НОВОСТИ [Перевод] Электронный нос своими руками

[Bonnie]

Работая в рамках предыдущих проектов с частицами класса PM[SUB]2,5[/SUB] [мелкие, потенциально опасные для вдыхания частицы, размером порядка 2,5 мкм / прим. перев.] я заметил одно неудобство – я не мог распознать источники загрязнения, испускающие мелкие частицы. Большинство данных, получаемых на земле и со спутников, не могут сообщить вам о том, откуда именно исходит загрязнение и как от него избавиться. Я решил усовершенствовать датчик частиц от Honeywell. У него есть собственный вентилятор, входные и выходные отверстия, а мне нужно было лишь придумать способ направлять в него воздушный поток с конкретных предметов. А до этого я уже, естественно, сделал 3D-модель собачьего носа и распечатал его на 3D-принтере. Поэтому мне оставалось только разработать корпус в виде пистолета со спусковым крючком, который позволил бы мне тщательно исследовать источники убийственных для меня частиц.

Шаг 1: собираем материалы

Я использовал датчик частиц Honeywell HPMA, поскольку это надёжный и недорогой аппарат. Как и в предыдущих проектах, я использую

You must be registered for see links

с интегрированной беспроводной связью.

1. Датчик частиц: HONEYWELL HPMA115S0-TIR PM2.5 Particle Sensor laser pm2.5 air quality detection sensor module Super dust sensor PMS5003 — $18

2. Модуль беспроводной связи: ESP32 MINI KIT Module WiFi+Bluetooth Internet Development Board D1 MINI Upgraded based ESP8266 Fully functional — $6 (AliExpress)

3. Шилд питания для модуля: MH-ET LIVE Battery Shield for ESP32 MINI KIT D1 MINI single lithium battery charging & boost — $1 (AliExpress)

4. 18650 аккумулятор c проводами — $4

5. Дисплей: IZOKEE 0.96'' I[SUP]2[/SUP]C IIC 12864 128X64 Pixel OLED $4

6. Кнопка включения: Rugged Metal On/Off Switch with Green LED Ring — 16mm Green On/Off $5 (Adafruit)

7. 3D-принтер (Ender 3)

8. Переключатель Antrader KW4-3Z-3 Micro Switch KW4 Limit $1.00

9. Кольцевая светодиодная подсветка: NeoPixel Ring — 12 x 5050 RGB LED with Integrated Drivers $7.50

Шаг 2: проектирование и 3D-печать

Я специально спроектировал корпус так, чтобы отверстия совпадали с встроенными в датчик от HoneyWell вентиляторами, отверстия ноздрей напрямую шли на вход датчику, а выдуваемый воздух выходил через несколько отверстий в обтекателе корпуса (извините за то, что это звучит, как заявка на патент). Большая рукоятка позволяет разместить достаточно объёмный аккумулятор и остальную электронику. Зарядный порт расположен вровень с нижней частью рукоятки. Кольцо Neopixel должно подсвечивать верхнюю часть корпуса. Проект сделан так, чтобы верхнюю часть корпуса можно было напечатать прозрачным PLA, потом переключиться на серый PLA для ручки, и снова перейти на прозрачный пластик в нижней части рукоятки, чтобы было видно индикаторные светодиоды во время зарядки. Механизм включения снабжён шарниром и печатается совместно с корпусом, но должен двигаться свободно.

Все файлы сделаны со стандартными настройками в программе Cura для принтера Ender 3. Подпорки не понадобились.

You must be registered for see links

You must be registered for see links

You must be registered for see links

You must be registered for see links

You must be registered for see links

You must be registered for see links

Шаг 3: подключение

Диаграмма подключения практически такая же, как в моём проекте

You must be registered for see links

[основанном, в свою очередь, на проекте

You must be registered for see links

], за исключением того, что здесь нет сервомотора, а выход используется для линии данных кольца Neopixel. В данном случае кнопка включения подаёт питание от батареи только на шилд питания для беспроводного модуля. 5 В на шилде питания управляется ограничивающим переключателем в рукоятке, работающем, как спусковой крючок. Он даёт питание с шилда и на датчик, и на ESP32, и на кольцо Neopixel одновременно. Дисплей I[SUP]2[/SUP]C получает 3В с ESP32. Большую часть подключения нужно сделать до сборки рукоятки, пропустив провода через различные отверстия. Обязательно предварительно проверьте схему на доске для прототипирования!

