基于Arduino和树莓派打造家庭空气甲醛检测仪

2019-03-18 11:11:43 49点赞 393收藏 68评论

        想要自己做一个空气检测仪,这个想法冒出来很久了,但一直懒着没有动,一是因为家里房子都很多年了,甲醛什么的早就没了,二是因为魔都的空气比起帝都来,还是好很多的,基本就是一些PM2.5的问题,说起来动力不足,三嘛,现在市面上能检测PM2.5和甲醛的检测仪满天飞,好像真的没有必要。直到。。。。。

        直到,去年我同事买了新房,乔迁之喜,空了大半年了,因为娃要住,担心甲醛超标,然后买了那些个甲醛测试仪,一个二个都不准,其实本质都是空气流速检测,空气流动就甲醛低,不流就甲醛高。大家都是搞IT的,想着,既然别人的不靠谱,那么就买配件自己搞吧。

市面上的检测仪市面上的检测仪


购买清单

        受人之托,忠人之事。想着,以后我换房了也用的上,那就搞起来吧。首先想到的就是基于树莓派来搞,然后接一个大的屏幕,显得高大上嘛。哈哈。当然,不为别的,因为我手上正好有树莓派的板子和7寸屏,正好废物利用,所谓沉默成本不是成本嘛。这个可以不纳入预算的,老婆那边也好批钱啊。哈哈。IT男苦啊。

        言归正传,这里面主要配件就是甲醛传感器了,当然,配合使用的话,还需要一块Arduino 树莓派扩展板。网上找来找去,最后决定采用DFROBOT如下这款传感器和扩展板,精度符合要求,价格也算还好,当然,重点是前同事在这家公司,可以拿内部价,哈哈。不过没法插入商品链接。我就截图如下。可以去淘宝或者官网找得到。

传感器传感器


树莓派扩展板树莓派扩展板


传感器传感器

        1,这款甲醛传感器可测量PM10和PM2.5数值,同时内置甲醛以及温湿度传感器,可实时监测室内空气质量。其中颗粒(PM 10 & PM 2.5)浓度使用激光散射原理,能够连续采集并计算单位体积内空气中不同大小的悬浮颗粒物数目,即颗粒物浓度分布,可以通过该数值换算成质量浓度。甲醛浓度基于电化学原理检测,具备高精度、高稳定性的特点。同时传感器内嵌入了一个瑞士生产的温/湿度一体检测芯片,能够精确的检测出温度值和湿度值。该传感器把颗粒物浓度数值、甲醛浓度数值及温度、湿度监测功能合并,利用UART接口输出相关数据帧。精度方面:

甲醛有效量程:0~1 mg/m³

甲醛最大量程:0~2 mg/m³

甲醛分辨率:0.001

甲醛最大误差:<±5%

         这个精度基本就可以覆盖我的需求范畴了,重要的是基于电化学原理检测,民用邻域准确度可靠。

        2,树莓派是个功能强大的小型计算机,但是它不像Arduino那样,具备丰富的扩展板、传感器、驱动板等硬件周边。树莓派不能像、Arduino那样叠加各种扩展板。除非玩家能够在树莓派上移植Arduino IDE并且调用其GPIO口来驱动Arduino的周边设备。但是这样的玩家需要极强的技术功底,所以我采用折中的方案,利用Arduino Leonardo作为树莓派驱动Arduino设备的中介,它们之间利用串口进行通讯。

ArduinoArduino

           3,两个主力搞定,剩下的就是废物利用了,1个PI 3B的板子和一个配套的7寸触摸屏,都是现成的便宜货,直接拿来用就好。省了不少钱。

树莓派3B树莓派3B

组装调试

        配件都到齐了,开始组装调试。先将Arduino和树莓派对插,再连传感器通讯。

基于Arduino和树莓派打造家庭空气甲醛检测仪

基于Arduino和树莓派打造家庭空气甲醛检测仪

基于Arduino和树莓派打造家庭空气甲醛检测仪

基于Arduino和树莓派打造家庭空气甲醛检测仪

基于Arduino和树莓派打造家庭空气甲醛检测仪

        注意看上图的那根usb连接线,是原装的,这个坑了我好几天,死活无法获取Arduino的端口,后来才发现这根线是尼玛电源线,不能当数据线用。怪不得获取不到,后来换了更新的搞定。

