Poniższy opis krok po kroku, przeprowadzi Cię przez procedurę podłączenia wszystkich czujników obsługiwanych przez nasz miernik smogu. Listę części, wraz z linkami do przykładowych sklepów, gdzie można je kupić znajdziesz pod adresem: https://github.com/hackerspace-silesia/Smogomierz/blob/master/instrukcje/components.md
Jeśli masz już wszystkie części, to pamiętaj, że kilka z nich wymaga przylutowania pinów. Opis wszystkiego co trzeba zlutować wraz ze zdjęciami znajdziesz w instrukcji "Lutowanie".
Całościowy schemat podłączenia:
Moduł ESP, to główny element miernika. To właśnie na tę płytkę wgrywamy oprogramowanie. Ma ona wbudowany moduł WiFi, który pozwala na tworzenie sieci bezprzewodowej i wysyłanie danych z pozostałych czujników. Wszystkie piny GND na płytce są ze sobą połączone i można z nich korzystać zamiennie. Podobnie z pinami 3V. Jeśli zdecydujemy się na Smogomierz oparty o ESP32(zalecane, ma znacznie więcej pamięci niż ESP8266), to nie musimy już zamawiać ESP8266.
Moduł ESP, to główny element miernika. To właśnie na tę płytkę wgrywamy oprogramowanie. Ma ona wbudowany moduł WiFi, który pozwala na tworzenie sieci bezprzewodowej i wysyłanie danych z pozostałych czujników. Wszystkie piny GND na płytce są ze sobą połączone i można z nich korzystać zamiennie. Podobnie z pinami 3V. Jeśli zdecydujemy się na Smogomierz oparty o ESP8266, to nie musimy już zamawiać ESP32(zalecany jest jednak wybór ESP32, ma znacznie więcej pamięci niż ESP8266).
BME280 to niewielki moduł pozwalający na bardzo precyzyjne pomiary temperatury powietrza, ciśnienia oraz wilgotności powietrza.
BME280 można podłączyć na dwa sposoby. W naszym przypadku skorzystamy z I2C. Oznacza to, że poza zasilaniem, będziemy musieli jeszcze podłączyć dwa piny: SCL oraz SDA.
BME280 występuje również w wersji Adafruit. Charakteryzuje się ona niebieską płytką. W przypadku tej wersji BME280 musimy podłączyć SCK tam gdzie pin SCL(do D4) i SDI tam gdzie SDA(do D3) oraz SDO do dowolnego pinu GND na naszym ESP8266.
BME280 zasilamy z pinu 3V na ESP8266. Podpinamy go do VIN na BME280. GND łączymy z dowolnym G(GND) na ESP8266. SCL podpinamy do pinu D4, SDA do D3 na ESP8266.
SHT1x to niewielki moduł pozwalający na bardzo precyzyjne pomiary temperatury oraz wilgotności powietrza.
SHT1x zasilamy z pinu 3V na ESP8266. Podpinamy go do VCC na SHT1x. GND łączymy z dowolnym G(GND) na ESP8266. CLOCK/SCL podpinamy do pinu D6, DATA/SDA do D5 na ESP8266. Pomiędzy DATA/SDA a VCC musimy umieścić jeszcze rezystor 10k (pull-up).
Jeśli zamiast BME280 chcesz użyć HTU21D. Podłącz go w następujący sposób: VIN z HTU21D do pinu 3V na ESP8266. GND łączymy z dowolnym G(GND) na ESP8266. SCL podpinamy do pinu D5, SDA do D6 na ESP8266.
Jeśli zamiast BME280 chcesz użyć DHT22. Podłącz go w następujący sposób: VIN z DHT22/AM2302 do pinu 3V na ESP8266. GND łączymy z dowolnym G(GND) na ESP8266. Pin z danymi pomiarowymi podepnij do D7 na płytce ESP8266.
