Përdorimi i Pimoroni Enviro+ FeatherWing With the Adafruit Feather NRF52840 Express: 8 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Pimoroni Enviro+ FeatherWing është një tabelë e mbushur plot me sensorë të krijuar për të punuar me serinë e bordeve të pendës Adafruit. Shtë një vend i dobishëm për të filluar për këdo që është i interesuar në monitorimin e mjedisit, ndotjen atmosferike dhe grumbullimin e të dhënave. Ajo përmban:

• Bosch BME280 - temperatura, presioni, sensori i lagështisë;
• Lite-On LTR-559-sensori i dritës dhe afërsisë;
• SensorTech MiCS -6814 - gazrat oksidues, gazrat reduktues dhe sensori i amoniakut;
• Mikrofon analoge - matja e ndotjes së zhurmës;
• Lidhës për sensorin e grimcave Plantower PMS5003 (nuk përfshihet).

Treshja e sensorëve të oksidit metalik në MiCS-6814 përfshijnë një sensor më pak të zakonshëm për gazrat oksidues. Kjo është e dobishme për ndjeshmërinë e saj ndaj dioksidit të azotit (NO2), një ndotës i zakonshëm në qytete dhe pranë rrugëve kryesore.

Pimoroni rekomandon ose Adafruit

• Pendë M4 Express (120MHz, dash 192kB) ose
• Pendë nRF52840 Express (64MHz, dash 256kB).

NRF52840 u zgjodh për këtë udhëzues pasi mbështet Bluetooth Low Energy (BLE) i cili i jep bordit potencialin për të dërguar të dhëna në një pajisje tjetër.

Feather dhe FeatherWing vijnë të dy me tituj meshkuj të palidhur. Titujve femra u kërkohet të vendosin bordet. Ky udhëzues tregon përdorimin e "grumbullimit të titujve", i cili lejon që tabela e Pendës të futet gjithashtu në një pjatë, duke lehtësuar eksperimentimin me sensorë shtesë. Titujt duhet të ngjiten në dërrasa, por kjo është mjaft e drejtpërdrejtë.

Enviro+ FeatherWing ka një ndryshim delikat në krahasim me kushëririn e tij, Cilësinë e Ajrit Enviro+ për Raspberry Pi. Versioni FeatherWing duket se është projektuar për të punuar me tensione nën 5V duke lejuar që të përdoret një bateri e vetme litium polimer (LiPo) që prodhon 3.7V-4.3V. Ka një konvertues DC-DC për të siguruar 5V për PMS5003 opsional dhe mund të fuqizojë ngrohësit e brendshëm MiCS-6814 individualisht për t'u marrë me këto tensione më të ulëta.

Fotografia kryesore tregon Enviro+ FeatherWing që shfaq të dhënat PM2.5 dhe PM10 nga PMS5003. Një ndeshje Swan Vestas është goditur në gjysmën e rrugës së komplotit për të ndezur qiriun.

Një artikull i dytë mbulon Komplotimin e niveleve të dioksidit të karbonit me Pimoroni Enviro+ FeatherWing dhe Adafruit SCD-30.

Furnizimet:

• Pimoroni Enviro+ FeatherWing - Pimoroni | Adafruit - (një tabelë tjetër e ngjashme ekziston për Raspberry Pi)
• Adafruit nRF52840 Feather Express - Pimoroni | Adafruit
• Kokat e grumbullimit të pendëve - Pimoroni | Adafruit - tituj normalë femra ose dyfishues/trefishues FeatherWing gjithashtu mund të përdoren
• Saldator
• Opsionale: Sensori i grimcave të Plantower PMS5003 - Pimoroni | Adafruit

Hapi 1: Përmirësimi i Bootloader

Bordi i pendës mund të kontrollohet para se të bashkohet duke e lidhur atë me një kompjuter duke përdorur USB. Kjo është një kohë e dobishme për të kontrolluar ngarkuesin - versionet e vjetra mund të prodhojnë gabime konfuze, por të padëmshme në Windows.

