AirCitizen - Overvågning af luftkvalitet: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Hej allesammen

I dag vil vi lære dig at reproducere vores projekt: AirCitizen af AirCitizenPolytech Team!

--

Kommer fra 'OpenAir / Hvad er din luft?' Projekter, AirCitizen -projektet sigter mod at give borgerne mulighed for aktivt at evaluere kvaliteten af deres nærmeste miljø og især den luft, de indånder, ved at tilbyde dem fra:

Byg

Realiser i "Fablabs" (digitale fremstillingslaboratorier) bærbare stationer af miljømålinger, der integrerer forskellige billige sensorer (f.eks. Temperatur, fugtighed, tryk, NOx-gas, ozon eller partikler PM10 og PM2.5).

Måle

Udfør in situ målinger for at fremhæve spatiotemporal variabilitet af miljøvariablerne: på den ene side under omrejsende kampagner med støtte fra geografer-klimatologer og på den anden side forskellige steder, der præsenterer en mangfoldighed af miljømæssige kontekster.

Del

Bidrage til at forbedre viden ved at dele disse målinger i en miljødatabase og dermed muliggøre online kortlægning af luftforurening.

--

Konceptet er at oprette en autonom station, der kan indsamle miljødata og sende dem med SigFox -netværket til et dashboard.

Så på den ene side viser vi dig, hvordan du designer hardware og på den anden side, hvordan du udfører softwaredelen.

Trin 1: Hardware

Her er de komponenter, som vi besluttede at bruge til at designe stationen:

-STM32 NUCLEO -F303K8 -> For mere information

-HPMA115S0 -XXX (Particles sensor PM2.5 & PM10) -> For mere information

- SHT11 eller SHT10 eller STH15 eller DHT11 (temperatur og relativ luftfugtighed) -> For mere information

- MICS2714 (NO2 sensor, Nitrogendioxid sensor) -> For mere information

- Solpanel x2 (2W) -> For mere information

- Batteri LiPo 3, 7 V 1050 mAh -> For mere information

- Regulator LiPo Rider Pro (106990008) -> For mere information

- BreakOut SigFox BRKWS01 + 1 licens -> For mere information

- 7 modstande (86, 6; 820; 1K; 1K; 4, 7K; 10K; 20K)

- 1 kondensator (100nF)

- 1 transistor (2N222).

! ! ! Du skal fjerne SB16 og SB18 på stm32 -nukleokortet for at forhindre forstyrrelser mellem HPMA og SHT11!

Grundlæggende er det sådan, du skal forbinde komponenter:

1. Svejs parallelt med solpanelerne.
2. Tilslut dem til LiPo Rider Pro, og tilslut også batteriet til LiPo Rider Pro.
3. Ligesom billedet ovenfor skal du slutte alle elementerne til STM32. Tilslut kun én temperatur- og fugtighedsføler ikke 2! Glem ikke modstande, kondensatoren og transistoren.
4. Tilslut til sidst STM32 til LiPo Rider Pro med et usb -kabel.

Det næste trin er et alternativ til denne kabelforbundne.

Trin 2: Hardware - PCB

Vi besluttede at bruge Autodesk Eagle til at designe printkortet (PCB).

Du kan vælge at tilslutte enten en DHT eller en SHT, vi valgte at designe to fingeraftryk til disse 2 sensorer for at ændre sensoren, hvis det er nødvendigt.

I vedhæftet fil kan du downloade Eagle -konceptionens filer, så du nemt kan lave det på egen hånd.

Vi bruger 5V pin af stm32 til at levere enheden. I denne konfiguration er det kun stm32 core, der drives.

Således kan vi bruge MCU'ens dybe dvaletilstand og levere en lav søvnstrøm. I standby -status falder hele sovestrømmen under XXµA.

Trin 3: LPWAN -protokollen: Sigfox Communication

Sigfox er en LPWAN -protokol oprettet af et fransk teleselskab - SIGFOX

Det gør det muligt for eksterne enheder at oprette forbindelse ved hjælp af ultra-small-band (UNB) teknologi. De fleste af disse kræver kun lav båndbredde for at overføre små mængder data. Netværk kan kun håndtere cirka 12 bytes pr. Besked og samtidig ikke mere end 140 meddelelser pr. Enhed pr. Dag.

