Wyświetlacz czujnika CO2 Plug & Play z NodeMCU/ESP8266 dla szkół, przedszkoli lub domu: 7 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-13 06:58

Pokażę jak szybko zbudować czujnik CO2 typu plug&play, w którym wszystkie elementy projektu będą połączone przewodami DuPont.

Będzie tylko 5 punktów, które trzeba przylutować, bo w ogóle nie lutowałem przed tym projektem.

Czujnik będzie miał wyświetlacz, na którym zmierzone wartości będą pokazywane co 5 sekund odpowiednio dużą czcionką Helvetica.

Obudowa zostanie wykonana za pomocą wycinarki laserowej z prostej sklejki 4mm. Wszystkie elementy zostaną sklejone. Alternatywą może być gotowy pojemnik. Wyświetlacz i czujnik będą utrzymywane na miejscu taśmą klejącą.

Kod tego projektu składa się z 2-3 przykładowych kodów, które miałem. Nie jest wyrafinowany ani ładny, ale ponieważ nie wiedziałem nic o kodowaniu od 2 tygodni, myślę, że jest całkiem solidny.

Idealną rzeczą w tej konfiguracji jest to, że po załadowaniu kodu na NodeMCU/ESP8266 uruchamia się on automatycznie, gdy zasilanie jest podłączone do zasilania i działa tak długo, jak płyta ma zasilanie.

W przypadku, gdy nie masz gniazda zasilania, NodeMCU/ESP8266 może działać na akumulatorze przez dłuższy czas.

Czujnik znajduje się już w klasie podstawowej i od kilku dni działa bez zarzutu. Stanowi podstawę, gdy okna muszą zostać otwarte, aby wpuścić świeże powietrze.

Kieszonkowe dzieci

Będziesz potrzebować następujących materiałów eksploatacyjnych:

- Dobra lutownica z regulacją temperatury i bardzo małą końcówką

- Lutowane (bezołowiowe)

- Drut czyszczący do lutownicy

- Taśma klejąca

- Stacja lutownicza trzeciej ręki ze szkłem powiększającym

- Kabel Micro USB (od smartfona)

- Ładowarka do smartfona (5V, 1A)

- Przewody połączeniowe Dupont 20 cm - 2, 54 mm żeńskie do męskiego 6, 99 Euro

- Przewody połączeniowe Dupont 20 cm - 2, 54 mm żeńskie na żeńskie - 4, 99 Euro

- Czujnik SGP30 TVOC/eCO2 - 25 Euro

- Wyświetlacz OLED 0, 96 Wyświetlacz I2C (SSD1306) 128x64 pikseli - 6, 29 euro (3 paczki 12, 49 euro)

- Płytka NodeMCU LUA Amica Module V2 ESP8266 - 5, 99 Euro (3 paczki 13, 79 Euro)

- Płytka zaciskowa I/O NodeMCU - 4, 50 Euro

- Arkusz sklejki 4mm - 2 małe opaski zaciskowe (nie pokazane na moim zdjęciu)

Krok 1: Lutowanie czujnika SGP30

Kołki przyłączeniowe czujnika należy przylutować. Ustaw lutownicę na wymaganą temperaturę dla drutu lutowniczego i przylutuj piny do płytki.

Na stronie Adafruit jest dobry samouczek -

To bardzo mi pomogło.

Pozwól czujnikowi ostygnąć po lutowaniu i przygotuj przewody połączeniowe, NodeMCU i płytkę Breakout do następnego kroku.

Dostępne są płytki czujników SGP30, które mają już wstępnie wlutowane złącza - wszystkie wykorzystują te same czujniki CO2 i mogą być wygodniejsze w użyciu, ponieważ są one naprawdę typu plug & play (bez lutowania)

Krok 2: Podłącz NodeMCU do płytki zaciskowej

Weź NodeMCU i płytkę Breakout oraz niebieski przewód DuPont żeński na męski.

Podłącz wtyk żeński do styku NodeMCU D1, a męski koniec do płytki zaciskowej D1.

Teraz podłącz pomarańczowy przewód DuPont żeński do męskiego i podłącz żeński wtyk do pinu NodeMCU D2, a męski koniec do płytki Breakout D2.

Te przewody zapewniają skonfigurowanie połączenia danych I2C.

D1 reprezentuje SCL

D2 reprezentuje SDA

na urządzeniach I2C.

Aby zapewnić zasilanie z NodeMCU do płyty Breakout, weź

- czerwony przewód żeński do męskiego, podłącz męski do pinu 3V3, a żeński do 3V na płytce Breakout

- czarny przewód żeński do męskiego, podłącz męski do pinu GND, a żeński do GND na płytce zaciskowej;

W ostatnim kroku podłącz kabel microUSB do NodeMCU, podłącz drugi koniec do ładowarki smartfona (5V, 1A) i podłącz ładunek do gniazdka 220 Volt.

