Pimoroni Enviro+ FeatherWing With Adafruit Feather NRF52840 ექსპრესი: 8 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

Pimoroni Enviro+ FeatherWing არის სენსორებით სავსე დაფა, რომელიც შექმნილია Adafruit Feather სერიის დაფებთან მუშაობისთვის. ეს არის სასარგებლო ადგილი დასაწყებად ყველასთვის, ვინც დაინტერესებულია გარემოს მონიტორინგით, ატმოსფერული დაბინძურებითა და მონაცემების მოპოვებით. მას ახასიათებს:

• Bosch BME280 - ტემპერატურის, წნევის, ტენიანობის სენსორი;
• Lite-On LTR-559-სინათლისა და სიახლოვის სენსორი;
• SensorTech MiCS -6814 - ჟანგვის აირები, გაზების შემცირება და ამიაკის სენსორი;
• ანალოგური მიკროფონი - ხმაურის დაბინძურების გაზომვა;
• Plantower PMS5003 ნაწილაკების ნაწილის სენსორის კონექტორი (არ შედის).

ლითონის ოქსიდის სენსორების ტრიო MiCS-6814 მოიცავს ნაკლებად გავრცელებულ სენსორს ჟანგვის გაზებისათვის. ეს სასარგებლოა აზოტის დიოქსიდისადმი მისი მგრძნობელობის გამო (NO2), დამაბინძურებელი, რომელიც გავრცელებულია ქალაქებში და დიდ გზებზე.

პიმორონი გირჩევთ ადაფრუტს

• ბუმბული M4 Express (120MHz, 192kB RAM) ან
• ბუმბული nRF52840 ექსპრესი (64 MHz, 256 კბ ვერძი).

NRF52840 შეირჩა ამ სახელმძღვანელოსთვის, რადგან ის მხარს უჭერს Bluetooth Low Energy (BLE) - ს, რომელიც აძლევს დაფას მონაცემების სხვა მოწყობილობაზე გაგზავნის პოტენციალს.

ბუმბული და ბუმბული ფრთას ორივე გააჩნია შეუსაბამო მამრობითი სათაურებით. ქალთა სათაურები საჭიროა დაფების დასალაგებლად. ეს სახელმძღვანელო გვიჩვენებს "სათაურების დაწყობის" გამოყენებას, რაც საშუალებას აძლევს ბუმბულის დაფას ასევე ჩასვათ დაფაზე, რაც აადვილებს ექსპერიმენტებს დამატებითი სენსორებით. სათაურები უნდა იყოს გაბმული დაფებზე, მაგრამ ეს გონივრულად მარტივია.

Enviro+ FeatherWing– ს აქვს ერთი დახვეწილი განსხვავება მის ბიძაშვილთან შედარებით, Enviro+ Air Quality for Raspberry Pi. როგორც ჩანს, FeatherWing ვერსია შექმნილია 5 ვ-ზე დაბალ ძაბვებთან მუშაობისთვის, რაც საშუალებას იძლევა გამოიყენოს ერთი ლითიუმის პოლიმერული (LiPo) ბატარეა, რომელიც აწარმოებს 3.7V-4.3V. მას აქვს DC-DC გადამყვანი, რომ უზრუნველყოს 5V დამატებითი PMS5003– ისთვის და მას შეუძლია MiCS-6814 შიდა გამათბობლებს ინდივიდუალურად გაუმკლავდეს ამ ქვედა ძაბვებს.

მთავარ სურათზე ნაჩვენებია Enviro+ FeatherWing, რომელიც აჩვენებს PM2.5 და PM10 მონაცემებს PMS5003– დან. გედ ვესტასის მატჩი სანთლის სანთლის ნაკვეთის ნახევარში დასრულდა.

მეორე სტატია მოიცავს ნახშირორჟანგის დონის დადგენას Pimoroni Enviro+ FeatherWing და Adafruit SCD-30.

