Construcción de monitoreo de calidad del aire con grasa

A lo largo de los años, muchas personas han fabricado una estación de monitoreo de globos, generalmente con alguna configuración que mide partículas (PM2.5 y PM10). Algunos también medirán el ozono (O3), pero muy pocos cumplirán con los requisitos para calcular el Índice de calidad del aire (AQI) utilizado por la EPA y otras organizaciones. [Ryan Kinnett]El proyecto es una de esas estaciones aptas para AQI.

El AQI requiere la medición de las mencionadas PM2.5 (µg / m3), PM10 (µg / m3) y O3 (ppb), pero también CO (ppm), SO2 (ppb) y NO2 (ppb), todos los cuales tienen debe realizarse con sensibilidades y tolerancias específicas. Esto significa conseguir sensores bastante sensibles que también estén calibrados. [Ryan] encontró una empresa llamada Spec Sensors que vende sensores casi perfectos para este propósito.

Con los módulos de sensor de potencia ultrabaja (ULPSM) de Spec Sensor para ozono, dióxido de nitrógeno, monóxido de carbono y dióxido de azufre, BME280 para temperatura del aire, presión y humedad relativa, así como el contador de partículas láser Plantower PMS5003 y ADS1115 ADC, se creó el paquete que combinan muy bien con una placa NodeMCU basada en ESP8266, lo que la convierte en una forma conveniente de leer estos sensores. El costo total de la lista de materiales por única vez es de aproximadamente $ 250.

Los datos resultantes son legibles y el AQI calculado por ellos, dando los resultados deseados. Origen [Ryan] planeó llevar este paquete de sensores para viajar por Los Ángeles, para obtener más datos de AQI de los que la EPA proporciona actualmente, pero con el tiempo necesario para que los sensores se estabilicen y las lecturas promedio (1 hora), tomaría mucho tiempo obtener el lecturas a través de un área grande.

Idealmente, muchos de estos nodos deberían instalarse en el área, pero esto sería bastante costoso, lo que aumenta [Ryan] la cuestión de cómo se podría llevar esto al nivel del proyecto de ciencia ciudadana sobre la calidad del aire en la región de Los Ángeles. Deje sus pensamientos y algunos consejos en los comentarios.

  • Chris dice:

    Airbeam es un proyecto de código completamente abierto que pasó por Kickstarter y desarrolló una mejor versión de sí mismo. Mirar

    • ¿Qué otra cosa? dice:

      Parece usar solo el detector PM2.5, que se puede comprar en alex por $ 10

      • Jonathan Self dice:

        El rayo aéreo más nuevo utiliza Shinyei PPD60PV-T2. La última vez que consulté con ellos sobre el precio, lo vendieron por la friolera de $ 249.99 por alguna razón loca, probablemente porque tenían su PPD71 más nuevo. Lo sé porque trabajé con un grupo local aquí en Birmingham, Alabama, para construir una unidad que terminó con el sensor Honeywell HPMA115S0 más nuevo. Los sensores del sistema láser son mucho más precisos que su detector óptico LED infrarrojo estándar, y el Shinyei PPD60PV-T2 y Honeywell HPMA115S0 son detectores láser.

        • Ryan Kinnett dice:

          El sensor de partículas PMS5003 utilizado en este proyecto se vende como un dispersor láser y se vende por $ 40 en Adafruit y más barato en otros lugares. La precisión y la estabilidad cumplen con los requisitos de mi proyecto. No se necesita un sensor más caro en mi conciencia.

  • Brandon dice:

    ¡Muy bien hecho!

  • c702448 dice:

    Cuando leí la descripción detallada de su procesamiento de señal y carga de datos, tengo la fuerte impresión de que de alguna manera le falta un amplificador diferencial y tiene muchos problemas para compensar. Los sensores entregan una referencia y una señal de sensor relativa a la referencia. Esta es una combinación hecha en el cielo para luego ingresar a un amplificador instrumental con una ganancia de, digamos, 50 y poner eso en el adc; en lugar de eso, está haciendo cosas locas, trabajando pero aún loca, para sortear los límites creados al dejar este paso. Buen proyecto, pero esto me parece muy extraño.