Kolejność pinów od lewej strony:
- VIN
- DATA
- nieużywany
- GND
Plantower PMS7003 to laserowy miernik pyłu zawieszonego w powietrzu, który podane pomiary PM1, PM2.5 oraz PM10. Posiada wbudowany wiatraczek. Urządzenia zasilane jest 5V i wyniki podaje poprzez UART. W naszym projekcie korzystamy z dwóch pinów RX oraz TX do pobierania wyników pomiarów oraz z pinu 5V i GND do zasilania PMS7003. Pozostałe dostępne w mierniku PMS7003 nie będą przez nas wykorzystywane.
PMS7003 zasilamy bezpośrednio z pinu 5V wyprowadzonego z portu microUSB w obudowie urządzenia. Piny GND podpinamy do dowolnego pinu G(GND) na płytce ESP8266. Pin TX(Pin 9 w PMS7003) podpinamy do pinu D1 na płytce ESP8266. Pin RX(Pin 7 w PMS7003) podpinamy do pinu D2 na ESP8266.
Sensirion SPS30 to laserowy miernik pyłu zawieszonego w powietrzu, który podane pomiary PM1, PM2.5, PM4 oraz PM10. Posiada wbudowany wiatraczek. Urządzenia zasilane jest 5V i wyniki podaje poprzez UART. W naszym projekcie korzystamy z dwóch pinów RX oraz TX do pobierania wyników pomiarów oraz z pinu 5V i GND do zasilania SPS30. Pozostałe piny dostępne w mierniku SPS30 nie będą przez nas wykorzystywane. Sensirion SPS30 posiada system automatyczne czyszczenia kurzu osadzającego się wewnątrz miernika oraz żywotność aż 8 lat. Pomiary z Sensirion SPS30 są jednymi z najbardziej dokładnych. Jest on jednak jednym z droższych mierników. Kosztuje w Polsce około 140 zł.
SPS30 zasilamy bezpośrednio z pinu 5V wyprowadzonego z portu microUSB w obudowie urządzenia. Pin GND podpinamy do dowolnego pinu G(GND) na płytce ESP8266. Pin TX podpinamy do pinu D1 na płytce ESP8266. Pin RX podpinamy do pinu D2 na ESP8266. W przypadku użycia ESP8266 pozostały Pin(pin nr. 4) Sensiriona podpinamy do GND. W przypadku ESP32 zostawiamy go niepodłaczonego.
Pełną (dokumentację) możemy znaleźć na stronie producenta Sensiriona SPS30. Warto również pamiętać, że SPS30 posiada dość nietypową wtyczkę: JST ZH 1.5. Wtyczka posiada 5 pinów i raster 1,5mm.
Honeywell HPMA115S0 to laserowy miernik pyłu zawieszonego w powietrzu, który podane pomiary PM1, PM2.5 oraz PM10. Posiada wbudowany wiatraczek. Urządzenia zasilane jest 5V i wyniki podaje poprzez UART. W naszym projekcie korzystamy z dwóch pinów RX oraz TX do pobierania wyników pomiarów oraz z pinu 5V i GND do zasilania HPMA115S0. Pozostałe dostępne w mierniku HPMA115S0 nie będą przez nas wykorzystywane.
SDS011 to laserowy miernik pyłu zawieszonego w powietrzu, który podane pomiary PM2.5 oraz PM10. Posiada wbudowany wiatraczek. Urządzenia zasilane jest 5V i wyniki podaje poprzez UART. W naszym projekcie korzystamy z dwóch pinów RX oraz TX do pobierania wyników pomiarów oraz z pinu 5V i GND do zasilania SDS011. Pozostałe dostępne w mierniku SDS011 nie będą przez nas wykorzystywane.
Pin TXD podłącz do D1 na ESP, natomiast pin RXD do D2. Zwróć uwagę na sposób montażu (dokumentacja) - w zmontowanym urządzeniu wlot powietrza miernika powinien być od góry, lub z lewej strony.
