικά εργοστάσια όχι τόσο μακριά και η κυβέρνηση διανέμει χάπια ιωδίου για παιδιά που θα φυλάσσονται στο συρτάρι σε περίπτωση επεισοδίων… έτσι μπήκα ύποπτος. Μέχρι στιγμής πρέπει να πω ότι οι ενδείξεις είναι ακριβώς σύμφωνες με την αναμενόμενη ακτινοβολία υποβάθρου (0,12 uSv/h)

Ποιο είναι το συνολικό κόστος της συσκευής;

Είχα ήδη πολλά εξαρτήματα στο σπίτι και οι παραπάνω σύνδεσμοι σας δίνουν μια ιδέα. Ειλικρινά, αν αγοράσετε ένα έτοιμο NetAtmo ή παρόμοιο εξοικονομείτε χρήματα. Δεν μπορείτε να νικήσετε μια κινεζική εταιρεία που κάνει πράγματα σε κλίμακα! Ωστόσο, αν σας αρέσει να φτιάχνετε ίσως μαζί με τα παιδιά σας, αξίζει τον κόπο. Το καλό είναι ότι έχω ήδη δοκιμάσει (και πετάξει) έναν αριθμό αισθητήρων για εσάς….

Τι λέτε για τα PCB; Μπορείς να μου πουλήσεις ένα;

Αρχικά είχα 10 από αυτά που έγιναν από το dirtypcbs.com και τα αρχεία μου λειτούργησαν μια χαρά. Καλής ποιότητας και αρκετά φθηνό, 25USD / 20Euro για 10 PCB. Χρησιμοποίησα δύο και είμαι στην ευχάριστη θέση να στείλω τα υπόλοιπα για το γυμνό κόστος (2 ευρώ + αποστολή, ανάλογα με την τοποθεσία και τις προτιμήσεις αποστολής). Φοβάμαι ότι θα πρέπει να επιλέξω τα πρώτα που μου στέλνουν προσωπικό μήνυμα.

Μπορείτε να φτιάξετε ένα κιτ ή μια καμπάνια kickstarter;

Κολακευτικό, αλλά ειλικρινά ποτέ δεν πίστευα ότι ήταν αρκετά καινοτόμο… και εκτός αυτού, ΧΩΡΙΣ ΧΡΟΝΟΣ !!

Ωστόσο, εάν κάποιος πάρει την ιδέα, θα χρειαστεί μια δεύτερη επανάληψη. Υπάρχουν μερικές αιχμηρές άκρες στο σχέδιο που θα άξιζε να διορθωθούν, αλλά και πάλι δεν είχα ποτέ αρκετό χρόνο για το V2.

On Hardware: Μπορώ να προσθέσω / αφαιρέσω έναν αισθητήρα, την οθόνη κλπ για να επεκτείνω τις δυνατότητες / να μειώσω την κατανάλωση ενέργειας;

Η οθόνη είναι συνδεδεμένη χωρίς χρήση MISO, επομένως ο επεξεργαστής δεν διαβάζει ποτέ από την οθόνη. Επομένως, δεν θα μπορούσατε να συνδέσετε το μυρμήγκι της οθόνης, θα λειτουργούσε μια χαρά. Τούτου λεχθέντος, η οθόνη είναι ενεργοποιημένη μόνο για λίγο μετά τον εντοπισμό της τελευταίας χειρονομίας, οπότε δεν επηρεάζει πραγματικά την κατανάλωση ενέργειας.

Οι αισθητήρες είναι αντίθετα πεινασμένοι σε ενέργεια και το σύνολο χρησιμοποιεί εύκολα 400/500mA. Μην ξεχνάτε τον ανεμιστήρα και επίσης το γεγονός ότι ο αισθητήρας σωματιδίων διαθέτει επίσης ενσωματωμένο ανεμιστήρα. Το ESP επίσης δεν μεταβαίνει σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας, λόγω έλλειψης καρφιών GPIO. Ωστόσο, αυτό θα είχε εξοικονομήσει ίσως 20mA…

Το λογισμικό είναι αρθρωτό και μπορείτε εύκολα να προσθέσετε/αφαιρέσετε διαδικασίες και οθόνες, ώστε να μπορείτε να προσθέσετε αισθητήρες ή να το ενεργοποιήσετε, αφαιρώντας μερικά, εάν το επιθυμείτε. Ο μόνος περιορισμός είναι ο αριθμός των καρφιτσών GPIO. Ωστόσο, οι αισθητήρες μπορούν να προστεθούν εύκολα εάν το I2C, ή εναλλακτικά ένας διαστολέας I2C θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την προσθήκη GPIO…

Για να απενεργοποιήσετε έναν αισθητήρα, για παράδειγμα για να δοκιμάσετε μια μερική κατασκευή, ο καλύτερος τρόπος κατά τη γνώμη μου θα ήταν να μην ξεκινήσετε τη σχετική διαδικασία. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί σχολιάζοντας τη σχετική κλήση ενεργοποίησης () στη συνάρτηση void startProcesses () στο κύριο αρχείο.ino. Εκτός αν θέλετε να τροποποιήσετε δομικά το σύστημα, δεν θα αφαιρέσω εντελώς τις διαδικασίες, καθώς οι διαδικασίες οθόνης και MQTT θα τις διερευνήσουν. Με αυτόν τον τρόπο θα πρέπει απλώς να επιστρέψουν μηδέν. Λάβετε υπόψη ότι η είσοδος διακοπής για τον πίνακα geiger θα τραβηχτεί προς τα κάτω εάν δεν χρησιμοποιηθεί, διαφορετικά ο πίνακας δεν θα εκκινήσει.

