空氣質(zhì)量分析儀開(kāi)源分享

描述

我們呼吸的空氣質(zhì)量對(duì)我們的健康非常重要。該設(shè)備分析我們家中的空氣質(zhì)量，并將數(shù)值記錄在 SD 卡中。通過(guò)分析存儲(chǔ)的值，我們知道參數(shù)隨時(shí)間的變化情況。

我將使用足夠便宜的溫度、濕度和空氣質(zhì)量傳感器用于此類項(xiàng)目，而不會(huì)犧牲太多精度。該項(xiàng)目背后的主要思想是了解空氣是否可呼吸。

選出的傳感器是：

• DTH11 溫濕度傳感器，約。5.00 美元（不是很準(zhǔn)確但足夠好）；

• CCS811 空氣質(zhì)量傳感器模塊，約 19.95 美元。

平臺(tái)：

之前用過(guò)Arduino Uno，感覺(jué)有些內(nèi)存限制，所以這次決定換一塊板子。由于我需要一張 SD 卡來(lái)記錄這些值，因此Adafruit Feather M0 Adalogger是價(jià)格合理的完美選擇（19.95 美元）：

• ATSAMD21G18 ARM Cortex M0 處理器，時(shí)鐘頻率為 48 MHz / 3.3V 邏輯

• 256KB 閃存 + 32KB 內(nèi)存

• 內(nèi)置 100mA 鋰聚合物充電器，帶充電狀態(tài) LED 指示燈

• MicroSD 卡夾

• 輕（5.3 克）

• 小（51 毫米 x 23 毫米 x 8 毫米）

建造：

我首先從 https://www.arduino.cc/en/Main/Software下載最新版本的 Arduino IDE，選擇 Windows 安裝程序。安裝完成后，請(qǐng)務(wù)必仔細(xì)閱讀Adafruit Feather M0 Adalogger用戶手冊(cè)。

為了能夠在該板上使用 Arduino IDE，我們必須按照Adafruit Feather M0 Adalogger 用戶手冊(cè)中的描述配置 IDE 。需要將 URL 添加到新的 Additional Boards Manager URLs 選項(xiàng)。還需要其他簡(jiǎn)單的操作，所有操作都在手冊(cè)中進(jìn)行了描述，

配置好一切后，（不要忘記在 IDE 上選擇正確的板和端口）讓我們做一些簡(jiǎn)單的測(cè)試來(lái)檢查一切是否正常。我使用了這段代碼：

void setup() {
 pinMode(13, OUTPUT);// initialize digital pin 13 as an output.
}
void loop() {
 digitalWrite(13, !digitalRead(13)); // flash the LED with inverse value
 delay(500); // wait for a half a second
}

將此代碼發(fā)送到 FEATHER M0 ADALOGGER 后，我沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何錯(cuò)誤，電路板上的紅色 LED（連接到端口 13）開(kāi)始閃爍。一切都很好。

連接顯示器：

我連接到板上的第一件事是 OLED 顯示屏。

我以這種方式將顯示引腳連接到處理器板：

• 顯示->板

• GND 接地

• Vin 變?yōu)?3V

• DATA轉(zhuǎn)數(shù)字6

• CLK轉(zhuǎn)數(shù)字10

• D/C轉(zhuǎn)數(shù)字11

• RST 轉(zhuǎn)數(shù)字 5

• CS轉(zhuǎn)數(shù)字12

使用 OLED 顯示器文檔，安裝 Adafruit SSD1306 和 Adafruit GFX 庫(kù)。重新啟動(dòng) Arduino IDE。

最后你可以運(yùn)行 File→Sketchbook →Libraries→ Adafruit_SSD1306→ SSD1306_128x64_spi example

我有一個(gè)編譯錯(cuò)誤，抱怨顯示高度不正確。這是因?yàn)閹?kù)文件SSD1306.h是通用的，我必須對(duì)其進(jìn)行編輯，以選擇正確的顯示器高度 (64)。找到相關(guān)行并通過(guò)注釋不正確的行來(lái)選擇正確的值。

//   #define SSD1306_128_64
  #define SSD1306_128_32
//   #define SSD1306_96_16

由于一些沖突，我更改了默認(rèn)引腳。因此，我不得不更改示例代碼中的默認(rèn)代碼定義，以匹配我使用的引腳：

#define OLED_MOSI   6
#define OLED_CLK   10
#define OLED_DC    11
#define OLED_CS    12
#define OLED_RESET 5
Adafruit_SSD1306 display(OLED_MOSI, OLED_CLK, OLED_DC, OLED_RESET, OLED_CS);

注意：如果您打算在 A7 中使用電池電壓監(jiān)控，請(qǐng)勿使用引腳數(shù)字 9。數(shù)字9和A7共用一個(gè)引腳。經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的糟糕 Vbat讀數(shù)和糟糕的顯示行為，我發(fā)現(xiàn)這很困難。

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D9 使用與 A7 相同的引腳

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當(dāng)顯示正常工作時(shí)，您可以繼續(xù)下一節(jié)：

連接傳感器：

根據(jù)示意圖連接DHT 11 。（不要用板子上的D13腳來(lái)讀取DHT11的數(shù)據(jù)，D13腳有一個(gè)LED常接，呈低阻抗，不適合這種用途）。