Klikimi i dyfishtë i butonit të rivendosjes së pendës bën që një makinë e quajtur FTHR840BOOT të paraqitet në kompjuterin pritës. Një skedar i quajtur INFO_UF2. TXT mund të hapet për të inspektuar versionin, shembulli më poshtë tregon përmbajtjen që tregon versionin 0.2.6:

F2 Bootloader 0.2.6 lib/nrfx (v1.1.0-1-g096e770) lib/tinyusb (trashëgimi-525-ga1c59649) s140 6.1.1

Modeli: Adafruit Feather nRF52840 Express Board-ID: NRF52-Bluefruit-v0 Bootloader: s140 6.1.1 Data: 21 Dhjetor 2018

Versionet para 0.2.9 vuajnë nga gabimi i lartpërmendur. Procesi pak azhurnues i përshkrimit përshkruhet në Adafruit Learn: Prezantimi i Adafruit nRF52840 Feather: Update Bootloader dhe diskutuar në Adafruit Forumet: Gabimet e Windows kopjoni CircuitPython UF2 në FTHR840BOOT.

Hapi 2: Bashkimi i titujve

Enviro+ FeatherWing ka nevojë për titujt e saj meshkuj të bashkangjitur dhe Feather për bashkimin e titujve femra.

Një teknikë e zakonshme për të gjetur kunjat në pozicionin e duhur gjatë bashkimit është futja e tyre në një dërrasë buke. Duhet pasur pak kujdes me këtë FeatherWing pasi lidhësi i picoblade në pjesën e poshtme është më i gjatë se ndarësit plastikë në kokë. Kjo mund të bëjë që bordi të bashkohet pa dashje në një kënd. Fotografia e mësipërme tregon këndin. Kjo zgjidhet lehtësisht duke ngritur titujt në mënyrë uniforme me 2-3 mm (0.1in) nga pllaka e bukës.

Kokat e grumbulluara të femrave duhet të jenë pingul me tabelën. Kjo mund të arrihet duke i vendosur ato në një sipërfaqe të sheshtë dhe duke siguruar që pllaka e Pendës të shtypet fort kundër tyre. Fotografia e mësipërme tregon presionin që po aplikohet me një laps me një pajisje të duarve që ndihmon jashtë duke i dhënë peshë lapsit. Disa tituj rezervë po japin një ndihmë shtesë në ruajtjen e distancës.

Fleta e të dhënave MiCS-6814 thotë:

Sensori duhet të bashkohet me saldim në një atmosferë neutrale, pa saldim të avujve të fluksit. Sensori nuk duhet të ekspozohet ndaj përqendrimeve të larta të tretësve organikë, avujve silikoni ose tymit të cigareve në mënyrë që të shmanget helmimi i shtresës së ndjeshme.

Një pjesë e vogël e shiritit maskues që mbulon sensorin e gazit është një masë paraprake e mençur gjatë saldimit dhe pastrimit të fluksit. Mbrojtësi i ekranit gjithashtu mund të lihet në këtë fazë për t'u marrë me spërkatjet e vogla të pashmangshme të rrjedhës nga bashkimi me një hekur. Mikrofoni gjithashtu do të përfitonte nga mbrojtja me shirit maskues gjatë çdo pastrimi të fluksit.

Rreshtat e gjatë të kunjave mund të përkulen lehtë kur i hiqni nga një dërrasë buke ose një prizë tjetër. Kini kujdes që të shmangni ngritjen e bordit lart në njërën anë.

Adafruit ka një udhëzues për bashkimin e titujve të grumbullimit, Pimoroni ka një udhëzues të përgjithshëm të saldimit i cili përfshin tituj dhe ka një video të bukur në YouTube që tregon se si të bashkoni titujt në një tabelë të stilit të ngjashëm, GurgleApps: Raspberry Pi Pico Upgrade Number1 - Snazzy Header Pins!

Hapi 3: Instalimi i Shembullit të CircuitPython dhe Combined Plotter

Nëse nuk jeni njohur me CircuitPython atëherë ia vlen të lexoni së pari udhëzuesin Welcome to CircuitPython.

Hapat e instalimit më poshtë bazohen në pimoroni / EnviroPlus-FeatherWing README dhe udhëzuesin e fillimit me një bibliotekë të mëvonshme për t'u kujdesur për CircuitPython 6.x.

