Adafruit қауырсынымен Pimoroni Enviro+ FeatherWing пайдалану NRF52840 Express: 8 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Pimoroni Enviro+ FeatherWing - бұл сенсорларға толы тақта, Adafruit Feather тақталар сериясымен жұмыс жасауға арналған. Бұл қоршаған ортаны бақылауға, атмосфераның ластануына және деректерді жинауға қызығушылық танытқандар үшін бастау үшін пайдалы орын. Оның ерекшеліктері:

• Bosch BME280 - температура, қысым, ылғалдылық сенсоры;
• Lite-On LTR-559-жарық пен жақындық сенсоры;
• SensorTech MiCS -6814 - тотықтырғыш газдар, тотықсыздандырғыш газдар мен аммиак сенсоры;
• Аналогты микрофон - шудың ластануын өлшеу;
• Plantower PMS5003 бөлшектер датчигінің қосқышы (жинаққа кірмейді).

MiCS-6814 металл оксиді датчиктерінің үштігіне газдарды тотықтыратын сирек кездесетін сенсор кіреді. Бұл азот диоксидіне (NO2) сезімталдығы үшін пайдалы, ол қалаларда және ірі жолдардың жанында жиі ластаушы болып табылады.

Пиморони Адафрутты ұсынады

• Қауырсынды M4 Express (120 МГц, 192 кБ жиілік) немесе
• Қауырсын nRF52840 Express (64 МГц, 256 кБ жиілік коэффициенті).

Бұл нұсқаулық үшін nRF52840 таңдалды, себебі ол Bluetooth төмен энергияны (BLE) қолдайды, бұл тақтаға деректерді басқа құрылғыға жіберуге мүмкіндік береді.

Feather және FeatherWing екеуі де бекітілмеген ерлер тақырыптарымен келеді. Тақталарды жинау үшін әйел тақырыптары қажет. Бұл нұсқаулықта мамық тақтасын қосымша датчиктермен эксперимент жүргізуді жеңілдететін тақтаға енгізуге мүмкіндік беретін «жиналмалы тақырыптар» қолданылуы көрсетілген. Тақырыптарды тақталарға дәнекерлеу керек, бірақ бұл өте қарапайым.

Enviro+ FeatherWing немере ағасымен салыстырғанда Raspberry Pi үшін Enviro+ ауа сапасының айырмашылығы бар. FeatherWing нұсқасы 5 В-тан төмен кернеумен жұмыс істеуге арналған сияқты, 3.7V-4.3V шығаратын бір литий полимерлі (LiPo) батареяны пайдалануға мүмкіндік береді. Қосымша PMS5003 үшін 5В қамтамасыз ететін DC-DC түрлендіргіші бар және ол төменгі кернеулермен күресу үшін MiCS-6814 ішкі жылытқыштарына жеке қуат бере алады.

Негізгі суретте PMS5003 -тен PM2.5 және PM10 деректерін көрсететін Enviro+ FeatherWing бейнеленген. Аққу Вестас матчы шамды жағу жоспарының жартысында өтті.

Екінші мақалада көмірқышқыл газының деңгейін Pimoroni Enviro+ FeatherWing және Adafruit SCD-30 көмегімен суреттеу қарастырылады.

Жабдықтар:

• Pimoroni Enviro+ FeatherWing - Пиморони | Adafruit - (Raspberry Pi үшін тағы бір ұқсас тақта бар)
• Adafruit nRF52840 Қауырсын Экспресс - Пиморони | Адафрут
• Қауырсынға жиналатын тақырыптар - Пиморони | Adafruit - қалыпты әйел тақырыптары немесе FeatherWing дублер/триплерін де қолдануға болады
• Дәнекер
• Қосымша: Plantower PMS5003 бөлшектер датчигі - Pimoroni | Адафрут

1 -қадам: жүктеушіні жаңарту

Қауырсынды тақтаны дәнекерлеу алдында оны USB арқылы компьютерге қосу арқылы тексеруге болады. Бұл жүктеушіні тексеру үшін пайдалы уақыт - ескі нұсқалар Windows -те түсініксіз, бірақ зиянсыз қателерді тудыруы мүмкін.

