建立顯示室內(nèi)空氣質(zhì)素的空氣質(zhì)素監(jiān)測(cè)系統(tǒng)!

本項(xiàng)目為使用廉價(jià)組件的室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。家用室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀的售價(jià)為50美元，但大多數(shù)設(shè)備的價(jià)格都在100美元以上。本項(xiàng)目向您展示了如何構(gòu)建一個(gè)設(shè)備，該設(shè)備將根據(jù)室內(nèi)環(huán)境中存在的總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOCs)顯示室內(nèi)空氣質(zhì)量讀數(shù)。

BME680傳感器專(zhuān)為測(cè)量靜態(tài)室內(nèi)空氣質(zhì)量而設(shè)計(jì)，也可高度精確地測(cè)量氣壓變化。為了提高能見(jiàn)度，選擇了一個(gè)小的OLED。XIAO SAMD21的DAC、QT Touch和板載LED功能允許該項(xiàng)目在未來(lái)的版本中添加更多的交互功能。

本設(shè)計(jì)采用0.96英寸128x64 OLED顯示屏，傳感器和顯示屏均通過(guò)I2C連接到XIAO SAMD21上。

組件列表| DIY-AIQ項(xiàng)目

MCU: Seeed Studio XIAO SAMD21 (Seeeduino)

傳感器:BME680

屏幕：0.96“藍(lán)/黃128x64像素OLED

XIAO SAMD21單片機(jī)|價(jià)格小，功能大

Seeed Studio的XIAO SAMD21采用ARM Cortex M0+設(shè)計(jì)，具有“多個(gè)開(kāi)發(fā)接口：11個(gè)數(shù)字/模擬引腳，10個(gè)PWM引腳，1個(gè)DAC輸出，1個(gè)SWD Bonding pad接口，1個(gè)I2C接口，1個(gè)UART接口，1個(gè)SPI接口”。

XIAO SAMD21也有4個(gè)板載led !DAC， QT Touch和led的組合似乎非常適合將聲音，觸覺(jué)和視覺(jué)提示結(jié)合在一個(gè)負(fù)擔(dān)得起的包中的項(xiàng)目。進(jìn)入引導(dǎo)加載程序模式需要手動(dòng)縮短下圖中可見(jiàn)的兩個(gè)pad(上面鏈接中的指南)。

在使用更強(qiáng)大的XIAO ESP32-S芯片后，我選擇嘗試XIAO SAMD21，并欣賞整個(gè)XIAO陣容的功能范圍。

BME680傳感器- TVOCs和氣壓

博世BSEC算法測(cè)量揮發(fā)性有機(jī)化合物，根據(jù)uThing文檔中這篇文章中描述的“呼吸揮發(fā)性有機(jī)化合物”。靜態(tài)室內(nèi)空氣質(zhì)量指標(biāo)是基于TVOC水平博世文檔中指出，iaqAccuracy功能將在校準(zhǔn)后顯示“2”，但我還沒(méi)有看到這一點(diǎn)。調(diào)諧有這篇很棒的文章，其中有關(guān)于由于tvoc導(dǎo)致的室內(nèi)空氣質(zhì)量差的風(fēng)險(xiǎn)的進(jìn)一步信息。通風(fēng)是室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要組成部分，測(cè)量TVOC水平可以衡量暖通空調(diào)系統(tǒng)是否有效。

事實(shí)上，在校準(zhǔn)期后，iaaqaccuracy指標(biāo)并沒(méi)有顯示“2”，這導(dǎo)致這個(gè)帖子在Adafruit的論壇上陷入了一場(chǎng)小而活躍的火焰之戰(zhàn)。用戶snurt實(shí)際上指責(zé)Adafruit損壞了傳感器，并得到了適當(dāng)?shù)幕貞?yīng)。我的觀點(diǎn)是iaqAccuracy度量是有缺陷的，我計(jì)劃在博世論壇上發(fā)表這一觀點(diǎn)。

BME680傳感器提供高度精確的氣壓讀數(shù)，可用于創(chuàng)建天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)。自9月底以來(lái)，我一直在使用本教程中展示的DIY-IAQ監(jiān)視器，并且對(duì)其性能非常滿意。