Na obudowę Smogomierza wybraliśmy puszkę IP67 o wymiarach 118 x 78 x 55 mm. Oferuje ona dobre zabezpieczenie przeciwko niekorzystnym warunkom atmosferycznym. W obudowie Smogomierza istotne są dwie rzeczy. Ochrona przed deszczem oraz swobodny przepływ powietrza. Jeśli chcesz, możesz zastosować jakieś inne rozwiązanie, które spełni te dwa cele.
W przypadku wybranej przez nas obudowy. Musimy wykonać w niej 3 otwory. Dwa większe, które umożliwią przepływ powietrza, oraz jeden mniejszy w celu podłączenia zasilania. Zalecamy wykonanie otworów wentylacyjnych na dłuższym boku obudowy. Otwór na zasilanie możemy umieścić z dowolnej strony. Otwory wentylacyjne najwygodniej wykonać przy użyciu wiertarki i wiertła 10 lub większego. Wykonujemy dwa odwierty obok siebie i następnie wycinany je nożem do tapet w kształt kwadratu. Jeśli chodzi o zasilanie, to wystarczy jeden odwiert wiertłem 10.
Na otwory wentylacyjne wklejamy klejem na gorąco kratki wydrukowane na drukarce 3D. Pozwalają one na lepszy przepływ powietrza w obudowie. Natomiast wewnątrz obudowy w miejscu otworu na zasilanie wklejamy wtyczkę microUSB(z wlutowanymi wcześniej pinami).
Miernik smogu zasilany jest poprzez kable microUSB. Układ z wtyczką microUSB wkleiliśmy klejem na gorąco w obudowę. Z układu wychodzą dwa potrzebne nam piny: 5V oraz GND. Służą do zasilania całego Smogomierza.
ESP8266 NodeMCu oraz miernik pyłu PM2.5 i PM10 zasilamy poprzez 5V. Źródłem jest pin 5V wyprowadzony z portu microUSB w obudowie urządzenia. 5V musimy doprowadzić do pinu VIN w ESP8266 i 5V w mierniku pyłu(VCC). W tym celu rozdzielamy zasilanie z jednego pinu, na dwa. Mirnik temperatury i wilgotności zasilamy z pinu 3V na płytce ESP8266. Na koniec nasz rozdzielacz zasilania 5V najlepiej zabezpieczyć kawałkiem taśmy izolacyjnej.
Podobnie robimy z GND. Jednak w tym wypadku nie musimy ręcznie rozdzielać masy. Wystarczy ją podłączyć do pinu G na ESP8266. GND z miernika pyłu podpinamy do G na ESP8266. GND z miernika temperatury i wilgotności również łączymy z G na płytce ESP8266. Wszystkie masy(G/GND) są ze sobą połączone. Tylko od ciebie zależy, do którego pinu G na ESP8266 podłączysz pin G z miernika pyłu czy miernika temperatury.
Zgodnie ze schematem na początku instrukcji, łączymy wszystkie elementy ze sobą. Z BME280 pin VIN podpinamy do 3V na ESP8266; GND do G; SCL do D4; SDA do D3. W przypadku PMS7003 kable 5V z płytką z 3 pinami(pozostałe podpinamy do VIN na ESP8266 oraz VBUS w obudowie miernika); GND do G na ESP8266; TX do D1; RX do D2. Na koniec pin G z obudowy miernika wpinamy do G na ESP8266.
Jeśli postanowiliśmy użyć jako miernika pyłu modelu SDS011 to obudowa może wydawać się dość mała, ale wszystkie elementy zmieszczą się w niej bez problemu. Jeśli korzystamy z PMS7003 lub HPMA115S0 mamy nadmiar miejsca. Musimy pamiętać, aby wloty z miernika pyłu umiejscowić jak najbliżej otworów wentylacyjnych w obudowie. Pozwoli to na lepszy przepływ powietrza i dokładniejsze pomiary. Polecam ustawienie mierników w obudowie w taki sposób, aby wiatraczkiem z miernika pyłu znajdował się obok otworu wentylacyjnego.