Jeśli wszystko prawidłowo podłączono, zapali się niebieska dioda na płytce Breakout

Krok 3: Podłącz wyświetlacz OLED do płytki zaciskowej

Odłącz kabel microUSB od płyty NodeMCU

Brać

- Wyświetlacz OLED 0, 96 Wyświetlacz I2C (SSD1306)

- 4 przewody żeńskie na żeńskie (czerwony, czarny, pomarańczowy i niebieski)

Podłącz tablicę zaciskową do wyświetlacza

- niebieski do D1 i SCL

- pomarańczowy do D2 i SDA

- czerwony do 3V i VCC

- czarny do GND i GND

Krok 4: Podłącz czujnik CO2 SGP30 do płytki zaciskowej

Weź przewody połączeniowe żeńskie do żeńskich i podłącz tabliczkę zaciskową do czujnika SGP30

- przewód żółty od D1 do SCL

- przewód zielony od D2 do SDA

- czarny przewód od GND do GND

- przewód czerwony od 3V do VIN

Krok 5: Zbuduj obudowę i zainstaluj wyświetlacz i czujnik

Jeśli chcesz stworzyć własną obudowę wejdź na stronę makercase.com, wybierz pudełko, które Ci się podoba i wpisz wymiary oraz grubość sklejki. Pobierz plik.dxf do cięcia laserowego

Moje wymiary to 120 x 80 x 80mm (wymiar wewnętrzny) dla sklejki 4mm - dostarczyłem podstawowy plik do użycia w oprogramowaniu do wycinania laserowego i dodałem otwory na

- Czujnik

- Wyświetlacz

- złącze zasilania microUSB dla NodeMCU

- otwory wentylacyjne na górze obudowy

Wycinamy laserowo sklejkę 4mm i sklejamy klejem do drewna

Wywierć 2 otwory wiertłem do drewna 3 mm, aby przymocować płytę NodeMCU za pomocą opasek zaciskowych do ściany bocznej, aby zapobiec przesuwaniu się podczas wkładania kabla zasilającego microUSB

Przymocuj wyświetlacz i czujnik do panelu przedniego taśmą kaczkową - to leniwy sposób;)

Resztę ścian sklej ze sobą i użyj gumek, aby utrzymać wszystko razem, aż klej wyschnie. Nie przyklejaj góry do pudełka, ponieważ chcesz mieć dostęp do konfiguracji i zmieniać/dodawać komponenty

jeśli nie masz wycinarki laserowej kup tanie przezroczyste plastikowe pudełko/pojemnik, wywierć otwory na czujnik, opaski zaciskowe płyty NodeMCU i kabel zasilający microUSB

Krok 6: Przygotuj tablicę

Jeśli jesteś nowy w programowaniu NodeMCU i nie zainstalowałeś jeszcze Arduino IDE, przejdź do https://www.arduino.cc/en/pmwiki.php?n=Guide/Windo… i postępuj zgodnie z instrukcjami dla systemu Windows

Uruchom Arduino IDE i skonfiguruj swoją płytkę w aplikacji. W moim przypadku jest to NodeMCU LUA Amica V2 z układem CP2102-Chip, który zapewnia płynną komunikację USB z moim Windows 10 Surface.

Pierwszą rzeczą, którą musisz zrobić, to zainstalować rdzeń ESP8266. Aby go zainstalować, otwórz Arduino IDE i przejdź do:

Plik> Preferencje i znajdź pole „Additional Boards Manager URLs”. Następnie skopiuj następujący adres URL: https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp826… Wklej ten link w polu „Additional Boards Manager URLs”. Kliknij przycisk OK. Następnie zamknij Arduino IDE.

Podłącz NodeMCU do komputera przez port USB. Dioda na tablicy Breakout powinna zapalić się i pozostać włączona. Na moich zdjęciach jest niebieski.

Ponownie otwórz Arduino IDE i przejdź do: Narzędzia> Tablica> Menedżer tablic Otworzy się nowe okno, wpisz "esp8266" w polu wyszukiwania i zainstaluj płytę o nazwie "esp8266" z "ESP8266 Community" Zainstalowałeś teraz rdzeń ESP8266. Aby wybrać płytkę NodeMCU LUA Amica V2, przejdź do: Narzędzia> Płytka> NodeMCU 1.0 (moduł ESP - 12E) Aby wgrać kod szkicu na kartę NodeMCU, najpierw wybierz port, do którego została podłączona karta.

Idź do: Narzędzia> Port> {nazwa portu} - potencjalnie COM3

Załaduj dysk do wyświetlacza OLED. W tym przypadku korzystam z biblioteki u8g2. Aby pobrać bibliotekę, przejdź do Narzędzia> Zarządzaj bibliotekami. W nowym oknie, które się otworzy, wpisz „u8g2” w polu wyszukiwania i zainstaluj bibliotekę „U8g2” z „oliver”.

Instalacja jest bardzo prosta. Wystarczy kliknąć przycisk „Zainstaluj”, który pojawia się po najechaniu myszą na wynik wyszukiwania.

Teraz powtórz te same kroki, aby załadować i zainstalować bibliotekę czujników CO2 SGP30. Nazwa biblioteki to Adafruit_SGP30

Krok 7: Przygotuj się do jazdy testowej i korzystania z czujnika CO2

Otwórz dostarczony kod w Arduino IDE. Po załadowaniu kodu zostanie on wyświetlony w osobnym oknie.

Naciśnij znacznik wyboru, aby skompilować kod i załadować go na swoją tablicę.

Jeśli wszystko poprawnie podłączono wyświetlacz pokaże "CO2" i wartość "400". Czujnik samoczynnie się inicjuje i po 30 sekundach czujnik jest gotowy do pomiaru rzeczywistych wartości co 5 sekund.

Oddychaj delikatnie na czujniku i poczekaj, aż na wyświetlaczu pojawi się wartość.

Gratulacje - zrobiłeś to i sam zbudowałeś czujnik CO2 !!

Teraz odłącz kabel USB od komputera, podłącz go do ładowarki i idź do pokoju, szkoły lub przedszkola, w którym chcesz korzystać z czujnika.

Po podłączeniu ładowarki do gniazdka, czujnik będzie gotowy do działania po 30 sekundach. Czujnik poinformuje Cię wtedy, kiedy otworzyć okna. Będziesz chciał to zrobić przy wartościach powyżej 650 (wartości są mierzone w ppm)