მასალები:

• Pimoroni Enviro+ FeatherWing - Pimoroni | ადაფრუტი - (სხვა მსგავსი დაფა არსებობს ჟოლოსთვის)
• Adafruit nRF52840 ბუმბულის ექსპრესი - პიმორონი | ადაფრუტი
• ბუმბულის დასტა სათაურები - პიმორონი | ადაფრუტი - ჩვეულებრივი ქალი თავსაბურავები ან FeatherWing ორმაგი/სამმაგი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას
• Solder
• სურვილისამებრ: Plantower PMS5003 ნაწილაკების სენსორი - Pimoroni | ადაფრუტი

ნაბიჯი 1: ჩატვირთვის განახლება

ბუმბულის დაფის შემოწმება შესაძლებელია სანამ ის შედუღდება კომპიუტერთან USB- ის გამოყენებით. ეს არის სასარგებლო დრო ჩატვირთვის ჩამტვირთავის შესამოწმებლად - ძველ ვერსიებს Windows– ზე შეიძლება მოჰყვეს დამაბნეველი, მაგრამ უვნებელი შეცდომები.

ბუმბულის გადატვირთვის ღილაკზე ორჯერ დაწკაპუნება იწვევს დისკის სახელწოდებით FTHR840BOOT მასპინძელ კომპიუტერს წარდგენას. ფაილის სახელწოდებით INFO_UF2. TXT შეიძლება გაიხსნას ვერსიის შესამოწმებლად, ქვემოთ მოყვანილი მაგალითი გვიჩვენებს შინაარსს, რომელიც მიუთითებს ვერსიას 0.2.6:

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

მოდელი: Adafruit Feather nRF52840 Express Board-ID: NRF52-Bluefruit-v0 ჩამტვირთავი: s140 6.1.1 თარიღი: 21 დეკემბერი 2018

0.2.9 ვერსიამდე ვერსიები განიცდიან ზემოაღნიშნულ შეცდომას. ოდნავ მოუსვენრად განახლების პროცესი აღწერილია Adafruit Learn: გაცნობა Adafruit nRF52840 Feather: Update Bootloader და განხილული Adafruit ფორუმებში: Windows შეცდომები დააკოპირეთ CircuitPython UF2 to FTHR840BOOT.

ნაბიჯი 2: სათაურების შედუღება

Enviro+ FeatherWing– ს სჭირდება მისი მამრობითი სათაურები, ხოლო ბუმბულს სჭირდება მდედრობითი სათაურები.

შედუღების დროს ქინძისთავების სწორ მდგომარეობაში განთავსების ჩვეულებრივი ტექნიკაა მათი შეტანა პურის დაფაზე. გარკვეული სიფრთხილეა საჭირო FeatherWing– ით, რადგან პიკობლედის კონექტორი ქვედა მხარეს უფრო მაღალია, ვიდრე სათაურის პლასტმასის შუალედი. ამან შეიძლება გამოიწვიოს დაფის უნებლიედ შედუღება კუთხეზე. ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს კუთხეს. ეს მარტივად მოგვარდება სათაურის ერთგვაროვანი ამაღლებით პურის დაფაზე 2-3 მმ (0.1 ინ).

დაწყობილი ქალი სათაურები უნდა იყოს დაფის პერპენდიკულარული. ამის მიღწევა შესაძლებელია მათ ბრტყელ ზედაპირზე განთავსებით და ბუმბულის დაფის მტკიცედ დაჭერით მათ წინააღმდეგ. ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს, თუ როგორ ხდება ზეწოლა ფანქრით, გადაღებული ხელით, რომელიც ხელს უწყობს ფანქარს წონას. ზოგიერთი სათადარიგო სათაური იძლევა დამატებით დახმარებას ინტერვალის შენარჩუნებაში.

MiCS-6814 მონაცემთა ცხრილში ნათქვამია:

სენსორი უნდა იყოს გაბერილი ნეიტრალურ ატმოსფეროში, შედუღების ნაკადის გარეშე. სენსორი არ უნდა ექვემდებარებოდეს ორგანული გამხსნელების, სილიკონის ორთქლების ან სიგარეტის კვამლის მაღალ კონცენტრაციას, რათა თავიდან იქნას აცილებული მგრძნობიარე ფენის მოწამვლა.

