Adafruit patlari bilan Pimoroni Enviro+ FeatherWing -dan foydalanish NRF52840 Express: 8 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:22

Pimoroni Enviro+ FeatherWing - Adafruit Feather seriyali taxtalar bilan ishlash uchun mo'ljallangan sensorlar bilan to'la taxta. Bu atrof -muhit monitoringi, atmosferaning ifloslanishi va ma'lumotlarni yig'ish bilan qiziqqan har bir kishi uchun boshlash uchun foydali joy. Uning xususiyatlari:

• Bosch BME280 - harorat, bosim, namlik sensori;
• Lite-On LTR-559-yorug'lik va yaqinlik sensori;
• SensorTech MiCS -6814 - gazlarni oksidlovchi, kamaytiruvchi gazlar va ammiak sensori;
• Analog mikrofon - shovqin ifloslanishini o'lchash;
• Plantower PMS5003 zarrachalar sensori uchun ulagich (shu jumladan emas).

MiCS-6814 metall oksidi datchiklari uchligi gazlarni oksidlovchi kamroq tarqalgan sensorni o'z ichiga oladi. Bu azot dioksidga (NO2), shaharlarda va katta yo'llar yaqinida keng tarqalgan ifloslantiruvchi moddalarga sezgirligi uchun foydalidir.

Pimoroni Adafruitni tavsiya qiladi

• Feather M4 Express (120MHz, 192kB ram) yoki
• Tuklar nRF52840 Express (64 MGts, 256 kB ram).

Bu qo'llanma uchun nRF52840 tanlangan, chunki u Bluetooth Low Energy (BLE) ni qo'llab -quvvatlaydi, bu esa taxtaga ma'lumotlarni boshqa qurilmaga yuborish imkoniyatini beradi.

Feather va FeatherWing ikkalasi ham erkaklar uchun biriktirilmagan erkaklar bilan keladi. Ayol sarlavhalari taxtalarni bir -biriga yopishtirish uchun talab qilinadi. Ushbu qo'llanmada "datchikli sarlavhalar" qo'llanilishi ko'rsatilgan, bu esa tuklar taxtasini qo'shimcha datchiklar yordamida tajriba o'tkazishga yordam beradigan non paneliga kiritishga imkon beradi. Sarlavhalarni taxtalarga lehimlash kerak, lekin bu juda oddiy.

Enviro+ FeatherWing qarindoshi bilan solishtirganda bitta nozik farqga ega - Raspberry Pi uchun Enviro+ havo sifati. FeatherWing versiyasi 5V dan past kuchlanish bilan ishlashga mo'ljallangan bo'lib, 3.7V-4.3V ishlab chiqaradigan bitta lityum polimer (LiPo) batareyani ishlatishga imkon beradi. U ixtiyoriy PMS5003 uchun 5V kuchlanishli DC-DC konvertoriga ega va u MiCS-6814 ichki isitgichlarini alohida-alohida bu past kuchlanish bilan ishlashga qodir.

Asosiy rasmda PMS5003 dan PM2.5 va PM10 ma'lumotlarini ko'rsatadigan Enviro+ FeatherWing ko'rsatilgan. Sham yoqish rejasining yarmida "Oqqush Vestas" o'yini o'tkazildi.

Ikkinchi maqola Pimoroni Enviro+ FeatherWing va Adafruit SCD-30 yordamida karbonat angidrid miqdorini aniqlashni o'z ichiga oladi.

Ta'minot:

• Pimoroni Enviro+ FeatherWing - Pimoroni | Adafruit - (Raspberry Pi uchun boshqa shunga o'xshash taxtalar mavjud)
• Adafruit nRF52840 Feather Express - Pimoroni | Adafruit
• Tuklarni yig'ish uchun sarlavhalar - Pimoroni | Adafruit - oddiy ayol sarlavhalari yoki FeatherWing dubleri/tripleridan ham foydalanish mumkin
• Lehim
• Ixtiyoriy: Plantower PMS5003 zarrachalar sensori - Pimoroni | Adafruit

1 -qadam: Bootloader -ni yangilang

Feather taxtasini lehimlashdan oldin uni USB orqali kompyuterga ulash orqali tekshirish mumkin. Bu bootloader -ni tekshirish uchun foydali vaqt - eski versiyalar Windows -da chalkash, ammo zararsiz xatolar keltirib chiqarishi mumkin.