網(wǎng)上有人批評(píng)該傳感器給出的溫度讀數(shù)比預(yù)期的高1攝氏度。雖然超出了本教程的范圍，但如果您希望在顯示讀數(shù)之前調(diào)整讀數(shù)，則似乎可以?xún)?yōu)化傳感器庫(kù)中的算法。

0.96英寸128x64 OLED顯示屏

我選擇了一個(gè)藍(lán)色/黃色像素的版本，任何版本都可以。這是一個(gè)相當(dāng)常見(jiàn)的4引腳I2C顯示器，制造商之間可能存在差異。我從亞馬遜采購(gòu)了這個(gè)項(xiàng)目的顯示器，每個(gè)單位成本不到3美元。我在這個(gè)Arduino項(xiàng)目中使用了Adafruit_SSD1306庫(kù)，它工作得很好。該庫(kù)中包含許多文件，這就是為什么repo代碼庫(kù)目前只包含sketch和bsech。

博世代碼和文檔的挑戰(zhàn)

我沒(méi)有充分考慮代碼許可就購(gòu)買(mǎi)了BME680傳感器。BSD-3-Clause許可證很好，因?yàn)橹灰谌魏伟l(fā)行版中包含大約40行的頭文件，它就是開(kāi)源的。

到這里查看博世Sensortec關(guān)于BME680的所有文檔和代碼，您需要簽署一份聲明。我的存儲(chǔ)庫(kù)包括bsech和兩個(gè)參考文檔。博世包括60pp的BSEC集成指南，作為zip文件的一部分，該文件描述了對(duì)傳感器的粒度控制和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示例。

匯編說(shuō)明|第一次構(gòu)建

DIY-IAQ監(jiān)視器的第一個(gè)構(gòu)建使用半面包板來(lái)容納XIAO SAMD21 MCU， BME680傳感器和0.96“128 × 64 OLED顯示器。如上所述，將XIAO的A4/A5引腳連接到BME680的SDA/SCL引腳。從面包板上的顯示器直接連接BME680的SDA/SCL引腳后面的SDA/SCL引腳。

將XIAO的GND和3v3引腳連接到面包板導(dǎo)軌上。將顯示器和傳感器的VCC和GND引腳連接到導(dǎo)軌上，以便它們由XIAO供電。將USB- c電纜插入XIAO，然后插入U(xiǎn)SB端口或移動(dòng)電源。初次使用時(shí)，BME680通過(guò)加熱傳感器48-72小時(shí)來(lái)校準(zhǔn)自身。校準(zhǔn)后，“iaqAccuracy”度量從“0”移動(dòng)到“1”大約5分鐘后，XIAO插入電源。

數(shù)據(jù)收集和其他功能

我現(xiàn)在正在學(xué)習(xí)MQTT，使用在線平臺(tái)記錄環(huán)境數(shù)據(jù)。我的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)小的功能列表，以改進(jìn)顯示并添加天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)。XIAO SAMD21可以作為DAC，為項(xiàng)目添加音頻功能。

當(dāng)我使用Anycubic樹(shù)脂打印機(jī)時(shí)，diy室內(nèi)空氣質(zhì)量顯示室內(nèi)空氣質(zhì)量讀數(shù)升高。室內(nèi)空氣質(zhì)量水平顯示，水溶性樹(shù)脂的結(jié)果比紫外線樹(shù)脂低，我在室內(nèi)使用紫外線樹(shù)脂很舒服，因?yàn)槭覂?nèi)空氣質(zhì)量不超過(guò)110。這一證據(jù)加強(qiáng)了等待打印其他材料如ASA和ABS的重要性，直到我安裝排氣和/或過(guò)濾器。我相信BME680傳感器總體上是準(zhǔn)確的。

我創(chuàng)建了一個(gè)基本的enclosure，在修改USB-C Port后會(huì)將STL文件添加到這個(gè)項(xiàng)目中。我正在設(shè)計(jì)一個(gè)頂部的外殼，可以在清晰的PLA或切割出丙烯酸打印。請(qǐng)注意，XIAO SAMD21沒(méi)有電源調(diào)節(jié)功能，因此添加電池并通過(guò)XIAO上的USB-C端口充電是不安全的。

本文編譯自hackster.io