Airduino: Monitor de calidad del aire móvil: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Bienvenido a mi proyecto, Airduino. Mi nombre es Robbe Breens. Estoy estudiando tecnología multimedia y de la comunicación en Howest en Kortrijk, Bélgica. Al final del segundo semestre, tenemos que hacer un dispositivo de IoT, que es una excelente manera de reunir todas las habilidades de desarrollo previamente adquiridas para crear algo útil. Mi proyecto es un monitor de calidad del aire móvil llamado Airduino. Mide la concentración de partículas en el aire y luego calcula el AQI (índice de calidad del aire). Este AQI se puede utilizar para determinar los riesgos para la salud, que son causados por la concentración medida de partículas en el aire, y las medidas que deben tomar los gobiernos locales para proteger a sus ciudadanos contra estos riesgos para la salud.

También es importante tener en cuenta que el dispositivo es móvil. Actualmente, existen miles de dispositivos de control de la calidad del aire estático en toda Europa. Tienen una gran desventaja porque no se pueden reubicar una vez que el producto está en línea. Un dispositivo móvil permite medir la calidad del aire en múltiples ubicaciones, e incluso mientras se mueve (estilo Google Street View). También admite otras funciones, como la identificación de pequeños problemas locales de calidad del aire (como una calle mal ventilada), por ejemplo. Proporcionar tanto valor en un paquete pequeño es lo que hace que este proyecto sea emocionante.

Usé un Arduino MKR GSM1400 para este proyecto. Es una placa Arduino oficial con un módulo u-blox que permite la comunicación celular 3G. Airduino puede enviar los datos recopilados a un servidor en cualquier momento y desde cualquier lugar. Además, un módulo GPS permite que el dispositivo se ubique y geolocalice las mediciones.

Para medir la concentración de partículas (PM), utilicé una configuración de sensor óptico. El sensor y un haz de luz forman un ángulo entre sí. A medida que las partículas pasan frente a la luz, algo de luz se refleja hacia el sensor. El sensor registra un pulso mientras la partícula refleje luz hacia el sensor. Si el aire se mueve a una velocidad constante, la longitud de este pulso nos permite estimar el diámetro de la partícula. Este tipo de sensores ofrecen una forma bastante económica de medir la MP. También es importante señalar que mido dos tipos diferentes de MP; Materia particulada que tiene un diámetro inferior a 10 µm (PM10) y un diámetro inferior a 2,5 µm (PM2, 5). La razón por la que se distinguen es que a medida que las partículas se vuelven más pequeñas, los riesgos para la salud aumentan. Las partículas más pequeñas penetrarán más profundamente en los pulmones, lo que puede causar más daño. Una alta concentración de PM2, 5 requerirá, por tanto, más o diferentes medidas que con un alto nivel de PM10.

Te mostraré paso a paso cómo creé este dispositivo en esta publicación de Instructables

Paso 1: Recolección de las piezas

Lo primero es lo primero, tenemos que asegurarnos de tener todas las piezas necesarias para crear este proyecto. A continuación, puede encontrar una lista de todos los componentes que utilicé. También puede descargar una lista más detallada de todos los componentes debajo de este paso.

• Arduino MKR GSM 1400
• Arduino Mega ADK
• Raspberry pi 3 + tarjeta micro sd de 16GB
• NEO-6M-GPS
• TMP36
• Transistor BD648
• 2 x pi-ventilador
• Resistencia de 100 ohmios
• Cables de salto

• Batería Li-Po recargable adafruit de 3,7 V

• Antena GSM dipolo
• Antena GPS pasiva

En total gasté unos 250 € en estas piezas. Ciertamente no es el proyecto más barato.

Paso 2: creación del circuito

Diseñé una PCB (placa de circuito impreso) para este proyecto en eagle. Puede descargar los archivos kerber (archivos que dan instrucciones a la máquina que construirá la PCB) debajo de este paso. Luego puede enviar estos archivos a un fabricante de PCB. Recomiendo encarecidamente JLCPCB. Cuando obtenga sus placas, puede soldar fácilmente los componentes utilizando el esquema eléctrico anterior.

Paso 3: importar la base de datos

Ahora es el momento de crear la base de datos sql donde guardaremos los datos medidos.

Agregaré un volcado sql debajo de este paso. Tendrá que instalar mysql en la Raspberry pi y luego importar el volcado. Esto creará la base de datos, los usuarios y las tablas por usted.

Puede hacer esto usando un cliente mysql. Recomiendo encarecidamente MYSQL Workbench. El enlace le ayudará a instalar mysql e importar el volcado de sql.

Paso 4: instalar el código

Puede encontrar el código en mi github o descargar el archivo adjunto a este paso.

Tendras que:

instale apache en la raspberry pi y coloque los archivos frontend en la carpeta raíz. Entonces, la interfaz será accesible en su red local

• Instale todos los paquetes de Python que se importan a la aplicación de backend. Luego podrá ejecutar el código de backend con su intérprete de Python principal o uno virtual.
• Reenvíe el puerto 5000 de su raspberry pi para que el arduino pueda comunicarse con el backend.
• Sube el código arduino a los arduinos. Asegúrese de cambiar las direcciones IP y la información del operador de red de su tarjeta SIM.

Paso 5: Elaboración del caso

Para el caso, lo más importante es que permite un buen flujo de aire a través del dispositivo. Obviamente, esto es necesario para garantizar que las mediciones realizadas en el dispositivo sean representables para el aire fuera del dispositivo. Debido a que el dispositivo está diseñado para usarse en exteriores, también debe ser a prueba de lluvia.

Para hacer esto, hice agujeros de aire en la parte inferior de la caja. Los orificios de ventilación también están separados en un compartimento diferente al de la electrónica. Esto hace que el agua tenga que subir (lo cual no puede) para alcanzar los componentes electrónicos. Guardé los agujeros para el puerto USB de los arduinos con goma. Para que se selle solo cuando no se utilicen.