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電子發燒友網>電子資料下載>電子資料>構建內部物聯網空氣質量傳感器

構建內部物聯網空氣質量傳感器

2023-06-19 | zip | 0.00 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

描述

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pYYBAGOYfmiAbYV9AACEM0XmjRI417.jpg
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室內或室外空氣的質量取決于許多污染源以及天氣。

該設備使用 2 個傳感器芯片捕獲一些常見和一些最有趣的參數

  • 溫度
  • 濕度
  • 壓力
  • 有機氣體
  • 微粒子

這里使用的傳感器是用于獲取溫度、濕度、壓力和有機氣體值的 BME680,以及用于獲取微粒密度的 PMS5003。

通過使用 HomeDing 庫,可以輕松構建僅連接到家庭網絡的設備,并且可以通過網絡上的任何瀏覽器訪問和控制。它帶有一系列允許使用最常見的傳感器芯片、設備和其他服務的元素。

它還提供了一個完整的解決方案,用于在設備內部托管 Web 端,而不是使用基于云的解決方案來顯示傳感器數據并與設備交互。

補給品:

構建此項目所需的只是一個基于 ESP8266 的板,例如 nodemcu 板和一組用于測量空氣質量的傳感器。本項目使用的 HomeDing 庫支持一些常見的傳感器芯片。這里使用的是BME680芯片。

  • 一個 USB 插頭和一個用于供電的 micro-usb 電纜。
  • 1 個帶有 ESP8266 CPU 的 nodeMCU 板。
  • 1 個 BME680 傳感器分線板。
  • 1 PM2.5 空氣粒子激光傳感器型號 PMS5003

如果您只想捕獲溫度和濕度,則可以輕松地將 BME680 傳感器與 DHT22 傳感器交換,因為庫也支持它們。

第 1 步:為 ESP8266 準備 Arduino 環境

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poYBAGOYfmyAdEDCAAC9u-NuqvM622.png
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第 2 步:包括所需的庫

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pYYBAGOYfm-Ac20tAAFkOsO9hug468.png
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HomeDing 庫依賴于一些常見的額外庫來使傳感器和顯示器工作。

當您安裝 HomeDing 庫時,您將看到一個包含這些所需庫的彈出窗口,這些庫可以自動安裝,如圖所示,并且很容易安裝它們。

有時(出于未知原因)庫的安裝會失敗,因此需要手動安裝所有必需的庫。

有關所需庫的更多詳細信息,請訪問文檔網站:

https://homeding.github.io/#page=/elements.md

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這是當前所需庫的列表:

  • Adafruit NeoPixel
  • LiquidCrystal_PCF8574.h
  • 適用于 SSD1306 顯示器的 ESP8266 和 ESP32 Oled 驅動程序
  • 旋轉編碼器
  • ESPx 的 DHT 傳感器庫
  • 單線

PMS5003 空氣粒子激光傳感器使用 9600 波特串行線路信號進行通信該信號是使用 ESP8266 工具安裝隨附的 SoftwareSerial 庫捕獲的。確保不要將舊版本安裝為庫。

第 3 步:自定義標準示例草圖

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poYBAGOaZEyANQR5AACEbolDb2M819.png
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標準示例已經包含一些更常見傳感器作為元素,因此只需要一些配置。

這適用于BME680 Element支持的 BME680 傳感器

PMS5003 傳感器不太常見,需要通過將PMS 元件包含到固件中來激活。這是通過在草圖的元素寄存器部分定義#define HOMEDING_INCLUDE_PMS 來完成的

#define HOMEDING_INCLUDE_BME680#define HOMEDING_INCLUDE_PMS

為簡單起見,將新設備添加到網絡中,您可以在 standard.ino 草圖文件旁邊的 secrets.h 文件中添加家庭 WiFi 的 SSID 和密碼。但您也可以使用內置的 WiFi 管理器將設備添加到網絡,而無需這種硬編碼配置。

現在所有關于實現草圖的事情都完成了,可以編譯和上傳固件。

第 4 步:上傳 Web UI

標準示例附帶一個數據文件夾,其中包含 Web UI 的所有文件。

在上傳這些文件之前,您可能需要添加您可以在本文中找到的 env.json 和 config.json 文件,因為這會使事情變得更容易。

這些文件的內容使物聯網設備與眾不同并充當空氣質量傳感器。在這個故事中有詳細的解釋。

使用 ESP8266 文件上傳實用程序并上傳所有文件。它需要重新啟動才能激活配置。

第 5 步:添加 BME680 傳感器

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pYYBAGOaZE-AQPBEAABDP0Aftpc741.jpg
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BME680 傳感器正在使用 I2C 總線與電路板通信。