Feather-ni asl holatiga qaytarish tugmachasini ikki marta bosish FTHR840BOOT deb nomlangan diskni asosiy kompyuterga taqdim etishiga olib keladi. Versiyani tekshirish uchun INFO_UF2. TXT nomli faylni ochish mumkin, quyidagi misolda 0.2.6 versiyasi ko'rsatilgan tarkib ko'rsatilgan:

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

Model: Adafruit Feather nRF52840 Express Board-ID: NRF52-Bluefruit-v0 Bootloader: s140 6.1.1 Date: Dec 21 2018

0.2.9dan oldingi versiyalar yuqorida aytilgan xatolardan aziyat chekadi. Adafruit Learn: Adafruit nRF52840 Feather: Bootloader -ni yangilang va Adafruit forumlarida muhokama qiling: Windows xatolari CircuitPython UF2 -ni FTHR840BOOT -ga ko'chiradi.

2 -qadam: Sarlavhalarni lehimlash

Enviro+ FeatherWing -ga erkak sarlavhalari biriktirilgan bo'lishi kerak, va tuklar esa biriktiruvchi ayol sarlavhalarini biriktirishlari kerak.

Lehimlash paytida pimlarni to'g'ri holatda joylashtirishning keng tarqalgan usuli - ularni non taxtasiga joylashtirish. Bu FeatherWing bilan ehtiyot bo'lish kerak, chunki pastki qismidagi pikoblade ulagichi sarlavhadagi plastmassa ajratgichlardan balandroq. Bu taxtani tasodifan burchakka lehimlashga olib kelishi mumkin. Yuqoridagi rasm burchakni ko'rsatadi. Sarlavhalarni non taxtasidan 2-3 mm (0,1 dyuym) balandlikda bir tekis ko'tarish orqali osonlikcha hal qilinadi.

Stacking ayol sarlavhalari taxtaga perpendikulyar bo'lishi kerak. Bunga ularni tekis yuzaga qo'yish va tuklar taxtasi ularga mahkam bosilishini ta'minlash orqali erishish mumkin. Yuqoridagi rasmda qalam bilan bosim o'tkazilgani tasvirlangan, qo'llari qalamga og'irlik qilmagan. Ba'zi zaxira sarlavhalari oraliqni saqlashda qo'shimcha yordam beradi.

MiCS-6814 ma'lumotlar jadvalida shunday deyilgan:

Sensor neytral atmosferada, bug'li lehimsiz, lehimli bo'lishi kerak. Sensorli qatlamni zaharlamaslik uchun yuqori konsentratsiyali organik erituvchilar, silikon bug'lari yoki sigaret tutuni ta'sir qilmasligi kerak.

Gaz sensori bilan qoplangan niqobli lentaning kichik qismi - lehim va oqimi tozalashda oqilona ehtiyot chorasi. Dazmol bilan lehimlashdan oqishning muqarrar kichik chayqalishlari bilan kurashish uchun ekran himoyachisini ham shu bosqichda qoldirish mumkin. Har qanday oqimni tozalash paytida mikrofon niqob tasmasi bilan himoyalanishdan ham foyda ko'radi.

Pim yoki boshqa rozetkadan olib tashlashda uzun qatorli pimlarni osongina egish mumkin. Taxtani bir chetga burib yubormaslik uchun ehtiyot bo'ling.

Adafruit -da lehim biriktiruvchi sarlavhalar bo'yicha ko'rsatma mavjud, Pimoroni sarlavhalarni o'z ichiga olgan umumiy lehim qo'llanmasiga ega va YouTube -da shunga o'xshash uslublar taxtasida sarlavhalarni qanday lehimlashni ko'rsatadigan yaxshi video bor, GurgleApps: Raspberry Pi Pico Upgrade Number1 - Snazzy Header Pins!

3 -qadam: CircuitPython va Kombinatsiyalangan Plotterni o'rnatish misoli

Agar siz CircuitPython -ni bilmasangiz, avval CircuitPython -ga xush kelibsiz qo'llanmasini o'qib chiqishingiz kerak.

Quyidagi o'rnatish bosqichlari pimoroni / EnviroPlus-FeatherWing README va "Ishga kirishish" qo'llanmasiga asoslangan bo'lib, keyinchalik kutubxona bilan CircuitPython 6.x uchun mos keladi.