მცირე ზომის ნაჭერი, რომელიც დაფარავს გაზის სენსორს, არის გონივრული სიფრთხილე შედუღების და ნაკადის გაწმენდის დროს. ეკრანის დამცავი ასევე შეიძლება დარჩეს ამ ეტაპზე, რათა გაუმკლავდეს რკინით შედუღების ნაკადის გარდაუვალ პაწაწინა ნაკაწრებს. მიკროფონი ასევე სარგებლობს ნიღბის დაცვით ნებისმიერი ნაკადის გაწმენდის დროს.

ქინძისთავების გრძელი რიგები ადვილად მოხრილია პურის დაფაზე ან სხვა ბუდედან ამოღებისას. იზრუნეთ, რომ თავიდან აიცილოთ დაფის ერთ ბოლოში გადახრა.

Adafruit– ს აქვს სახელმძღვანელო შედუღების სათაურების შედუღების შესახებ, Pimoroni– ს აქვს ზოგადი შედუღების სახელმძღვანელო, რომელიც მოიცავს სათაურებს და არის კარგი ვიდეო YouTube– ზე, სადაც ნაჩვენებია, თუ როგორ უნდა შეაერთოთ სათაურები მსგავსი სტილის დაფაზე, GurgleApps: Raspberry Pi Pico Upgrade Number1 - Snazzy Header Pins!

ნაბიჯი 3: CircuitPython და Combined Plotter მაგალითი

თუ თქვენ არ იცნობთ CircuitPython– ს, მაშინ ჯერ უნდა წაიკითხოთ Welcome to CircuitPython– ის სახელმძღვანელო.

ქვემოთ მოყვანილი ინსტალაციის ნაბიჯები ემყარება pimoroni / EnviroPlus-FeatherWing README და სახელმძღვანელოს Getting Started სახელმძღვანელოს მოგვიანებით ბიბლიოთეკით, რათა უზრუნველყოს CircuitPython 6.x.

1. დააინსტალირეთ CircuitPython– ის უახლესი ვერსია (6.0.0 2020 წლის დეკემბერში) https://circuitpython.org/– დან - ეს პროცესი აღწერილია CircuitPython for Feather nRF52840– ში.
2. დაადასტურეთ ინსტალაცია სერიულ კონსოლთან USB- ით დაკავშირების გზით. REPL მოთხოვნა აჩვენებს ვერსიას. ვერსიის შემოწმება ასევე შესაძლებელია boot_out.txt– ის შემოწმებით CIRCUITPY დისკზე.

3. დააინსტალირეთ ეს ბიბლიოთეკები პაკეტიდან https://circuitpython.org/libraries lib დირექტორიაში CIRCUITPY:

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

4. დააინსტალირეთ ეს ბიბლიოთეკები EnviroPlus-FeatherWing-1.0.zip ფაილიდან GiHub– დან: pimoroni/EnviroPlus-FeatherWing: 1.0 ვერსია lib დირექტორია CIRCUITPY– ში:

   1. i2cdevice (არ უნდა აგვერიოს Adafruit- ის i2c_device ბიბლიოთეკაში)
   2. პიმორონი_მოგლეჯილი
   3. pimoroni_ltr559
   4. pimoroni_physical_feather_pins
   5. pimoroni_pms5003
   6. არ დააინსტალიროთ pimoroni_circuitpython_adapter აქედან
5. დააინსტალირეთ უახლესი Pimoroni CircuitPython ადაპტერის ბიბლიოთეკა _init_.py ფაილის გადმოტვირთვით ახლად შექმნილ lib/pimoroni_circuitpython_adapter დირექტორიაში CIRCUITPY.
6. ჩამოტვირთეთ კომბინირებული პლოტერის მაგალითი პროგრამა CIRCUITPY– ზე ბმულის შენახვაზე დაჭერით… on plotters_combined.py
7. გადაარქვით სახელი ან წაშალეთ ნებისმიერი არსებული code.py ფაილი CIRCUITPY– ზე, შემდეგ გადაარქვით სახელი plotters_combined.py– ს code.py. ეს ფაილი გაშვებულია CircuitPython თარჯიმნის დაწყების ან გადატვირთვისას.