1. Instaloni versionin më të fundit të CircuitPython (6.0.0 në Dhjetor 2020) nga https://circuitpython.org/ - ky proces përshkruhet në CircuitPython for Feather nRF52840.
2. Verifikoni instalimin duke u lidhur me tastierën serike përmes USB. Kërkesa REPL tregon versionin. Versioni gjithashtu mund të kontrollohet duke inspektuar boot_out.txt në diskun CIRCUITPY.

3. Instaloni këto biblioteka nga një pako nga https://circuitpython.org/libraries në drejtorinë lib në CIRCUITPY:

   1. pajisje adafruit_bus_
   2. adafruit_bme280 (jo adafruit_bmp280)
   3. adafruit_st7735r (jo adafruit_st7735)
   4. adafruit_display_text

4. Instaloni këto biblioteka nga skedari EnviroPlus-FeatherWing-1.0.zip nga GiHub: pimoroni/EnviroPlus-FeatherWing: Versioni 1.0 në drejtorinë lib në CIRCUITPY:

   1. i2cdevice (të mos ngatërrohet me bibliotekën e Adafruit i2c_device)
   2. pimoroni_invirowing
   3. pimoroni_ltr559
   4. kunjat e pimoronit_fizike_fizike
   5. pimoroni_pms5003
   6. Mos instaloni pimoroni_circuitpython_adapter nga këtu
5. Instaloni bibliotekën më të fundit të përshtatësit Pimoroni CircuitPython duke shkarkuar skedarin _init_.py në një direktori lib/libor pimoroni_circuitpython_adapter në CIRCUITPY.
6. Shkarkoni programin e kombinuar të shembullit të komplotit në CIRCUITPY duke klikuar Ruaj lidhjen si… në plotters_combined.py
7. Riemërtoni ose fshini çdo skedar ekzistues të kodit.py në CIRCUITPY, pastaj riemëroni plotters_combined.py në code.py. Ky skedar ekzekutohet kur interpretuesi CircuitPython fillon ose ringarkohet.

Versionet e përdorura për këtë udhëzues ishin:

• CircuitPython 6.0.0
• CircuitPython biblioteka pako adafruit-circuitpython-bundle-6.x-mpy-20201208.zip
• Biblioteka EnviroPlus-FeatherWing Version 1.0
• biblioteka pimoroni_circuitpython_adapter 9-Dhjetor -2020 f062036

Hapi 4: Komploti i kombinuar

Komploti i kombinuar ka katër ekrane:

1. Tingulli dhe Drita.
2. PM2.5 dhe PM10.
3. Temperatura, presioni dhe lagështia.
4. OX, KUQ dhe NH3.

Ekrani i grimcave (PM) shfaqet vetëm nëse është bashkangjitur Plantower PMS5003. Programi kontrollon praninë e tij në fillim dhe printon këtë mesazh informativ nëse nuk është i lidhur:

PMS5003 Periudha e leximit: Dështoi në leximin e fillimit të bajtit të kornizës

Ju ndoshta nuk keni një pms5003 të lidhur, duke vazhduar pa regjistrimin e grimcave

Intervali i komplotit është vendosur në 540 sekonda në krye të programit. Kjo mund të rregullohet për të kontrolluar normën e komplotit.

Hapi 5: Kunjat Enviro+ FeatherWing

Enviro+ FeatherWing përdor një numër të madh të kunjave të pendës. Ato të mëposhtme përdoren, emrat në kllapa janë nga skema e emërtimit të Pimoronit:

