Como construir um sensor de qualidade do ar e fazer upload de dados
Você está preocupado com a poluição do ar em sua vizinhança? Então, por que não instalar sua própria estação de qualidade do ar? Não custa muito montar a partir de alguns componentes padrão e alguns sensores para medir os níveis de partículas, junto com a temperatura, pressão e umidade relativa.
Você também pode se juntar a milhares de outras pessoas no upload de seus dados para o projeto de ciência cidadã Sensor.Community. Mostraremos como montar uma estação de qualidade do ar, instalar o software e colocá-lo na rede em um piscar de olhos.
1. Componentes de origem
Para construir a estação de qualidade do ar, você precisará de uma seleção de componentes eletrônicos padrão e outros.
O que você precisará:
- Microcontrolador NodeMCU v3 ou v2
- Sensor de poeira SDS011
- Sensor de temperatura, pressão e umidade BME280 de 6 pinos
- 8 fios de jumper fêmea para fêmea
- Fonte de alimentação 5V 2A e cabo USB para micro-USB
- 2x curvas de tubo de queda de plástico
- Massa adesiva ou tiras
- Abraçadeiras
- Fita adesiva
- Tubo de plástico flexível (diâmetro interno de 6 mm)
Nota: Isso é para a configuração padrão, mas o programa de ciência cidadã Sensor.Community suporta uma ampla variedade de sensores.
2. Instale o driver
Conecte sua placa NodeMCU a um computador com um cabo USB. Em uma máquina Linux, a conexão serial deve funcionar por padrão; em um PC com Windows ou Mac, você precisará instalar um driver. Os links do driver são os seguintes:
Janelas:
Abra a pasta CP210x e clique duas vezes no aplicativo CP210xVCPInstaller_x64 (ou x86).
Abra a pasta CH341SER e clique duas vezes no aplicativo SETUP .
Mac:
Descompacte a pasta CP210x e clique duas vezes no aplicativo CP210xVCPInstaller_x64 (ou x86). Reinicie o seu Mac.
Descompacte a pasta CH341SER e clique duas vezes no aplicativo SETUP . Reinicie o seu Mac.
3. Atualize o firmware
Em seguida, você precisará atualizar o firmware Sensor.Community no NodeMCU. Para isso, baixe a ferramenta de atualização de firmware do Airrohr ; escolha a versão apropriada para o sistema operacional do seu computador.
Execute o aplicativo, selecione latest_en.bin (ou outra versão de idioma) no menu suspenso da versão do firmware e clique em Upload para atualizá-lo para a placa NodeMCU conectada.
Nota: Se o aplicativo piscando disser 'No boards found', escolha a opção com 'usbserial' na lista suspensa Board .
4. Conecte seus sensores
É hora de conectar seus sensores à placa NodeMCU. Se o seu BME280 não tiver pinos machos, você precisará soldar alguns nele.
Conecte o sensor BME280 ao NodeMCU v3 da seguinte forma:
| BME280 | NodeMCU v3 |
|---|---|
| VCC / VIN | 3V3 |
| GND | GND |
| SCL | D4 (GPIO2) |
| SDA | D3 (GPIO0) |
Conecte o sensor SDS011 ao NodeMCU v3 da seguinte forma:
| SDS011 | NodeMCU v3 |
|---|---|
| 5V | VU |
| GND | GND |
| TXD | D1 (GPIO5) |
| RXD | D2 (GPIO4) |
Você pode encontrar os guias de fiação para outras combinações de sensores na página Airrohr GitHub .
5. Configure a estação
Quando você liga a estação de qualidade do ar pela primeira vez, ela cria um ponto de acesso sem fio com o nome airRohr (ou Particulate Matter ou Feinstaubsensor) seguido pelo ID do chip do NodeMCU (por exemplo, 12980979). Anote esse número, pois você precisará dele para registrar a estação mais tarde.
Conecte seu computador a este ponto de acesso sem fio e aponte um navegador da web para http://192.168.4.1 para acessar seu painel da web. A partir daqui, vá para Configuração > Configurações de WiFi , selecione seu roteador sem fio e digite a senha para ele.