Ποιες είναι οι βελτιώσεις που θα είχατε κάνει αν είχατε χρόνο για ένα V2.0;

Όχι με κάποια συγκεκριμένη σειρά..

• Το PCB θα μπορούσε να αποφύγει τον χαλκό πίσω από την κεραία ESP8266. Το ξέχασα τελείως και καθιστά το διάγραμμα ακτινοβολίας μη ισότροπο
• Ο φορτιστής κατά τη γνώμη μου είναι χαμηλότερος για μια τόσο μεγάλη μπαταρία / η μπαταρία είναι πολύ μεγάλη για το φορτιστή. Υπάρχουν άλλα IC και θα δοκίμαζα άλλο.
• Υπάρχουν καλύτεροι μετρητές μπαταρίας.
• Θα προσθέσω έναν αισθητήρα όζοντος
• Θα χρησιμοποιούσα ένα ESP32 για περισσότερους GPIO και αισθητήρες Bluetooth εκτός της κύριας μονάδας.
• Αν είχα περισσότερα GPIO είτε με το ESP32 είτε με επέκταση I2C, θα χρησιμοποιούσα ένα για τον έλεγχο του ανεμιστήρα και ένα άλλο για να σβήσω τη μονάδα από το λογισμικό. Τώρα όταν η μπαταρία είναι χαμηλή, το μόνο που μπορεί να κάνει για να εμφανίσει μια οθόνη χαμηλής μπαταρίας. Αυτό είναι στην πραγματικότητα το μεγαλύτερο μειονέκτημα του σχεδιασμού, καθώς η κατάσταση χαμηλής μπαταρίας δεν αντιμετωπίζεται με ευγένεια.

Στο Λογισμικό

Μου πήρε περισσότερο χρόνο από το υλικό… Νομίζω ότι περιέχει μια σειρά από καλές έννοιες, δυστυχώς δεν έχουν εφαρμοστεί πλήρως. Συγκεκριμένα, πιστεύω ότι πρέπει να καθαριστεί, ενδεχομένως να επεκταθεί και ένα γενικό πλαίσιο για εφαρμογές ESP8266 θα μπορούσε εύκολα να προέλθει από αυτό. Καθόλου χρόνος. Αντιμετωπίζει κανείς την πρόκληση;

Μπορείτε να προσθέσετε φωνητικό έλεγχο;

Θα πρέπει να είναι εφικτό. Υπάρχουν αρκετές έτοιμες βιβλιοθήκες για τον έλεγχο ενός ESP8266 με την Alexa και δεν καταλαβαίνω γιατί η ενσωμάτωση πρέπει να είναι πρόβλημα. Το ενδιαφέρον ερώτημα είναι τι θέλετε να κάνετε με αυτό, λειτουργικά σοφό. Δεν έχω Amazon Echo, οπότε δεν προσπάθησα ποτέ.

Πώς κάνατε τις περικοπές λέιζερ;

Τα σχέδια γίνονται με το SketchUp. Το πρόγραμμα είναι ωραίο αλλά στερείται σοβαρά δυνατότητες εξαγωγής. Ωστόσο, η δοκιμαστική έκδοση 30 ημερών βοηθά καθώς έχει επιπλέον λειτουργικότητα. Στη συνέχεια το εισήγαγα στο Inkscape για τελική επεξεργασία.

Μπορείτε να ενεργοποιήσετε/απενεργοποιήσετε αισθητήρες για εξοικονόμηση ενέργειας, μέσω MOSFET;

Ωραία ιδέα καταρχήν, αλλά οι περισσότεροι από αυτούς τους αισθητήρες πρέπει να τροφοδοτούνται συνεχώς καθώς έχουν χρόνο προθέρμανσης. Εκτός αυτού … μου τελειώνουν οι GPIO στο ESP8266. Έπρεπε ακόμη να χρησιμοποιήσω GPIO10 που επίσημα δεν είναι λειτουργικό, αλλά λειτουργεί μια χαρά στο ESP12E.

Τι δεξιότητες θα χρειαστώ;

Για να το χτίσετε από την αρχή θα χρειαστείτε κάποιο υπόβαθρο σχεδιασμού ηλεκτρονικών. Όχι πολύ, στις μέρες μας με το Διαδίκτυο δεν χρειάζεται πραγματικά να διαβάζετε φύλλα δεδομένων γραμμή με γραμμή όπως στις πρώτες μέρες μου … Εάν χρησιμοποιείτε το αποτέλεσμα του πειραματισμού μου, χρειάζεστε κάποιες δεξιότητες συγκόλλησης SMD, μηχανικές δεξιότητες και λίγη υπομονή.

Αυτό είναι το πρώτο σας έργο;

Είναι το πρώτο μου διδακτικό αλλά όχι το πρώτο μου έργο. Μίλησα πολύ στο παρελθόν, αλλά πραγματικά δεν έχω πολύ χρόνο στις μέρες μας. Ανέστησα τις σκουριασμένες ικανότητές μου καθώς προσπαθώ να διδάξω κάτι χρήσιμο στα παιδιά μου..! Έκανα μερικά ακόμη έργα που θα μπορούσα μια μέρα να δημοσιεύσω..