Измеритель загрязнения воздуха с использованием IoT с цифровой панелью управления на смартфоне

Автор: Biktop95
Опубликовано 04.03.2019
Создано при помощи КотоРед.

Здесь представлен проект по мониторингу качества воздуха на вашем смартфоне с использованием приложения Blynk и платы Arduino. Blynk - платформа Интернета (IoT) для управления Arduino, Raspberry Pi и т.п. через Интернет. В этом проекте Blynk предоставляет цифровую приборную панель на вашем смартфоне, которая отображает показания качества воздуха в реальном времени для непосредственного окружения. Blynk не предназначен для конкретного устройства. Он будет доступен вам в режиме онлайн и готов для IoT, независимо от того, связана ли Arduino или Raspberry Pi с Интернетом через Wi-Fi, Ethernet или чип
ESP8266.

                                                                       Как работает Blynk 

lynk может удаленно управлять оборудованием. Он может отображать данные датчиков, хранить и визуализировать их. В платформе есть три основных компонента:

Blynk app.. Это позволяет вам создавать удивительные интерфейсы для ваших проектов с использованием различных виджетов

Blynk server.Он отвечает за связь между смартфоном и оборудованием. Вы можете использовать Blynk Cloud или запустить свой собственный сервер Blynk server локально. Он является открытым исходным кодом и может обрабатывать тысячи устройств. Он также может быть запущен на Raspberry Pi.

Blynk libraries.Библиотеки доступны для всех популярных аппаратных платформ. Библиотеки позволяют осуществлять связь с сервером и обрабатывать все входящие и исходящие команды.

Когда вы нажимаете кнопку в приложении Blynk на телефоне, сигнал переходит в облако Блинк, где он находит свой путь к аппаратным средствам. Он работает одинаково в противоположном направление, и все происходит в мгновение ока. Концепция показана на рисунке 1.

                                                     Счетчик загрязнения воздуха

В измерителе загрязнения воздуха используются следующие аппаратные компоненты:

Контроллер и датчики.
Arduino Uno используется в качестве контрольно-измерительного устройства, а Arduino Uno Ethernet - для подключения к облаку Blynk. Датчики включают в себя датчик PM PMA nova SDS011, датчик газа MQ135, датчик температуры и влажности DHT11.

                                                                 Смартфон и цифровая панель.

Телефон Android используется как смарт-метр. Приложение Blynk - это хорошо продуманный конструктор интерфейса. Он работает на iOS и Android и предоставляет простые в использовании виджеты для LCD, кнопки, кнопки включения / выключения, светодиодная индикация, RTC и многое другое.
Использование Blynk digital функции панели мониторинга в смартфоне помогают снизить стоимость проекта,потому что традиционный ЖК-дисплей, механические кнопки, светодиоды, RTC и т. д. не требуются. Дисплей цифровой панели или смартметра показан на рисунке 2. 

                                                                Работа схемы

Принципиальная схема измерителя загрязнения воздуха IoT с цифровой приборной панелью показана на рисунке 3.

Сердцем схемы является плата Arduino Uno с Arduino shield. К другим компонентам относятся стабилизаторы напряжения 7805 (IC1 и IC2), модуль температуры и влажности DHT11, подключенный к разъему CON3, газовый датчик MQ135, подключенный к разъему CON2, датчик PM2.5 / PM10, подключенный к разъему CON1.

Датчик PM2.5 / PM10 (SDS011).Загрязнение частиц, также называемое твердыми частицами (или ТЧ), представляет собой смесь твердых частиц и капель жидкости в воздухе. Некоторые частицы выделяются непосредственно из определенного источника, а другие образуются в сложных химических реакциях в атмосфере. Датчик PM2.5 / PM10, подключенный через CON1, был разработан INOVAFIT, который является побочным продуктом из Университета Цзинань, Китай. Он использует принцип лазерного рассеяния в воздухе и может обнаруживать концентрацию взвешенных частиц в пределах от 0,3 до 10 микрон. Данные, собранные датчиком, являются стабильными и надежными. Датчик SDS011 подключен к порту UART(Тх и Rx) платы Arduino Uno.

Датчик газа (MQ135).Чувствительным материалом датчика является диоксид олова, удельная проводимость которого увеличивается с концентрацией газа. Изменение проводимости преобразуется в сигнал выходного напряжения, который изменяется в зависимости от концентрации горючего газа. MQ135 очень чувствителен к аммиачным, сульфидным и бензольным парам, дыму и другим вредных газов. Это недорогой датчик, подходящий для разных применений. Выход датчика газа подключается к разъему аналогового входа A3 платы Arduino Uno через разъем CON2.

Датчик температуры и влажности (DHT11).Этот комбинированный датчик содержит калиброванные цифровые сигнальные выходы температуры и влажности. Подключается к разъему CON3, он включает в себя датчик влажности резистивного типа и устройство измерения температуры NTC. Его выход подключен к цифровому выводу 5 платы Arduino Uno. Это относительно недорогой датчик.

  Дополнительные возможности.Предусмотрена дополнительная индикация тревоги и управление через реле RL1 и RL2. Два устройства (свет и вентилятор) могут быть подключены к разъемам CON5 и CON6, но вы можете добавить другие устройства в соответствии с вашими требованиями. Используется соединитель CON4
для подключения сети 230 В переменного тока.  