    • Ryan Kinnett dice:

      Eso es justo. En retrospectiva, claramente debería haber usado amplificadores instrumentales. Supuse que podía usar los ADC ADS1115 baratos en modo diferencial, pero resultaron tener una impedancia demasiado baja para las placas de sensores ULPSM y no dejé suficiente espacio en la placa de rendimiento para agregar etapas de búfer cerca de los sensores. así que asumí que intentaría acercarme a la aerolínea como se describe, y eso funciona bastante bien. Si diseño un PCB legítimo para este sistema, definitivamente incluirá amplificadores de instrumentos. Sin embargo, no creo que esto me quite la necesidad de realizar la pseudocalibración de la piel para evitar los costos de una calibración adecuada con gases de referencia.

      • Teodor dice:

        ¿Ha instalado los divisores de voltaje de 2x10k adicionales como se describe en image1.png aquí: https://github.com/SPEC-Sensors/ULPSM? Esto aumentará la corriente de salida y podría resolver el problema con la baja impedancia del ADS1115.

        • Ryan Kinnett dice:

          Hola de nuevo Teodor. También ha publicado en la página de un proyecto, pero también responderé aquí para todos los interesados. Spec Sensors desaconsejó explícitamente ese enfoque, aunque no me quedó claro por qué. Experimenté con esto brevemente y descubrí que no estabilizaba notablemente la señal Vref ni mejoraba la medición de la diferencia, pero aún no había desarrollado un esquema de promedio adecuado o compensación de temperatura en el software, por lo que no estoy seguro de que las resistencias en paralelo no lo hicieran. no ayuda. Si voy a reconstruir este circuito, usaré amplificadores de instrumentos entre las placas de sensores de gas y los ADC.

  • algún chico dice:

    Gracias por este artículo. No conocía al fabricante de este sensor.
    El sensor de CO analógico cuesta $ 50, pero probar cientos de µV con una compensación de 1.5V no es fácil. Hay un módulo con salida digital por $ 75, pero algo anda mal:
    precisión del módulo analógico: precisión del módulo digital: 15%
    ¿Falta un punto?
    analógico: https://www.spec-sensors.com/wp-content/uploads/2016/10/ULPSM-CO-968-001.pdf
    digital: https://www.spec-sensors.com/wp-content/uploads/2017/01/DGS-CO-968-034.pdf
    No tan barato como Ali y sus amigos, pero con una hoja de datos y una fabricación decentes.

    • Ryan Kinnett dice:

      Creo que esto es un poco semántico. Para la placa digital, los sensores Spec están vinculados para describir la precisión de una sola lectura de salida, limitada al procesamiento a bordo, mientras que la precisión citada para la placa analógica es algo teórica; se supone que la placa está alojada en un sistema ADC de calidad y está calibrada en el sistema con filtrado de paso bajo analógico y / o digital y temperatura de compensación digital.

      Me comuniqué con Spec-Sensors con casi la misma pregunta sobre por qué la diferencia en la precisión y cómo puedo lograr una precisión de 10ppb o mejor. Recomendaron específicamente usar el módulo ULPSM con un ADC de mayor resolución que el de 12 bits en las placas DGS y calibrar un sistema. Usan ADC de 24 bits en sus proyectos de calidad del aire no listados, con compensación de temperatura y unos minutos de promedio ponderado en el tiempo, y usan gases calibrados para recalibrar el sistema integrado. No tengo ninguna intención de invertir en gases de ajuste a menos que me comprometa con la producción completa, lo cual es poco probable, por lo que hago la pseudocalibración de la piel para que mis números sean muy similares a los de la estación de la EPA más cercana.

  • Jonathan Self dice:

    ¡Gracias por este artículo Maya! Estas pequeñas unidades son tan buenas para la ciencia ciudadana y marcan una gran diferencia en la lucha contra la contaminación industrial y cuanta más gente participe en su desarrollo, ¡mejor!

  • Syahril Sobirin Mahyuddin dice:

    ¿Puedes compartir conmigo el esquema y el código?

Isabella Ortiz
Isabella Ortiz

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