Қауырсындарды қалпына келтіру түймесін екі рет басу FTHR840BOOT деп аталатын дискіні негізгі компьютерге ұсынуға әкеледі. Нұсқаны тексеру үшін INFO_UF2. TXT деп аталатын файлды ашуға болады, төмендегі мысалда 0.2.6 нұсқасын көрсететін мазмұн көрсетілген:

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

Үлгі: Adafruit Feather nRF52840 Express Board-ID: NRF52-Bluefruit-v0 Жүктеуші: s140 6.1.1 Күні: 21 желтоқсан 2018 ж.

0.2.9 дейінгі нұсқалар жоғарыда аталған қатеден зардап шегеді. Жаңарту процесі Adafruit Learn: Adafruit nRF52840 қауырсынымен таныстыруда: жүктеушіні жаңарту және Adafruit форумдарында талқыланған: Windows қателері CircuitPython UF2 -ні FTHR840BOOT -қа көшіреді.

2 -қадам: Тақырыптарды дәнекерлеу

Enviro+ FeatherWing үшін еркек тақырыптары бекітілуі керек, ал қауырсынға жиналатын әйел тақырыптары бекітілуі керек.

Дәнекерлеу кезінде түйреуіштерді дұрыс орынға қоюдың кең таралған әдісі - оларды тақтаға салу. Бұл FeatherWing -пен абай болу қажет, себебі астыңғы жағындағы пикоблэйд қосқышы үстіңгі жағындағы пластикалық аралықтардан жоғары. Бұл тақтаны байқаусыз бұрышқа дәнекерлеуге әкелуі мүмкін. Жоғарыдағы суретте бұрышы көрсетілген. Бұл тақырыптарды тақтадан 2-3 мм (0,1 дюйм) біркелкі көтеру арқылы оңай шешіледі.

Қабаттасатын әйел тақырыптары тақтаға перпендикуляр болуы керек. Бұған оларды тегіс бетке қойып, мамық тақтасының оларға мықтап басылуын қамтамасыз ету арқылы қол жеткізуге болады. Жоғарыдағы суретте қарындашқа салмақ түсіретін көмекші қолмен қарындашпен қысым жасалатынын көрсетеді. Кейбір қосалқы тақырыптар аралықты сақтауға қосымша көмек көрсетеді.

MiCS-6814 мәліметтер кестесінде былай делінген:

Датчик сезімтал қабаттың улануын болдырмау үшін жоғары концентрациялы органикалық еріткіштерге, силикон буларына немесе темекі түтініне бейтарап атмосферада дәнекерленуі тиіс.

Газ сенсорын жабатын маскировка таспасының кішкене бөлігі - дәнекерлеу мен ағынды тазалау кезінде сақтық шарасы. Сонымен қатар, экранды қорғағышты үтікпен дәнекерлеуден болатын ағынның сөзсіз ұсақ шашырауымен күресу үшін осы кезеңде қалдыруға болады. Микрофон кез келген ағынды тазалау кезінде маска таспасымен қорғаудан пайда көреді.

Түйреуіштердің ұзын қатарларын нан тақтасынан немесе басқа розеткадан шығарғанда оңай бүгуге болады. Тақтаны бір ұшынан жоғары көтермеу үшін абай болыңыз.

Adafruit -те дәнекерлеудің үстіңгі тақталары туралы нұсқаулық бар, Пиморониде тақырыптарды қамтитын жалпы дәнекерлеу нұсқаулығы бар және YouTube -те тақырыптарды ұқсас стиль тақтасына қалай дәнекерлеу керектігін көрсететін жақсы бейне бар, GurgleApps: Raspberry Pi Pico жаңарту нөмірі1 - Snazzy Header Pins!

3 -қадам: CircuitPython және аралас плоттердің үлгісін орнату

Егер сіз CircuitPython -мен таныс болмасаңыз, онда алдымен CircuitPython -қа қош келдіңіз нұсқаулығын оқыған жөн.

Төмендегі орнату қадамдары pimoroni / EnviroPlus-FeatherWing README-ге және CircuitPython 6.x-ке сәйкес келетін кітапханасы бар Жұмысты бастау нұсқаулығына негізделген.