For mange af IOT-applikationer er de traditionelle mobiltelefonsystemer for komplekse til at muliggøre meget lav strømdrift og for dyre til at være muligt for mange små billige noder … SIGFOX-netværket og -teknologien er rettet mod billige maskiner til maskine anvendelsesområder, hvor der er behov for bred dækning.

For AirCitizen er formatet for registrerede data enkelt, og mængden af data er korrekt til at bruge Sigfox til at oversætte de data, der registreres fra sensorer til vores IOT -platform - ThingSpeak.

Vi vil introducere brugen af Sigfox i de følgende trin.

Trin 4: Softwarekonfiguration

Efter realiseringen af vores kredsløb, lad os gå videre til udviklingen af vores STM32 F303K8 mikrokontroller.

For mere enkelhed kan du vælge at programmere i Arduino.

Trin 1: Hvis du endnu ikke har installeret Arduino IDE, skal du downloade og installere det fra dette link. Sørg for at vælge dit korrekte operativsystem.

Linket: Download Arduino

Trin 2: Efter installation af Arduino IDE skal du åbne og downloade de nødvendige pakker til STM32 -kortet. Dette kan gøres ved at vælge File -> Preferences.

Trin 3: Hvis du klikker på Indstillinger, åbnes den nedenfor viste dialogboks. I det ekstra Boards Manager URL -tekstfelt indsætter du nedenstående link:

github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/ra…

og tryk på OK.

Trin 4: Gå nu til Værktøj -> Tavler -> Board Manager. Dette åbner Boards manager -dialogboksen, søger efter "STM32 Cores" og installerer den pakke, der vises (STMicrolectronics -pakke).

Trin 5: Efter pakken er installationen fuldført. Gå til Værktøjer, og rul ned for at finde "Nucleo-32-serien". Sørg derefter for, at varianten er "Nucleo F303K8", og skift uploadmetoden til "STLink".

Trin 6: Tilslut nu dit kort til computeren, og kontroller, hvilken COM -port kortet er forbundet til ved hjælp af enhedshåndtering. Vælg derefter det samme portnummer i Værktøjs-> Port.

Du er nu klar til at programmere din STM32 F303K8 med Arduino!

Trin 5: Programmer din STM32

Når konfigurationen er udført, skal du programmere din mikrocontroller til at indsamle og sende data.

Trin 1: Kontroller påvirkningen af I/O og måler tidsstempel i "Definer" -delen af koden.

Trin 2: Upload koden ovenfor til stm32, åbn den serielle skærm og nulstil enheden. "AT" -kommandoen skal vises på skærmen, hvis ikke, skal du kontrollere I/O -erklæringen.

Du kan få en idé om rigtigheden af dine data ved at konsultere de franske lovgivningsstandarder i vedhæftede filer.

Lad os gå videre til konfigurationen af instrumentbrættet.

Trin 6: ThingSpeak - 1

Inden du konfigurerer, hvordan du omdirigerer data fra vores station til ThingSpeak -platformen, skal du oprette en ThingSpeak -konto.

Tilmeld dig: ThingSpeak -webstedet

Trin 1: Klik nu på "Ny kanal". Dette åbner en formular. Indtast et navn og en beskrivelse (hvis det er nødvendigt).

Opret 5 felt:

• Felt 1: pm2, 5
• Felt 2: pm10
• Felt 3: temperatur
• Felt 4: fugtighed
• Felt 5: NO2

Disse titler vil ikke være titlerne på vores diagrammer.

Hvis du har brug for et eksempel, se foto ovenfor.

Du behøver ikke at udfylde flere felter, men det kan være interessant, hvis du indtaster en placering.

Rul ned og "Gem kanal".

Trin 2: AirCitizen Station Channel.

Nu kan du se en side med 5 diagrammer. Ved at klikke på blyantsymbolet kan du ændre egenskaberne for en graf.

Resultatet er det andet billede ovenfor.

På dette trin er disse grafer private. Du vil kunne offentliggøre dem, når dataene er modtaget.

Trin 3: Efter konfigurationen af dine grafer. Gå til fanen "API -nøgler". Se på API -anmodningsdelen og mere præcist det første felt, "Opdater et kanalfeed". Bemærk API -NØGLEN.