Источник питания. 12В аккумулятор или питание подключается к разъему CON7, который стабилизируется до 5 В с помощью 7805 (IC1 и IC2).

Когда система включается, устройству требуется одна минута для предварительного нагрева датчика газа, прежде чем он будет готов для операции. Вся цепь датчика может питаться от адаптера 9V или 12V или батареи. Здесь IC1 и IC2 используются для управления различными частями схемы.
Поместите всю схему (рис.3) в подходящую коробку, которая должна быть размещена там, где вы хотите контролировать качество воздуха или загрязнение.

Ethernet шилд.Шилд Arduino Ethernet позволяет легко подключить Arduino к Интернету. Этот шилд позволяет Arduino отправлять и получать данные из любой точки мира, с подключением к Интернету.

                                                               Настройка цифровой панели

Шаг 1. Установите шилд Ethernet на Arduino Uno и подключите Board1 к ПК с помощью USB-кабеля.

Шаг 2. Измените IP-адрес в IP-адресе IP (ваш IP-адрес) в эскизе Arduino ethernetclient.ino (в архиве). Скомпилируйте и загрузите код в Arduino Uno из Arduino IDE. В этом коде показано, как сделать запрос HTTP с использованием экрана Ethernet. Он возвращает поиск Google для слова Arduino. Результаты этого поиска можно просмотреть в формате HTML через серийное окно.

Шаг 3. Скомпилируйте скетч ethernetserver.ino и загрузите его на плату Arduino Uno. Измените свой IP-адрес в IP-адресе IP-адрес (ваш IP-адрес) в скетче. В этом примере используйте шилд yourEthernet и плату Arduino для создания простого веб-сервера. Используя библиотеку Ethernet, ваше устройство сможет ответить на запрос HTTP с экраном Ethernet. После перехода на IP-адрес Ethernet шилд Arduino ответит через браузер HTML и будет готов принимать входные значения от аналоговых контактов (от A0 до A5) Board1.

Шаг 4. Подключите мобильный телефон к Wi-Fi. Загрузите и установите приложение Blynk из магазина Google Play. Затем создайте новую учетную запись Blynk (рисунок 4). Эта учетная запись отделена от учетных записей, используемых для форумов Blynk, если они у вас уже есть. Учетная запись (аккаунт) необходима для сохранения ваших проектов и доступа к ним с нескольких устройств в любом месте в мире. Это также мера безопасности. Мы рекомендуем использовать
настоящий адрес электронной почты, что упростит ситуацию позже.

Шаг 5. После того, как вы успешно вошли в свою учетную запись, начните с создания нового проекта (рисунок 5) и укажите ему имя.

Шаг 6. Выберите аппаратную модель, которую вы собираетесь использовать. В этом случае это Arduino Uno (рис.6)

Шаг 7. Маркер авторизации (или Auth) - это уникальный идентификатор, необходимый для подключения оборудования к вашему смартфону. Каждый новый проект, который вы создаете, будет иметь свой собственный токен Auth (рис.7). Нажмите кнопку электронной почты, и токен будет отправлен на адрес электронной почты, который вы использовали для регистрации. Используйте этот токен в auth [] = "ваш токен" в файле poll.ino.
Загрузите библиотеку Blynk (Blynk_v0.3.4.zip) с https://github.com/blynkkk/blynklibrary/releases/tag/v0.3.4 и включите ее в ArduinoIDE. Скомпилируйте и загрузите код poll.ino на плату Arduino.

Шаг 8. Нажмите «Create» (рис.8).

Шаг 9. На вашем холсте проекта пусто. Нажмите любое место на холсте, чтобы открыть окно виджета; все доступные виджеты расположены здесь. Добавить виджеты (рисунок 9). Добавьте следующие виджеты в настройки и сделайте экран похожим на цифровую приборную панель, как показано на рисунке 2. Это включает в себя добавление ЖК-дисплея (рис.10), светодиода, кнопки включения / выключения, кнопок и виджетов RTC.

Шаг 10. Запустите проект. Когда вы закончите с настройками, нажмите « Play» (рис.11). Это переключит дисплей из режима редактирования в режим воспроизведения, где вы сможете взаимодействовать с оборудованием. В режиме воспроизведения вы не сможете перетаскивать или настраивать новые виджеты. Нажмите «Stop» и вернитесь в режим редактирования. В режиме воспроизведения вы найдете экран, показанный на рисунке 12.

P.S.Используйте различные сети Wi-Fi для мобильных телефонов Android и Arduino для правильного теста на основе IoT.

Материал из журнала Electronics For You 2017 January

Файлы:
архив
рис.4-11

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Про Arduino IDE, загрузчики (bootloader), программаторы (avrdude.exe), фьюзы, HEX-файлы. В одном флаконе. Не претендуя на оригинальность.

Чиндогу на Aruino Leonardo (ATmega32U4) или зачем просто когда можно сложно!

Ардуино и OLED дисплей в автомобиле

Как просто прошивать Arduino из Atmel Studio 7

Модуль отображения информации МИРТ-830 из ардуины

Arduino Uno в качестве программатора AVR

И снова говорящие - поющие часы. Суперсрочно!

Барометр на Arduino Nano

Тепловизор на Ардуино - это просто!

Универсальный AVR-программатор на Arduino.