ამ სახელმძღვანელოს ვერსიები იყო:

• CircuitPython 6.0.0
• CircuitPython Library bundle adafruit-circuitpython-bundle-6.x-mpy-20201208.zip
• EnviroPlus-FeatherWing ბიბლიოთეკა ვერსია 1.0
• pimoroni_circuitpython_adapter ბიბლიოთეკა 9-დეკ -2020 f062036

ნაბიჯი 4: კომბინირებული შეთქმულება

კომბინირებულ პლოტერს აქვს ოთხი ეკრანი:

1. ხმა და სინათლე.
2. PM2.5 და PM10.
3. ტემპერატურა, წნევა და ტენიანობა.
4. OX, RED და NH3.

ნაწილაკების (PM) ეკრანი გამოჩნდება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ Plantower PMS5003 არის მიმაგრებული. პროგრამა ამოწმებს მის არსებობას დასაწყისში და ბეჭდავს ამ საინფორმაციო შეტყობინებას, თუ ის არ არის დაკავშირებული:

PMS5003 წაკითხვის ვადა: ვერ წაიკითხა ჩარჩო ბაიტის დასაწყისი

თქვენ ალბათ არ გაქვთ დაკავშირებული pms5003, რომელიც განაგრძობს ნაწილაკების მოცილების გარეშე

სიუჟეტის ინტერვალი პროგრამის ზედა ნაწილში არის 540 წამი. ეს შეიძლება მორგებული იყოს ნაკვეთის განაკვეთის გასაკონტროლებლად.

ნაბიჯი 5: Enviro+ FeatherWing Pins

Enviro+ FeatherWing იყენებს ბუმბულის ქინძისთავების დიდ რაოდენობას. შემდეგი გამოიყენება, ფრჩხილებში სახელები არის პიმორონის დასახელების სქემიდან:

• A0 (pin5) - MiCS6814 ამიაკის გაზის სენსორი
• A1 (pin6) - MiCS8614 შემცირების გაზის სენსორი
• A2 (pin7) - MiCS6814 ჟანგვის გაზის სენსორი
• A3 (pin8) - ანალოგური მიკროფონი
• A4 (pin9) - MiCS6814 ჩართვა
• D5 (pin19) - SPI ავტობუსის ეკრანის ბრძანება
• D6 (pin20) - SPI ავტობუსის ეკრანის ჩიპის შერჩევა
• D9 (pin21) - განათება (PWM)
• D10 (pin22) - PMS5003 ჩართვა
• D11 (pin23) - PMS5003 გადატვირთვა
• D12 (pin24) - LTR -559 შეწყვეტა (არ არის მხარდაჭერილი CircuitPython ბიბლიოთეკაში)
• SCK (pin11) - SPI ავტობუსის საათი
• MO (pin12) - SPI ავტობუსის ოსტატი მონა
• MI (pin13) - SPI ავტობუსის ოსტატი მონაში გარეთ
• RX (pin14) - PMS5003 გადაცემა (მიღება ბუმბულით)
• TX (pin15) - PMS5003 მიღება (გადაცემა ბუმბულიდან)
• SCL (pin18) - I2C საათი
• SDA (პინ 17) - I2C მონაცემები

ეს ტოვებს A5, D2/DFU და D13 უფასო გამოყენებას.

ნაბიჯი 6: ენერგიის მოხმარება

ენერგიის მოხმარება კარგად არის USB სპეციფიკაციის მაშინაც კი, თუ LiPo ბატარეა მიმაგრებულია და იტენება. გამოყენება უფრო აქტუალურია ბატარეის ენერგიაზე გადასვლის დაგეგმვისთვის. დინების რამდენიმე ძალიან სავარაუდო გაზომვაა:

• 100mA უსაქმური, უკანა შუქი გამორთული;
• 100 mA პლოტერი მუშაობს, უკანა განათება დაბალია;
• 120mA პლოტერი მუშაობს, განათება მაღალია.

Plantower PMS5003– ის მონაცემთა ცხრილში ნათქვამია, რომ დენი 100mA– ზე ნაკლებია, ეს იქნება დამატებით ზემოთ მოცემულ რიცხვებთან ერთად. Enviro+ FeatherWing– ზე DC-DC გადამყვანის გამოყენებამ შეიძლება ეს რიცხვი ოდნავ გაზარდოს.