1. CircuitPython -дің соңғы нұсқасын (2020 жылдың желтоқсанында 6.0.0) https://circuitpython.org/ сайтынан орнатыңыз - бұл процесс CircuitPython for Feather nRF52840 -те сипатталған.
2. USB арқылы сериялық консольге қосылу арқылы орнатуды тексеріңіз. REPL шақыруы нұсқаны көрсетеді. Сондай -ақ, нұсқаны CIRCUITPY дискідегі boot_out.txt тексеру арқылы тексеруге болады.

3. Бұл кітапханаларды https://circuitpython.org/libraries бумасынан CIRCUITPY бойынша lib каталогына орнатыңыз:

   1. adafruit_bus_device
   2. adafruit_bme280 (adafruit_bmp280 емес)
   3. adafruit_st7735r (adafruit_st7735 емес)
   4. adafruit_display_text

4. Бұл кітапханаларды GiHub: pimoroni/EnviroPlus-FeatherWing: EnviroPlus-FeatherWing-1.0.zip файлынан CIRCUITPY бойынша lib каталогына орнатыңыз:

   1. i2cdevice (Adafruit i2c_device кітапханасымен шатастырмау керек)
   2. pimoroni_envirowing
   3. 559
   4. pimoroni_phizical_ қауырсын түйреуіштері
   5. 5003
   6. Бұл жерден pimoroni_circuitpython_adapter орнатпаңыз
5. _Init_.py файлын CIRCUITPY -де жаңадан құрылған lib/pimoroni_circuitpython_adapter каталогына жүктеу арқылы Pimoroni CircuitPython адаптерінің соңғы кітапханасын орнатыңыз.
6. Plotters_combined.py сайтындағы сілтемені сақтау … түймесін басу арқылы біріктірілген плоттер үлгісін CIRCUITPY бағдарламасына жүктеңіз.
7. CIRCUITPY бойынша кез келген қолданыстағы code.py файлының атын өзгертіңіз немесе жойыңыз, содан кейін plotters_combined.py атауын code.py деп өзгертіңіз. Бұл файл CircuitPython интерпретаторы іске қосылғанда немесе қайта жүктелгенде іске қосылады.

Бұл нұсқаулық үшін келесі нұсқалар пайдаланылды:

• CircuitPython 6.0.0
• CircuitPython кітапханасы бумасы adafruit-circuitpython-bundle-6.x-mpy-20201208.zip
• EnviroPlus-FeatherWing кітапханасы 1.0 нұсқасы
• pimoroni_circuitpython_adapter кітапханасы 9 желтоқсан-2020 f062036

4 -қадам: Біріккен плоттер

Біріктірілген плоттердің төрт экраны бар:

1. Дыбыс пен Жарық.
2. PM2.5 және PM10.
3. Температура, ылғалдылық және қысым.
4. OX, ҚЫЗЫЛ және NH3.

Бөлшектер (PM) экраны Plantower PMS5003 қосылған кезде ғана пайда болады. Бағдарлама басында оның болуын тексереді және егер ол қосылмаған болса, бұл ақпараттық хабарламаны басып шығарады:

PMS5003 оқу күту уақыты: кадр байтының басы оқылмады

Сізде бөлшектерді тіркеусіз жалғасатын pms5003 байланысы жоқ шығар

Сюжеттер интервалы бағдарламаның жоғарғы жағында 540 секундқа орнатылады. Бұл сюжеттің жылдамдығын бақылау үшін реттелуі мүмкін.

5 -қадам: Enviro+ FeatherWing түйреуіштері

Enviro+ FeatherWing көптеген қауырсын түйреуіштерін қолданады. Төмендегілер қолданылады, жақша ішіндегі атаулар Пиморонның атау схемасынан алынған:

• A0 (pin5) - MiCS6814 аммиак газ датчигі
• A1 (pin6) - MiCS8614 төмендететін газ сенсоры
• A2 (pin7) - MiCS6814 тотықтырғыш газ сенсоры
• A3 (pin8) - аналогты микрофон
• A4 (pin9) - MiCS6814 қосу
• D5 (pin19) - SPI шинасы экранының командасы
• D6 (pin20) - SPI шинасы экранының чипін таңдау
• D9 (pin21) - артқы жарық (PWM)
• D10 (pin22) - PMS5003 қосу
• D11 (pin23) - PMS5003 қалпына келтіру
• D12 (pin24) - LTR -559 үзілуі (CircuitPython кітапханасында қолдау көрсетілмейді)
• SCK (pin11) - SPI шинасы
• MO (pin12) - SPI автобус шебері құлды шығарады
• MI (pin13) - SPI автобус шебері құлдықта
• RX (pin14) - PMS5003 жіберу (Feather арқылы қабылдау)
• TX (pin15) - PMS5003 қабылдау (қауырсыннан жіберу)
• SCL (pin18) - I2C сағаты
• SDA (түйреуіш 17) - I2C деректері

Бұл A5, D2/DFU және D13 пайдалануға тегін қалдырады.

6 -қадам: Қуатты тұтыну

LiPo аккумуляторы қосылған және қайта зарядталған болса да, тұтынылатын қуат USB сипаттамасында жақсы. Пайдалану батарея қуатына көшуді жоспарлау үшін маңызды. Токтың шамалы шамалы өлшемдері:

• 100мА бос, артқы жарығы өшірулі;
• 100мА плоттер жұмыс істейді, артқы жарығы төмен;
• 120мА плоттер жүгіреді, артқы жарығы жоғары.

Plantower PMS5003 мәліметтер кестесінде ток 100мА -дан аз екенін көрсетеді, бұл жоғарыда көрсетілген сандарға қосымша болады. Enviro+ FeatherWing жүйесінде DC-DC түрлендіргішті қолдану бұл санды сәл арттыруы мүмкін.

Feather nRF52840 Express тақтасында NeoPixel (RGB светодиоды) бар, бірақ бағдарламаның күйінің индикаторы ретінде оның әдепкі бойынша жарықтық деңгейі тұтынуға аз ғана мөлшерді қосады. Feather тақтасының өзі 10 мА -дан төмен, FeatherWing - бұл қуатты ашатын тақта.

7 -қадам: Plantower PMS5003 ерекше зат датчигін қосу

Met One Instruments BAM 1020 - бұл қалалардағы бөлшектерді өлшейтін бүкіл әлем бойынша жиі кездесетін көрініс. Қол жетімді қондырғылардың кең ауқымы бар және Enviro+ FeatherWing қондырғысы Plantower PMS5003 бөлшектер датчигінің қосқышымен бірге келеді.

Бұл сенсорға арналған Pimoroni кітапханасының коды осал болып көрінеді. Қарапайым және жылдам жетілдіру - бұл бағдарламадағы ерекшеліктерді анықтау. Plotters_combined.py бағдарламасын жоғарыдан қосу арқылы жақсартуға болады:

pimoroni_pms5003 импорттау

Және бұл жолды негізгі циклде ауыстыру

# оқулар алыңыз

pms_reading = pms5003.read ()

бар:

# оқулар алыңыз

көріңіз: pms_reading = pms5003.read () pimoroni_pms5003 қоспағанда. ChecksumMismatchError: басып шығару («бақылау сомасы қатесі»)

8 -қадам: Әрі қарай жүріңіз

Enviro+ FeatherWing іске қосылғаннан кейін зерттеуге болатын бірнеше аймақ бар.