        设备通了后,写入Arduino调试代码,先看看能不能获取到串口的数据流。

引脚图引脚图

      关于代码部分,因为我需要将数据以图形化方式呈现,所以在官方给的代码上做了修改。将串口数据传给树莓派,然后树莓派监听端口,用python编写图形化界面去获取数据显示结果。

        官方代码

        当时调试的结果:旁边点了一支烟,瞬间数据爆表。

调试数据调试数据

调试数据调试数据

        数据没问题了,剩下的就是力气活了,组装起来,加一个外壳,接上电源搞定。这里,我又废物利用了,显示屏的纸壳不要浪费,就让我来组一个外壳吧。夹垃圾袋的夹子就让我做一个屏幕支架吧。固定的线材没有,那就拿细一点的绳子来客串下。反正物尽其用,节省成本,才好报账嘛。

组装组装

组装组装

固定传感器固定传感器

安装屏幕安装屏幕

电源电源

外壳外壳

调试屏幕调试屏幕

支架支架

调试调试

开机自检开机自检

成功点亮成功点亮

使用感受 

        经过在同事家实测,效果很满意。甲醛在国标以内,是绿色的,如果超标就是红色,当然,就是家里湿度有点大,毕竟1楼嘛。现在可以安心住了。至此,全套空气检测仪搞定。

检测结果检测结果

        最后作为交接服务之一,这里还是要写下 安装注意事项基于Arduino和树莓派打造家庭空气甲醛检测仪  

1. 金属外壳与内部电源地导通,注意不要和其他外部板组电路或机箱外壳短接。

2. 进风口和出风口所在的平面紧贴用户机内壁与外界连通的气孔为最佳安装方式,如无法实现,则出风口周围 2cm 之内无遮挡。进风口和出风口之间应有结构使气流隔离,避免气流在用户机内部从出风口直接回流到进风口。

3. 用户机内壁为进风口所开的通气孔不应小于进风口的尺寸。

4. 应用于净化器类产品时,尽量避免将传感器直接置于净化器自身风道中,如果无法避免,应单独设置一个独立的结构空间,将传感器置于其中,使其与净化器自身风道隔离。

5. 应用与净化器或固定检测设备时,传感器位置应高于地面 20cm 以上。否则有可能被近地面的大尘埃颗粒甚至絮状物污染导致风扇缠绕阻转。

6. 传感器应用于户外固定设备时,对于沙尘暴、雨雪等天气以及杨柳絮的防护,应由设备完成。

7. 传感器是一个整体元件,用户切勿将其拆解,包括金属屏蔽壳,以防出现不可逆破坏。

8. 传感器底部用 2mm 自攻螺钉固定,螺钉进入壳体长度应不大于 5mm。

9. 为使得甲醛探头充分极化,传感器持续通电时间不应低于 48 小时。

10. 除甲醛外,其他多种活性气体会对电化学甲醛探头产生影响,主要有甲醇、乙醇、 甲苯、 二甲苯、一氧化碳、硫化氢等。

11. 长期在高浓度醛类、醇类等高浓度敏感气体中贮存或使用,会影响传感器甲醛功能使用寿命。特别是长时间在超出最大量程的饱和气体浓度下使用,会使得传感器甲醛功能短期失效,或一定几率下长期失效。

12. 腐蚀性气体环境也会令传感器甲醛功能使用寿命降低或失效。

   

总结

        大家也看到了,这套检测仪是去年我搞的,成本其实是有点高的,不过,哥们乐意啊,对吧。这也是一种乐趣。当然,1年过去了,现在市面上也开始有比较靠谱的检测仪了,真想用的话,还是买现成的吧,我这个看看就好。哈哈。

优点:高端大气没档次,可以拿去吹牛逼

缺点:太贵,可以买市面上很好的检测仪了



   

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