• A0 (pin5) - Sensori i gazit të amoniakut MiCS6814
• A1 (pin6) - MiCS8614 sensor reduktimi i gazit
• A2 (pin7) - Sensori i gazit oksidues MiCS6814
• A3 (pin8) - mikrofon analog
• A4 (pin9) - aktivizoni MiCS6814
• D5 (pin19) - Komanda e ekranit të autobusit SPI
• D6 (pin20) - Zgjidhni çipin e ekranit të autobusit SPI
• D9 (pin21) - drita e prapme (PWM)
• D10 (pin22) - aktivizoni PMS5003
• D11 (pin23) - Rivendosja e PMS5003
• D12 (pin24) - ndërprerja LTR -559 (nuk mbështetet në bibliotekën CircuitPython)
• SCK (pin11) - Ora e autobusit SPI
• MO (pin12) - Autobusi SPI zotëron skllavin brenda
• MI (pin13) - Master i autobusit SPI në skllav jashtë
• RX (pin14) - PMS5003 transmetoni (merrni me pendë)
• TX (pin15) - PMS5003 merrni (transmetoni nga pendë)
• SCL (pin18) - ora I2C
• SDA (kunja 17) - Të dhënat I2C

Kjo lë A5, D2/DFU dhe D13 falas për përdorim.

Hapi 6: Konsumi i energjisë

Konsumi i energjisë është mirë brenda specifikimit USB edhe nëse një bateri LiPo është e bashkangjitur dhe po rimbushet. Përdorimi është më i rëndësishëm për planifikimin e një kalimi në fuqinë e baterisë. Disa matje shumë të përafërta të rrymës janë:

• 100mA boshe, drita e pasme e fikur;
• Komploti 100mA po funksionon, ndriçimi i ulët është i ulët;
• Komploti 120mA po funksionon, drita e pasme e lartë.

Fleta e të dhënave për Plantower PMS5003 thotë se rryma është më pak se 100mA, kjo do të ishte përveç numrave të mësipërm. Përdorimi i konvertuesit DC-DC në Enviro+ FeatherWing mund ta rrisë pak këtë numër.

Pllaka Feather nRF52840 Express ka një NeoPixel (RGB LED), por nivelet e shkëlqimit për përdorimin e tij të paracaktuar si një tregues i gjendjes së programit shton vetëm një sasi të vogël të konsumit. Vetë bordi Feather është nën 10mA më vete, FeatherWing është bordi i uritur për energji.

Hapi 7: Shtimi i sensorit të materies së veçantë të Plantower PMS5003

Met One Instruments BAM 1020 është një pamje e zakonshme në të gjithë botën që mat materien e grimcave në qytete. Ekziston një sërë pajisjesh më të përballueshme dhe Enviro+ FeatherWing vjen me një lidhës për sensorin e grimcave të grimcave Plantower PMS5003.

Kodi i bibliotekës Pimoroni për këtë sensor aktualisht duket i brishtë. Një përmirësim i thjeshtë dhe i shpejtë është të kapësh përjashtime në program. Programi plotters_combined.py mund të përmirësohet duke e shtuar këtë në krye:

import pimoroni_pms5003

Dhe duke zëvendësuar këtë linjë në lak ndërsa kryesore

# merr lexime

pms_reading = pms5003.read ()

me:

# merr lexime

provo: pms_reading = pms5003.read () përveç pimoroni_pms5003. ChecksumMismatchError: print ("gabimi i kontrollit")

Hapi 8: Shkoni më tej

Ka një numër fushash për t'u eksploruar pasi të keni hapur Enviro+ FeatherWing.