• Сыртқы температура сенсорын қосу. BME280 температура сенсоры ішкі жылытуға да, жақын орналасқан компоненттерден де қыздыруға жатады және басқа BME280 датчиктерін калибрлеуге арналған. Ауа температурасын шамамен өлшеу үшін мәнді өңдеуге болады, бірақ қол жетімді, жоғары сыртқы опциялар көп.
• Сенсорларды калибрлеу. Қысым ауа райы бақылауларын немесе қысқа мерзімді болжамдарды қолдану арқылы оңай болады (олар 0 фут амсл болады), қалғандары қиын.
• PMS5003 шығысын салыстырмалы ылғалдылыққа түзету. Формула EPA PDF -тің 8 -бетінде ұсынылған: PurpleAir PM2.5 АҚШ -тың түтін оқиғалары кезіндегі түзету және өнімділігі 4/2020
• Сенсорлық деректерді Bluetooth Low Energy арқылы басқа құрылғыларға тарату үшін код қосу.
• Қуат шығынын қалай азайту керектігін зерттеу. Кейбір сенсорларда қосқыш желілер бар, олар датчиктерден қуатты өшіруі немесе төмен қуат режиміне қоюы мүмкін. Жылыту уақыты бар сенсорлар үшін мезгіл-мезгіл сынама алу практикалық болмауы мүмкін.
• Ішкі ауа ағыны және тікелей күн сәулесінен сақтық шаралары сақталған жағдайда сыртқа орнатуға арналған корпусты сатып алу, бейімдеу немесе жасау. SensorTech MiCS-6814 газ сенсоры тұрақты, төмен жылдамдықтағы ауа ағынымен жақсы жұмыс істейді.
• Ауа райының жер бетіндегі ластануға қалай әсер ететінін зерттеу. Нұсқау: инверсиялар маңызды.
• Батарея қуаты немесе күн батареясына айналдыру. Күн энергиясы фотоэлектрлік күн панелін қосудан гөрі қиынырақ, Adafruit Learn: USB, DC және күн липолды зарядтағышындағы Дизайн жазбалары бөлімін қараңыз.
• Озон (О3) және күкірт диоксиді (SO2) немесе көмірқышқыл газы (СО2) сияқты парниктік газдар сияқты жалпы ластаушы заттарды өлшеу үшін басқа датчиктерді қосу. Бірнеше датчиктер «eCO2» өлшейді және атмосфералық СО2 өлшеуге жарамайды. Adafruit енді STEMMA QT i2c коннекторлары бар тақтада Sensirion SCD-30 NDIR CO2 сенсорының жоғары бағасын сатады.
• Егер сіз Wi-Fi арқылы Интернет арқылы деректерді жіберуді зерттегіңіз келсе, онда ESP32-S2 микроконтроллері бар FeatherS2 тақтасы Enviro+ FeatherWing-пен үйлесімді болып көрінеді. ESP32-S2 аналогымен цифрлық түрлендіргіштерге (ADC) қатысты проблемалық шектеулер бар, бұл газ датчиктерін дұрыс өлшеуге кедергі келтіреді. Қосымша ақпарат алу үшін Adafruit форумдарын қараңыз: Қауырсынды ADC салыстыруы 2.6V шектеулі ESP32-S2.

Қатысты жобалар:

• Adafruit үйреніңіз: жанғыш газ датчиктерімен салыстыру және тәжірибе
• Adafruit үйреніңіз: TMP36 температура сенсоры

Қосымша оқу:

• Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының (ДДҰ) атмосфералық ауаны ластау жөніндегі нұсқаулықтары
• Британдық өкпе қоры - ауа сапасы (PM2.5 және NO2)
• Breathe London-қазіргі уақытта Clarity Node-S қолданатын, Лондондағы ауа сапасының желісін «қол жетімді, кез келген адамға ауа сапасының сенсорларымен» толықтыратын желі.
• Дүниежүзілік ауа сапасының индексі - картаның көрінісі мен тарихи деректері бар әр түрлі көздерден деректерді жинайды.
• Атмосфера журналы: Тұрғын үй пештерінің үй ішіндегі ауаның ластануы: Нақты пайдалану кезінде үйлерге бөлшектердің түсуін зерттеу - бұл Raspberry Pi нұсқасында Enviro+ тақтасын пайдаланады.
• Заңнама: 2010 ж. Ауа сапасының стандарттары туралы ереже (Ұлыбритания)
• Pimoroni блогы: Жылдың ең ластанған түні (Ұлыбританияда)
• Экономист: Түн ортасы аспаны - Польшаның үйді көмірмен жылытуы кеңінен ластануды тудырады (2021 ж. Қаңтар)
• Би -Би -Си жаңалықтары: Трафик шуы әнші құстардың қабілетін нашарлатады (шудың ластануы)
• Бөлшектелген заттардың сенсорлық кітапханасындағы бағдарламалық қамтамасыз ету қателері - PMS5003 сериялық хаттамасын сенімді түрде талдауға қажет күтімге қарау.