Feather nRF52840 Express დაფას აქვს NeoPixel (RGB LED), მაგრამ სიკაშკაშის დონე მისი ნაგულისხმევი გამოყენებისათვის, როგორც პროგრამის მდგომარეობის მაჩვენებელი, მხოლოდ მცირე რაოდენობას მატებს მოხმარებას. ბუმბულის დაფა თავისთავად 10mA- ზე დაბალია, FeatherWing არის ძალაუფლების მშიერი დაფა.

ნაბიჯი 7: დაამატეთ Plantower PMS5003 განსაკუთრებული მატერიის სენსორი

Met One Instruments BAM 1020 ჩვეულებრივი მოვლენაა მთელ მსოფლიოში, რომელიც გაზომავს ნაწილაკებს ქალაქებში. არსებობს უფრო ხელმისაწვდომი მოწყობილობების ასორტიმენტი და Enviro+ FeatherWing მოყვება კონექტორი Plantower PMS5003 ნაწილაკების ნაწილის სენსორისთვის.

ამ სენსორის პიმორონის ბიბლიოთეკის კოდი ამჟამად მყიფეა. მარტივი და სწრაფი გაუმჯობესება არის გამონაკლისი პროგრამაში. Plotters_combined.py პროგრამის გაუმჯობესება შესაძლებელია ზემოდან დამატებით:

იმპორტი pimoroni_pms5003

და შეცვალეთ ეს ხაზი მთავარ მარყუჟში

# წაიკითხეთ

pms_reading = pms5003.read ()

თან:

# წაიკითხეთ

სცადეთ: pms_reading = pms5003.read () გარდა pimoroni_pms5003. ChecksumMismatchError: print ("checksum error")

ნაბიჯი 8: წინსვლა

არაერთი სფეროა შესასწავლი, როდესაც გაშვებული გაქვთ Enviro+ FeatherWing.

• გარე ტემპერატურის სენსორის დამატება. BME280– ში ტემპერატურის სენსორი ექვემდებარება როგორც შიდა გათბობას, ასევე ახლომდებარე კომპონენტების გათბობას და მიზნად ისახავს სხვა BME280 სენსორების დაკალიბრებას. ღირებულების დამუშავება შესაძლებელია ჰაერის ტემპერატურის სავარაუდო გაზომვისთვის, მაგრამ არსებობს უამრავი ხელმისაწვდომი, უმაღლესი გარე ვარიანტი.
• სენსორების დაკალიბრება. წნევა ადვილია ამინდის დაკვირვების ან მოკლევადიანი პროგნოზების გამოყენებით (ეს იქნება 0 ფუტი amsl), დანარჩენი რთულია.
• PMS5003 გამომავალი კორექტირება ფარდობითი ტენიანობისთვის. ფორმულა წარმოდგენილია PDF– ის მე –8 გვერდზე EPA– ზე: PurpleAir PM2.5 აშშ კორექცია და მოქმედება მოწევის დროს 4/2020
• კოდის დამატება სენსორის მონაცემების გადაცემისათვის Bluetooth Low Energy სხვა მოწყობილობებზე.
• გამოიკვლიეთ როგორ შეამციროთ ენერგიის მოხმარება. ზოგიერთ სენსორს აქვს ჩართვის ხაზები, ამან შეიძლება ამოიღოს ენერგია სენსორებიდან ან ჩააბაროს დაბალი ენერგიის რეჟიმში. გათბობის დროის მქონე სენსორებისთვის პერიოდულად შერჩევა არ შეიძლება იყოს პრაქტიკული.
• ყიდვა, ადაპტირება ან გარედან დამონტაჟებისთვის შესაფერისი გარსაცმის დამზადება ჰაერის საგულდაგულოდ შემუშავებული შიდა ნაკადებით და მზის პირდაპირი სხივების შესაბამისი სიფრთხილის ზომებით. SensorTech MiCS-6814 გაზის სენსორი საუკეთესოდ მუშაობს ჰაერის მუდმივი, დაბალი სიჩქარით.
• იმის შესწავლა, თუ როგორ მოქმედებს ამინდის პირობები დაბინძურებაზე მიწის დონეზე. მინიშნება: ინვერსიები მნიშვნელოვანია.
• ბატარეის ენერგიაზე ან მზის ენერგიაზე გადაყვანა ბატარეის ენერგიაზე. მზის ენერგია უფრო რთულია, ვიდრე უბრალოდ ფოტოელექტრული მზის პანელის დამატება, იხილეთ დიზაინის შენიშვნები განყოფილებაში Adafruit Learn: USB, DC & Solar Lipoly Charger.
• სხვა სენსორების დამატება საერთო დამაბინძურებლების გასაზომად, როგორიცაა ოზონი (O3) და გოგირდის დიოქსიდი (SO2) ან სათბურის გაზები, როგორიცაა ნახშირორჟანგი (CO2). რამდენიმე სენსორი გაზომავს "eCO2" და არ არის შესაფერისი ატმოსფერული CO2 გაზომვისთვის. Adafruit ახლა ყიდის დიდი ღირებულების Sensirion SCD-30 NDIR CO2 სენსორს დაფაზე STEMMA QT i2c კონექტორებით.
• თუ გსურთ გამოიძიოთ მონაცემების ინტერნეტით გაგზავნა Wi-Fi გამოყენებით, მაშინ FeatherS2 დაფა ESP32-S2 მიკროკონტროლით, როგორც ჩანს, თავსებადია Enviro+ FeatherWing– თან. არსებობს პრობლემური შეზღუდვა ESP32-S2 ანალოგი ციფრულ გადამყვანებთან (ADC), რაც ხელს უშლის გაზის სენსორების სათანადო გაზომვას. იხილეთ ადაფრუტის ფორუმები: ბუმბულის ADC შედარება 2.6V შეზღუდული ESP32-S2 დამატებითი ინფორმაციისთვის.