Clique na opção Salvar configuração e reiniciar para salvar as configurações e reiniciar a estação. Em seguida, ele se conectará à sua rede sem fio e poderá ser acessado em seu endereço IP alocado; para descobrir isso, procure na lista de dispositivos do seu roteador um dispositivo chamado 'Airrohr-' seguido por seu ID de chip.
Visite o endereço IP em seu navegador da web e você poderá concluir a configuração. Na guia Configuração > Sensores , certifique-se de que os sensores que você está usando estejam marcados. Clique na opção Salvar configuração e reiniciar para salvar as configurações.
Reconecte-se ao painel da web e clique em Dados atuais para verificar se tudo está funcionando. Observe que pode demorar alguns minutos para fazer as primeiras leituras.
6. Registre o dispositivo
Para permitir que sua estação carregue dados no site da Sensor.Community, você precisará registrá-la lá. Vá para a página de login dos dispositivos e crie uma conta.
Faça login e vá para Meus sensores > Registrar novo sensor . Para o ID do sensor, insira o número do ID do chip que você anotou; para Sensor Board , selecione 'esp8266'.
Preencha as informações básicas e adicionais e, em seguida, verifique se os sensores corretos estão selecionados em Configuração de hardware . Escolha a localização da sua estação no mapa e clique em Salvar configurações .
A estação levará alguns minutos para começar a enviar dados para o Sensor.Community – você pode verificar clicando no botão Dados na página Meus sensores ; você também pode mostrá-lo no mapa .
7. Caixa à prova de intempéries
Para proteger sua estação das intempéries quando colocada ao ar livre, você pode abrigá-la dentro de algumas curvas de tubo de queda de plástico interligadas.
Insira os componentes eletrônicos em uma das curvas do tubo. Dependendo do tipo de tubo usado, você pode posicionar o sensor de poeira mais para cima e conectar o tubo de plástico flexível à sua entrada de ar de metal brilhante. Você pode então passar a tubulação até o final da tubulação, junto com o sensor BME280.
Nossas curvas quadradas de tubo não eram largas o suficiente para empurrar o sensor de poeira para cima, então o colocamos mais próximo da extremidade e realmente não precisamos do tubo flexível, embora tenhamos adicionado um comprimento curto.
Coloque a placa NodeMCU mais para cima, perto da junção com a segunda curva do tubo, e passe o cabo de alimentação USB pela extremidade dessa seção do tubo. Prenda este e os sensores nas laterais do tubo com massa adesiva ou tiras.
Quando estiver satisfeito e ter certeza de que a estação está funcionando, enrole fita adesiva ao redor da junção das curvas do tubo. Se você quiser evitar que insetos e outros rastejadores entrem na estação, você também pode colocar um pouco de malha fina nas extremidades do tubo.
8. Montagem ao ar livre
Recomenda-se posicionar sua estação de qualidade do ar à prova de intempéries em um local adequado ao ar livre, de preferência 5 a 12 pés acima do solo e bem ventilado. Protegemos o nosso sob uma calha do telhado usando três braçadeiras de cabos encadeados em margarida. Como alternativa, você pode prendê-lo a um tubo de descida.
Para fornecer energia à sua estação de qualidade do ar, você pode precisar de um cabo USB longo para alcançar uma tomada elétrica dentro de casa. Se a sua estação estiver muito longe do seu roteador sem fio para manter um bom sinal, você também pode considerar colocar um extensor de alcance Wi-Fi mais perto da estação.
9. Verifique seus dados
Ao visitar o mapa-múndi Sensor.Community , você pode verificar sua estação (e todas as outras) e visualizar suas leituras atuais e dados recentes em gráficos das últimas 24 horas e média móvel ao longo de uma semana.
Os níveis de material particulado para PM2,5 (partículas finas com diâmetro de 2,5 μm ou menos) e PM10 (partículas grossas) podem ser visualizados. Você também pode usar o menu inferior esquerdo para visualizar a temperatura, pressão e umidade relativa.
Construir uma Estação de Qualidade do Ar: Sucesso
Agora você montou sua própria estação de qualidade do ar e pode visualizar seus dados em um mapa-múndi, junto com os de milhares de outras estações ao redor do globo. Além de ser um projeto interessante, você estará contribuindo com dados valiosos para o programa de ciência cidadã Sensor.Community.