由于這可能與其他擴展共享,例如其他傳感器或顯示器,因此在 env.json 中的設備級別上配置了設備的網絡名稱。以下是設備和 I2C 設置的提取示例:

"device": {
  "0": {
    "name": "airding",
    "description": "Air Quality Sensor",
    ...
    "i2c-scl": "D2",
    "i2c-sda": "D1" 
  }
}

在面包板上,您可以看到傳感器的連接線:3.3V=red, GND=black, SCL=yellow, SDA=blue

BME680的配置可以在config.json中使用:

"bme680": {
  "bd": {
    "address": "0x77",
    "readtime": "10s"
  }
}

我們稍后會添加動作。

要測試設置,只需使用瀏覽器并打開http://airding/board.htm你會看到顯示的傳感器的實際值,它們大約每 10 秒更新一次:

第 6 步:添加 PMS5003 傳感器

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poYBAGOaZFKAB0i3AACzamfoNrE016.jpg
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我沒有一個帶有面包板友好連接器的傳感器,所以我不得不用我的烙鐵切斷電纜上的一個連接器,將它直接連接到 nodemcu 板上。您仍然可以在最終圖片上看到它。

該傳感器的電源必須取自通常由 USB 總線供電的 Vin。GND 相同,但在 Vin 引腳旁邊也可用。

來自傳感器的數據以標準 9600 波特串行格式傳輸,因此需要配置 rx 和 tx 引腳以及讀取時間:

"pms": {
  "pm25": {
    "description": "pm25 particle sensor",
    "pinrx": "D6",
    "pintx": "D5",
    "readtime": "10s"
  }
}

我們稍后會添加動作。

要再次測試設置,只需重新啟動設備并使用瀏覽器并打開http://airding/board.htm你會看到顯示的傳感器的實際 pm35 值,它們大約每 10 秒更新一次,但這個值通常不會經常變化。

您可以通過在傳感器旁邊放置蠟燭燈來獲得更高的值,因為蠟燭會產生大部分這些顆粒。

現在您可以將所有東西都放在一個漂亮的外殼中,因為所有其他配置甚至軟件更新都可以遠程完成。

第 7 步:添加一些網絡功能

env.json 中的以下配置提取正在啟用

  • 無線更新固件
  • 允許使用 SSDP 網絡協議檢測網絡并從 ntp 服務器檢索當前時間。
{
  ...
  "ota": {
    "0": {
      "port": 8266,
      "passwd": "123",
      "description": "Listen for 'over the air' OTA Updates"
    }
  },
  "ssdp": {
    "0": {
      "Manufacturer": "yourname"  
    }
  },
  "ntptime": {
    "0": {
      "readtime": "36h",
      "zone": 2
    }
  }
}

您應該將時區調整為您所在的位置。如果您有疑問,可以使用網站https://www.timeanddate.com/獲取與 UTC/GMT 的偏移量。“2”適用于德國夏季。

您也可以在閱讀https://homeding.github.io/index.htm#page=/savemo 文檔中有關保存模式的說明后調整 ota 密碼...

重新啟動后,您可能會在網絡上找到播放設備,并且在從 ntp 服務器獲得回復后,本地時間可用。

第 8 步:添加一些日志記錄

僅實際值可能還不夠,因此可以使用更多元素。

對于這個故事,Log 元素和NPTTime 元素用于在日志文件中記錄傳感器值的歷史記錄,并且該元素的 Web UI 卡可以將其顯示為圖形。

以下配置為氣體和粒子創建 2 個日志元素:

{
  "log": {
    "pm": { 
      "description": "Log of pm25",
      "filename": "/pmlog.txt",
      "filesize": "10000"
    },
    "aq": {
      "description": "Log of gas quality",
      "filename": "/aqlog.txt",
      "filesize": "10000"
    }
  }
}

第 9 步:行動

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pYYBAGOaZFSAVeURAAAopKX3yvc484.png
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現在我們需要使用操作將實際值傳輸到日志元素。這些操作使用 URL 表示法將 kay 和 value 傳遞給目標元素。許多元素支持對發生的某些事件發出操作,例如捕獲新的傳感器值。

動作在發出動作的元素上配置,需要 2 個條目:

  • pms/p25 onvalue 事件使用值操作將實際值發送到 log/pm 元素。
  • bme680/bd ongas 事件使用值操作將實際值發送到 log/pm 元素。
{
  "pms": {
    "pm25": {
      ...
      "onvalue": "log/pm?value=$v"
    }
  },
  "bme680": {
    "bd": {
      ...
      "ongas": "log/aq?value=$v"
    }
  }
}

現在所有元素都已配置。

第 10 步:圖片和配置文件

這是我最終的物聯網空氣質量傳感器的一些圖片。

下載的配置文件需要重命名為*.json(no.txt)才能上傳。

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