დაკავშირებული პროექტები:

• Adafruit Learn: შედარება და ექსპერიმენტი აალებადი გაზის სენსორებთან
• Adafruit Learn: TMP36 ტემპერატურის სენსორი

შემდგომი კითხვა:

• ჯანმრთელობის მსოფლიო ორგანიზაციის (WHO) ჰაერის დაბინძურების გაიდლაინები
• ბრიტანული ფილტვის ფონდი - ჰაერის ხარისხი (PM2.5 და NO2)
• ისუნთქეთ ლონდონი-ქსელი, რომელიც ავსებს ლონდონის ჰაერის ხარისხის ქსელს „ხელმისაწვდომი, ადვილად ინსტალაციით და ვინმესთვის ჰაერის ხარისხის სენსორების შენარჩუნებით“, ამჟამად იყენებს Clarity Node-S.
• მსოფლიო ჰაერის ხარისხის ინდექსი - აგროვებს მონაცემებს მრავალი განსხვავებული წყაროდან რუქების ხედებითა და ისტორიული მონაცემებით.
• ატმოსფერული ჟურნალი: შიდა ჰაერის დაბინძურება საცხოვრებელი ღუმელებიდან: რეალურ სამყაროში სახლებში ნაწილაკების დატბორვის შესწავლა - ეს იყენებს Enviro+ დაფის ჟოლოს ვერსიას.
• კანონმდებლობა: ჰაერის ხარისხის სტანდარტების რეგულაციები 2010 (დიდი ბრიტანეთი)
• Pimoroni ბლოგი: წლის ყველაზე დაბინძურებული ღამე (დიდ ბრიტანეთში)
• ეკონომისტი: შუაღამის ცა - პოლონეთის ქვანახშირის სახლის გათბობა ქმნის ფართო დაბინძურებას (2021 წლის იანვარი)
• BBC News: მოძრაობის ხმაური აფერხებს მომღერალთა შესაძლებლობებს (ხმაურის დაბინძურება)
• პროგრამული უზრუნველყოფის შეცდომები ნაწილაკების მატერიალური ბიბლიოთეკაში - ყურადღება მიაქციეთ PMS5003 სერიული პროტოკოლის მძლავრ ანალიზს.