• Shtimi i një sensori të jashtëm të temperaturës. Sensori i temperaturës në BME280 i nënshtrohet ngrohjes së brendshme dhe ngrohjes nga përbërësit e afërt dhe ka për qëllim të kalibrojë sensorët e tjerë BME280. Vlera mund të përpunohet për të siguruar një masë të përafërt të temperaturës së ajrit të ambientit, por ka shumë mundësi të përballueshme, superiore të jashtme.
• Kalibrimi i sensorëve. Presioni është i lehtë duke përdorur vëzhgimet e motit ose parashikimet afatshkurtra (këto do të jenë në 0 ft amsl), pjesa tjetër është e vështirë.
• Korrigjimi i daljes PMS5003 për lagështinë relative. Një formulë është paraqitur në faqen 8 të PDF në EPA: PurpleAir PM2.5 Korrigjimi dhe Performanca e SHBA gjatë Ngjarjeve të Tymit 4/2020
• Shtimi i kodit për transmetimin e të dhënave të sensorit përmes Bluetooth Low Energy në pajisjet e tjera.
• Hetimi se si të minimizohet konsumi i energjisë. Disa nga sensorët kanë linja të mundshme, këto mund të heqin energjinë nga sensorët ose t'i vendosin ato në një modalitet të ulët të energjisë. Për sensorët me një kohë ngrohjeje marrja e mostrave në mënyrë periodike mund të mos jetë praktike.
• Blerja, përshtatja ose bërja e një kasete të përshtatshme për montim jashtë me rrjedhën e brendshme të ajrit të projektuar me kujdes dhe masat paraprake të përshtatshme për rrezet e diellit direkte. Sensori i gazit SensorTech MiCS-6814 funksionon më së miri me një rrjedhë konstante dhe të ulët të ajrit në të.
• Duke shqyrtuar sesi kushtet e motit ndikojnë në ndotjen në nivelin e tokës. Këshillë: përmbysjet janë domethënëse.
• Shndërrimi në energji baterie ose diellore me energji baterie. Energjia diellore është më sfiduese sesa thjesht shtimi i një panele diellore fotovoltaike, shihni seksionin e Shënimeve të Dizajnit në Adafruit Learn: USB, DC & Solar Lipoly Charger.
• Shtimi i sensorëve të tjerë për të matur ndotësit e zakonshëm si Ozoni (O3) dhe dioksidi i squfurit (SO2) ose gazrat serë si dioksidi i karbonit (CO2). Disa sensorë matin "eCO2" dhe nuk janë të përshtatshëm për matjen e CO2 atmosferik. Adafruit tani shet sensorin me vlerë të madhe Sensirion SCD-30 NDIR CO2 në një tabelë me lidhës STEMMA QT i2c.
• Nëse doni të hetoni dërgimin e të dhënave në internet duke përdorur Wi-Fi, atëherë bordi FeatherS2 me mikrokontrollues ESP32-S2 duket të jetë i pajtueshëm me Enviro+ FeatherWing. Ekziston një kufizim problematik me konvertuesit analog të ESP32-S2 në dixhital (ADC) i cili parandalon matjen e duhur të sensorëve të gazit. Shihni Forumet Adafruit: Krahasimi i pendës ADC duke përfshirë 2.6V të kufizuar ESP32-S2 për më shumë informacion.

Projektet e lidhura:

• Adafruit Learn: Krahasimi dhe Eksperimentimi me Sensorë të Gazit të Djegshëm
• Adafruit Learn: Sensori i Temperaturës TMP36

Leximi më tej:

• Udhëzimet e Ndotjes së Ajrit nga Organizata Botërore e Shëndetësisë (OBSH)
• Fondacioni Britanik i Mushkërive - Cilësia e Ajrit (PM2.5 dhe NO2)
• Breathe London-një rrjet për të plotësuar Rrjetin e Cilësisë së Ajrit në Londër me "sensorë të përballueshëm, të lehtë për t'u instaluar dhe mirëmbajtur cilësinë e ajrit për këdo", duke përdorur aktualisht Clarity Node-S.
• Indeksi i Cilësisë së Ajrit Botëror - mbledh të dhëna nga shumë burime të ndryshme me pamje hartash dhe të dhëna historike.
• Gazeta Atmosphere: Ndotja e ajrit të brendshëm nga sobat e banimit: Ekzaminimi i përmbytjes së lëndës së grimcuar në shtëpi gjatë përdorimit në botën reale - kjo përdor versionin Raspberry Pi të bordit Enviro+.
• Legjislacioni: Rregulloret e Standardeve të Cilësisë së Ajrit 2010 (MB)
• Blog Pimoroni: Nata më e ndotur e vitit (në MB)
• The Economist: Qielli i mesnatës - ngrohja e shtëpisë me qymyr në Poloni krijon ndotje të përhapur (janar 2021)
• BBC News: Zhurma e trafikut dëmton aftësitë e zogjve këngëtarë (ndotja e zhurmës)
• Gabimet e softuerit në bibliotekën e sensorit të grimcave - një vështrim në kujdesin e kërkuar për të analizuar fuqishëm protokollin serik PMS5003.