Шаг 4: Сборка

Сначала кольцо Neopixel приклеивается к корпусу носа так, чтобы оно не перекосилось и не нарушилось его прочное соединение с основным корпусом. Пропустите три провода через боковое отверстие главного корпуса и далее в рукоятку. Кольцо Neopixel должно смотреть в полупрозрачную часть корпуса. Затем датчик воздуха располагается в корпусе так, чтобы его входные отверстия смотрели по направлению к ноздрям, а вентилятор дул назад. Протяните провода с задней части вниз, в середину рукоятки – там их нужно будет припаять к ESP32. Экран I[SUP]2[/SUP]C соединяется с передней частью, а его выходные провода проходят через щель в рукоятку и подходят к основной плате. Круглый козырёк после этого приклеивается над экраном. Я использую клей E6000, однако подойдёт и суперклей. Нос с ноздрями приклеивается к передней части. Ограничивающий переключатель подключается к проводам и приклеивается на своё место, как и основная кнопка включения. Плата ESP вставляется внутрь, после чего устанавливается аккумулятор 18650. Шилд питания приклеивается к нижней части устройства так, чтобы порт зарядки находился точно напротив отверстия. После проверки работоспособности приклейте нижнюю часть корпуса к корпусу. Спусковой крючок приклеивается над металлической полоской ограничительного переключателя так, чтобы он легко нажимался до нижнего положения. Осторожно — не залейте клеем механизм переключателя.

Шаг 5: запрограммируйте


ПО использует последовательный порт для скачивания информации с датчика. Одна из проблем этого датчика состоит в том, что он не использует I[SUP]2[/SUP]C с библиотеками – так было бы гораздо проще. В качестве выхода используется не сервомотор, как в проекте с велосипедным датчиком, а SSD1306 по шине I[SUP]2[/SUP]C. Кольцо Neopixel управляется через библиотеку Adafruit Neopixel Library, и выдаёт один из трёх цветов, медленно меняющих яркость, и обозначающих уровень PM[SUB]2,5[/SUB] в «ноздрях». Если уровень меньше 25, оно мигает синим, если от 25 до 80 – зелёным, если выше 80 – красным. Эти уровни настраиваются в коде программы. Можно также поменять шрифты и размер экрана. Датчик считывает информацию раз в секунду.

You must be registered for see links

Шаг 6: использование

В разгар карантина с этим устройством особо не погуляешь на улице, поэтому я погулял по дому и поснимал видосики для YouTube, чтобы понять, насколько всё плохо может быть в домашних условиях. Так-то я бы сразу пошёл к выхлопной трубе ближайшего дизельного пикапа, или встал бы с подветренной стороны от того места, где жарят кофе – да, да, я знаю, как сильно вы вредите моим лёгким!

Устройство загружается за 4 секунды после нажатия на кнопку. Сначала оно показывает ошибочно высокое значение, а потом за 5 секунд стабилизирует показатели. Большая часть проб совпала с показаниями датчика из проекта National Sampler, расположенного в половине квартала от меня. Привычно шокирующие показатели тостера я выложил в начале статьи. Ещё одно видео показывает результат измерения гранолы. Она источала мелкие частицы концентрацией в 50 ppm больше часа после того, как я достал её из духовки. Бывает, что «ноздри» на некоторое время задерживают запах и показывают высокий уровень содержания частиц, поэтому перед быстрым повторным считыванием можно их сначала продуть. Два месяца назад частицы PM[SUB]2,5[/SUB] были серьёзной проблемой, а теперь о них никто и не вспоминает. Не говоря уже о глобальном потеплении.