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PIN D13 有一個(gè)永久連接的 LED

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我們必須使用其中一個(gè)免費(fèi)的數(shù)字引腳。我們排除了 D9，因?yàn)樗c用于讀取 Vbat 的 A7 沖突，而 D13 則因?yàn)?LED 電路。我將使用 D19 連接到 DHT11 引腳 2，并通過(guò)其單線協(xié)議讀取溫度和濕度。D19在板子上標(biāo)為A5，但也可以作為Digital 19使用。不要忘記在軟件上定義DHTpin：

#define DHTPIN 19

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Adalogger 模擬引腳也可以用作數(shù)字

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CCS811連接：

• Vin 變?yōu)?3.3V 線，

• GND去GND線，

• SDA 轉(zhuǎn)到 Adalogger SDA

• SCL 轉(zhuǎn)到 Adalogger SCL

• /WAKE 到 GND

我使用了 Adafruit_CCS811 庫(kù) version=1.0.0 并且一切正常。

SD卡

為了能夠記錄整個(gè)時(shí)間的值，我使用了一張舊的 512MB 美元卡。這個(gè) Adalogger 板非常棒，因?yàn)樗呀?jīng)有一個(gè)美元卡插槽。我在這里使用 Arduino 庫(kù)版本 1.2.2。和引腳 D4 作為 SD 的 CS 引腳。在下圖中，我展示了 SD 卡中數(shù)據(jù)的格式。逗號(hào)分隔，方便電子表格軟件打開(kāi)分析。

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由軟件 v 2.0 創(chuàng)建的 SD 文件

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在此示例中，每 5 分鐘（300 秒）記錄一次數(shù)據(jù)。這個(gè)時(shí)間值很容易在軟件中改變，通過(guò)改變行：

#define SD_write_interval 300 //seconds between SD writes

將 300 替換為您希望 SD 寫入之間的秒數(shù)。就這么簡(jiǎn)單。

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電子表格導(dǎo)入后的SD數(shù)據(jù)

?

該文件采用 csv 格式（逗號(hào)分隔值），這意味著所有值均以逗號(hào)分隔。它可以通過(guò)電子表格輕松導(dǎo)入以進(jìn)行進(jìn)一步分析。

實(shí)時(shí)時(shí)鐘

時(shí)間戳對(duì)于數(shù)據(jù)記錄器來(lái)說(shuō)是必不可少的。目前，我正在使用和評(píng)估帶有 RTCZero 庫(kù)的內(nèi)部 RTC。

#include  //author=Arduino version=1.5.2
#include  //author=Adafruit version=1.2.1

但是我使用 RTClib 作為補(bǔ)充。對(duì)于 RTC 初始化，我使用以下代碼：

 //RTC initialization
 DateTime now;
 now = (DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__))); //compile time
 now=now+20; //20s compensation for Compile + Reset time
 rtc.begin(); // initialize RTCZero
 rtc.setTime(now.hour(), now.minute(), now.second());
 rtc.setDate(now.day(), now.month(), now.year()-2000); 

接下來(lái)要做的就是想辦法調(diào)整時(shí)間。敬請(qǐng)關(guān)注！

LED

如果用戶不知道所有這些空氣質(zhì)量參數(shù)的限制是什么，并且不關(guān)心這些數(shù)字，最好只告訴他它們是否安全。使用 3 個(gè) LED 是一個(gè)更簡(jiǎn)單的界面，如果用戶只想知道他/她是否可以呼吸那種空氣，則更有用。這就是我決定使用這 3 個(gè)具有不同警報(bào)級(jí)別的 LED 的原因：綠色、黃色或紅色。觸發(fā)每個(gè)警報(bào)的級(jí)別可根據(jù)當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)進(jìn)行編程。要更改級(jí)別，只需編輯以下代碼行：

//Levels
//temp levels
#define low_temp_level_1 18
#define low_temp_level_2 12
#define low_temp_level_3 8
#define high_temp_level_1 29
#define high_temp_level_2 35
#define high_temp_level_3 40
//rh levels
#define low_rh_level_1 40
#define low_rh_level_2 30
#define low_rh_level_3 20
#define high_rh_level_1 70
#define high_rh_level_2 80
#define high_rh_level_3 90
//co2 levels
#define co2_level_1 1000
#define co2_level_2 1500
#define co2_level_3 3000
//TVOC levels
#define tvoc_level_1 100
#define tvoc_level_2 500
#define tvoc_level_3 1000

顯示的值只是指示性的，我使用它們只是為了測(cè)試目的

去！

好吧，我仍處于評(píng)估階段，希望有人愿意構(gòu)建一個(gè)類似的電路來(lái)幫助我改進(jìn)這個(gè)有用的數(shù)據(jù)記錄器。

讓我們下載代碼并享受樂(lè)趣，閱讀那些二氧化碳值。我不得不打開(kāi)一些窗戶來(lái)改善空氣質(zhì)量:)

不要忘記在開(kāi)機(jī)后等待 20 分鐘，以獲得良好的 CCS811 讀數(shù)。（CCS811 在首次使用前也需要 48 小時(shí)的老化時(shí)間。）

玩得開(kāi)心