1. Oxirgi CircuitPython versiyasini (2020 yil dekabrda 6.0.0) https://circuitpython.org/ saytidan o'rnating - bu jarayon CircuitPython for Feather nRF52840 da tasvirlangan.
2. USB orqali ketma -ket konsolga ulanish orqali o'rnatishni tasdiqlang. REPL buyrug'i versiyani ko'rsatadi. Versiyani CIRCUITPY diskidagi boot_out.txt faylini tekshirish orqali ham tekshirish mumkin.

3. Ushbu kutubxonalarni https://circuitpython.org/libraries saytidan CIRCUITPY lib katalogiga o'rnating:

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

4. Ushbu kutubxonalarni GiHub: pimoroni/EnviroPlus-FeatherWing: EnviroPlus-FeatherWing-1.0.zip faylidan CIRCUITPY lib katalogiga o'rnating:

   1. i2cdevice (Adafruit i2c_device kutubxonasi bilan adashmaslik kerak)
   2. pimoroni_envirowing
   3. shoxrux_559
   4. pimoroni_phizical_feather_pins
   5. shohruh_007
   6. Bu yerdan pimoroni_circuitpython_adapterni o'rnatmang
5. Oxirgi Pimoroni CircuitPython adapter kutubxonasini _init_.py faylini CIRCUITPY -da yangi yaratilgan lib/pimoroni_circuitpython_adapter katalogiga yuklash orqali o'rnating.
6. Birlashtirilgan plotter misol dasturini CIRCUITPY -ga yuklab oling, havolani quyidagicha saqlashni bosing … plotters_combined.py saytida
7. CIRCUITPY -dagi mavjud kod.py faylining nomini o'zgartiring yoki o'chiring, keyin plotters_combined.py -ni kod.py -ga o'zgartiring. Bu fayl CircuitPython tarjimoni ishga tushganda yoki qayta yuklanganda ishga tushadi.

Ushbu qo'llanmada ishlatiladigan versiyalar quyidagilar edi:

• CircuitPython 6.0.0
• CircuitPython kutubxona to'plami adafruit-circuitpython-bundle-6.x-mpy-20201208.zip
• EnviroPlus-FeatherWing kutubxonasi 1.0 versiyasi
• pimoroni_circuitpython_adapter kutubxonasi 2020 yil 9-dekabr f062036

4 -qadam: Birlashtirilgan plotter

Birlashtirilgan plotter to'rtta ekranga ega:

1. Ovoz va yorug'lik.
2. PM2.5 va PM10.
3. Harorat, namlik va bosim.
4. OX, RED va NH3.

Zarrachalar (PM) ekrani faqat Plantower PMS5003 ulangan bo'lsa paydo bo'ladi. Dastur boshida uning mavjudligini tekshiradi va agar u ulanmagan bo'lsa, ushbu ma'lumotni chop etadi:

PMS5003 o'qish vaqti tugadi: kadr baytining boshlanishi o'qilmadi

Ehtimol, sizda pms5003 ulanmagan, zarrachalar kesilmasdan davom etmoqda

Dasturning yuqori qismida chizmalar oralig'i 540 soniya qilib o'rnatiladi. Bu uchastka tezligini nazorat qilish uchun sozlanishi mumkin.

5 -qadam: Enviro+ FeatherWing pinlari

Enviro+ FeatherWing ko'p sonli tuklar pimlarini ishlatadi. Qavs ichidagi ismlar Pimoroni nomlash sxemasidan olingan:

• A0 (pin5) - MiCS6814 ammiakli gaz sensori
• A1 (pin6) - MiCS8614 kamaytiruvchi gaz sensori
• A2 (pin7) - MiCS6814 oksidlovchi gaz sensori
• A3 (pin8) - analog mikrofon
• A4 (pin9) - MiCS6814 yoqilgan
• D5 (pin19) - SPI avtobus ekranining buyrug'i
• D6 (pin20) - SPI avtobus ekran chipini tanlash
• D9 (pin21) - orqa yorug'lik (PWM)
• D10 (pin22) - PMS5003 yoqilgan
• D11 (pin23) - PMS5003 -ni tiklash
• D12 (pin24) - LTR -559 uzilishi (CircuitPython kutubxonasida qo'llab -quvvatlanmaydi)
• SCK (pin11) - SPI avtobus soati
• MO (pin12) - SPI avtobus ustasi qulni tashqariga chiqaradi
• MI (pin13) - SPI avtobus ustasi qullikdan
• RX (pin14) - PMS5003 uzatish (Feather orqali qabul qilish)
• TX (pin15) - PMS5003 qabul qiladi (tukdan uzatiladi)
• SCL (pin18) - I2C soati
• SDA (17 -pin) - I2C ma'lumotlari