Du får sådan noget:

HENT

Du kan nu gå til det næste kapitel.

Trin 7: Kommunikation mellem Sigfox -modulet og ThingSpeak -platformen

For din information, bemærk at hvert Sigfox -modulkort har et unikt nummer skrevet på kortet og et PAC -nummer.

For at modtage dataene på ThingSpeak skal du omdirigere dem.

Data går fra stationen til Sigfox -backend og omdirigeres til ThingSpeak -serveren.

Se det første billede ovenfor for forklaringer.

Trin 1: Vi vil ikke forklare, hvordan du registrerer dig på Sigfox på grund af mange selvstudier på internettet.

Gå til Sigfox Backend.

Klik på "Enhedstype", klik derefter på linjen i dit kit og vælg "Rediger".

Gå nu til sektionen "Tilbagekald" og klik på "Ny", "Tilpasset tilbagekald".

Trin 2:

Du skal være på konfigurationssiden:

Type: DATA og UPLINK

Kanal: URL

Send duplikat: ingen

Brugerdefineret nyttelastkonfiguration: Indstil datakilden, og beslut dataformularen. Du skal skrive som:

VarName:: Type: NumberOfBits

I dette tilfælde har vi 5 værdier navngivet pm25, pm10, temperatur, fugtighed og NO2.

pm25:: int: 16 pm10:: int: 16 temperatur:: int: 8 fugtighed:: uint: 8 NO2:: uint: 8

Url -mønster: Dette er syntaksen. Brug den tidligere fundne API -nøgle, og indsæt den efter "api_key ="

api.thingspeak.com/update?api_key=XXXXXXXXXXXXXX&field1={customData#pm25}&field2={customData#pm10}&field3={customData#temperature}&field4={customData#humidity}&field5={customData#

Brug HTTP -metode: GET

Send SNI: ON

Overskrifter: Ingen

Klik nu på "Ok".

Dit tilbagekald til ThingSpeak API er nu konfigureret! (Fremstilling på det andet billede ovenfor).

Trin 8: ThingSpeak - 2

Nu kan du være mere kræsen med at ændre aksens minimums- og maksimumværdier.

Klik om nødvendigt på blyantlogoet øverst til højre i en graf.

Typiske værdier:

PM 2, 5 & PM 10 = ug/m^3

Temperatur = ° C

Fugtighed = %

Nitrogendioxid = ppm

Du skal have noget som de to billeder ovenfor.

Du kan også tilføje nogle andre widgets som "Numeric Display" eller "Gauge".

Endelig, for at gøre din kanal offentlig, skal du gå på fanen "Deling" og vælge "Del kanalvisning med alle".

Trin 9: Bonus - ThingTweet og React

Valgfrit: Tweet, hvis en betingelse er opfyldt!

Trin 1: Opret en twitter -konto, eller brug din personlige twitter -konto.

Tilmeld dig - Twitter

Trin 2: Gå til "Apps" i Thingspeak, klik derefter på "ThingTweet".

Link din twitter -konto ved at klikke på "Link Twitter -konto".

Trin 3: Gå nu tilbage i "Apps", klik derefter på "React".

Opret en ny React ved at klikke på "New React".

Eksempel:

Reaktnavn: Temperatur over 15 ° C

Tilstandstype: Numerisk

Testfrekvens: O n indsætning af data

Tilstand, hvis kanal:

Felt: 3 (temperatur)

Tegn: er større end

Værdi: 15

Handling: ThingTweet

Så tweet: Åh! Temperaturen er større end 15 ° C

ved hjælp af Twitter -konto:

Indstillinger: Kør handling, hver gang betingelsen er opfyldt

Klik derefter på "Gem reager".

Du vil nu tweet, hvis betingelsen er opfyldt, og mange andre betingelser kan konfigureres som afhængigt af PM10 -niveauet.

Trin 10: Det er din tur nu

Endelig har du nu alle elementerne til at gengive din egen AirCitizen Station!

Video: Du kan se en video, hvor vi præsenterer vores arbejde.

Vores ThingSpeak -platform: AirCitizenPolytech Station

--

Tak for din opmærksomhed !

AirCitizen Polytech -teamet

Trin 11: Reference og bibliografi

https://www.sigfox.com/en