Bu A5, D2/DFU va D13 -ni foydalanish uchun bepul qoldiradi.

6 -qadam: Quvvat iste'moli

LiPo batareyasi ulangan va zaryad olayotgan bo'lsa ham, quvvat sarfi USB spetsifikatsiyasida yaxshi. Foydalanish batareya quvvatiga o'tishni rejalashtirish uchun ko'proq mos keladi. Oqimning taxminiy o'lchovlari:

• 100 mA bo'sh, orqa yorug'lik o'chirilgan;
• 100mA chizgich ishlaydi, orqa yorug'lik past;
• 120mA chizgich ishlaydi, orqa nuri baland.

Plantower PMS5003 ma'lumotlar jadvalida oqim 100 mA dan kam, bu yuqoridagi raqamlarga qo'shimcha bo'ladi. Enviro+ FeatherWing-da DC-DC konvertoridan foydalanish bu raqamni biroz oshirishi mumkin.

Feather nRF52840 Express taxtasida NeoPixel (RGB LED) mavjud, lekin dastur holatining ko'rsatkichi sifatida uning odatiy ishlatilishining yorqinlik darajasi iste'molga ozgina miqdor qo'shadi. FeatherWash taxtasi o'zi 10 mA dan past, FeatherWing - bu kuchsiz taxta.

7 -qadam: Plantower PMS5003 maxsus modda sensori qo'shilishi

Met One Instruments BAM 1020 - bu shaharlardagi zarrachalarni o'lchash bo'yicha butun dunyoda keng tarqalgan manzara. Bir qator arzonroq qurilmalar mavjud va Enviro+ FeatherWing, Plantower PMS5003 zarrachalar sensori uchun ulagich bilan birga keladi.

Ushbu sensorning Pimoroni kutubxona kodi hozircha nozik ko'rinadi. Oddiy va tez takomillashtirish - bu dasturdagi istisnolarni aniqlash. Plotters_combined.py dasturini yuqoriga qo'shib yaxshilash mumkin:

pimoroni_pms5003 import qilish

Va bu satrni asosiy loopda almashtirish

# o'qish

pms_reading = pms5003.read ()

bilan:

# o'qish

harakat qilib ko'ring: pms_reading = pms5003.read () pimoroni_pms5003 tashqari. ChecksumMismatchError: chop etish ("checksum error")

8 -qadam: Oldinga borish

Enviro+ FeatherWing -ni ishga tushirgandan so'ng, o'rganishingiz kerak bo'lgan bir qancha joylar mavjud.

• Tashqi harorat sensori qo'shilishi. BME280 -dagi harorat sensori ichki isitishga ham, yaqin atrofdagi komponentlardan isitishga ham mos keladi va boshqa BME280 sensorlarini kalibrlash uchun mo'ljallangan. Qiymat atrof -muhit harorati taxminiy o'lchovini ta'minlash uchun qayta ishlanishi mumkin, lekin juda ko'p qulay, tashqi tashqi variantlar mavjud.
• Sensorlarni kalibrlash. Ob-havo kuzatuvi yoki qisqa muddatli prognozlar yordamida bosim oson (bu 0 fut amsl da bo'ladi), qolganlari qiyin.
• PMS5003 chiqishini nisbiy namlik uchun tuzatish. Formulalar PDF -ning 8 -sahifasida EPA: PurpleAir PM2.5 -da AQShning tutun hodisalari paytida tuzatish va ishlashi 4/2020 da keltirilgan.
• Sensor ma'lumotlarini Bluetooth Low Energy orqali boshqa qurilmalarga uzatish uchun kod qo'shish.
• Quvvat sarfini minimallashtirishni o'rganish. Ba'zi sensorlarda yoqish liniyalari mavjud, ular datchiklardan quvvatni o'chirishi yoki past quvvat rejimiga o'tkazishi mumkin. Isitish vaqti bo'lgan sensorlar uchun vaqti-vaqti bilan namuna olish amaliy bo'lmasligi mumkin.
• Ehtiyotkorlik bilan ishlab chiqilgan ichki havo oqimi va to'g'ridan -to'g'ri quyosh nurlari uchun ehtiyot choralari bilan tashqarida o'rnatish uchun korpus sotib olish, moslashtirish yoki yasash. SensorTech MiCS-6814 gaz sensori doimiy past tezlikli havo oqimi bilan yaxshi ishlaydi.
• Ob -havo sharoiti er sathining ifloslanishiga qanday ta'sir qilishini o'rganish. Maslahat: inversiyalar katta ahamiyatga ega.
• Batareya quvvati bilan batareya yoki quyosh energiyasiga o'tkazish. Quyosh energiyasi fotovoltaik quyosh panelini qo'shishdan ko'ra qiyinroq, "Adafruit Learn: USB, DC va Solar Lipoli Zaryadlovchi" bo'limidagi Dizayn eslatmalari bo'limiga qarang.
• Ozon (O3) va oltingugurt dioksidi (SO2) kabi keng tarqalgan ifloslantiruvchi moddalarni yoki karbonat angidrid (CO2) kabi issiqxona gazlarini o'lchash uchun boshqa datchiklarni qo'shish. Bir nechta sensorlar "eCO2" ni o'lchaydilar va atmosferadagi CO2 ni o'lchash uchun mos emas. Adafruit endi qimmatbaho Sensirion SCD-30 NDIR CO2 sensorini STEMMA QT i2c konnektorli bortda sotadi.
• Agar siz Wi-Fi orqali Internet orqali ma'lumotlarni yuborishni o'rganmoqchi bo'lsangiz, ESP32-S2 mikrokontrolerli FeatherS2 platasi Enviro+ FeatherWing bilan mos keladi. ESP32-S2 analogi bilan raqamli konvertorlarga (ADC) gazli sensorlarni to'g'ri o'lchashga to'sqinlik qiladigan muammoli cheklov mavjud. Qo'shimcha ma'lumot uchun Adafruit Forumlari: Feather ADC taqqoslashiga qarang, shu jumladan 2.6V cheklangan ESP32-S2.

Tegishli loyihalar:

• Adafruit Learn: Yonuvchan gaz sensorlar bilan solishtirish va tajriba
• Adafruit bilib oling: TMP36 harorat sensori

Qo'shimcha o'qish:

• Jahon sog'liqni saqlash tashkiloti (JSST) havoning ifloslanishi bo'yicha ko'rsatmalar
• Britaniya o'pka fondi - havo sifati (PM2.5 va NO2)
• Breathe London-hozirda Clarity Node-S-dan foydalangan holda, London havo sifati tarmog'ini "har kimga qulay, o'rnatish oson havo sifati sensori" bilan to'ldirish tarmog'i.
• Jahon havo sifati indeksi - xaritalar va tarixiy ma'lumotlarga ega bo'lgan turli manbalardan ma'lumotlarni to'playdi.
• Atmosfera jurnali: turar -joyli pechlarning yopiq havoning ifloslanishi: Haqiqiy foydalanish paytida uylarga zarrachalarning kirib kelishini o'rganish - bu Enviro+ taxtasining Raspberry Pi versiyasidan foydalanadi.
• Qonun hujjatlari: 2010 yil havo sifati standartlari qoidalari (Buyuk Britaniya)
• Pimoroni blogi: Yilning eng ifloslangan kechasi (Buyuk Britaniyada)
• Iqtisodchi: Yarim tunda osmon - Polshaning ko'mir bilan isitiladigan uyi keng tarqalgan ifloslanishni keltirib chiqaradi (2021 yil yanvar)
• Bi -bi -si yangiliklari: Trafik shovqini qushlarning qobiliyatini pasaytiradi (shovqin ifloslanishi)
• Particulate Matter Sensor Library kutubxonasidagi dasturiy xatoliklar - PMS5003 ketma -ket protokolini sinchkovlik bilan tahlil qilish uchun zarur bo'lgan g'amxo'rlik.