Gigant analogowy miernik CO2: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

By rabbitcreekObserwuj Więcej autora:

Obecna atmosfera nad górami na Hawajach zawiera około 400 ppm dwutlenku węgla. Ta liczba jest niezwykle ważna dla wszystkich, którzy żyją na powierzchni planet. Otaczają nas teraz albo zaprzeczający temu zmartwieniu, albo ci, którzy załamują ręce w przypływie wzburzonego niepokoju. Ale ta liczba i tysiące liczb, które pojawiają się w wiadomościach, są trudne do zrozumienia na co dzień. Jaka jest ilość CO2 wokół mnie? Jak mogę odnieść się do idei gazów w atmosferze powodujących przegrzanie planety? Dla zainteresowanych zbudowałem miernik CO2 Giant Analog, który za pomocą igły o długości 4 stóp ożywi dyskusję w każdej sali szkolnej lub muzeum o tym, jak mierzy się CO2 i jak można stać się częścią tej analizy gazu.

Od mojej pracy z analizą mieszanek gazowych w fajkach: https://www.instructables.com/id/CO2-Measurement-in-Snorkels/ i frajdy z produkcji gigantycznych zegarów pływów: https://www.instructables.com/ id/Giant-Tide-Clock/ Zmieniłem przeznaczenie czujnika CO2 i solidnego mechanizmu serwo, aby stworzyć ścienny analogowy miernik CO2, który bardzo dokładnie przedstawia aktualny poziom CO2 w powietrzu. Większość konstrukcji jest drukowana w 3D, a także oferuje dokładne cyfrowe wyjście z wyświetlacza Adafruit E - Ink z piórkiem. Róg wąchający powietrze w obudowie czujnika to wspaniały plik STL z: Resize 3-calowy głośnik Spiral Speaker firmy iiime, który został pierwotnie wykonany dla obudów głośników Nautilus. Działa na akumulatorach lub brodawkach ściennych 5 woltów i zapisze wszystkie dane na dołączonym uchwycie karty SD.

Krok 1: Zbierz swoje materiały

Materiały konstrukcyjne nie są tanie, ale zapewniają najwyższą dokładność odczytów.

1. Adafruit 2.13 Tri-Color eInk / ePaper Display FeatherWing - Red Black White - możesz użyć do tego bardzo taniego TFT za 3,00 USD, ale nie wyświetlałby się on tak dobrze w świetle słonecznym. że wolno się odświeża.

2. Adafruit Feather 32u4 Adalogger -- wersja MO tego urządzenia nie współpracuje dobrze z czujnikiem. Możesz sobie poradzić z tańszą zwykłą jednostką 32u4 bez gniazda kart SD, ale ułatwia to, jeśli chcesz nagrać wszystkie swoje dane.

3. Wytrzymały metalowy włącznik/wyłącznik z niebieskim pierścieniem LED - 16mm niebieski włącznik/wyłącznik

4,10 000ppm Czujnik NDIR CO2 MH-Z16 z interfejsem I2C/UART 5 V/3,3 V dla Arduino/Raspeberry Pi firmy Sandbox Electronics - naprawdę świetne bezproblemowe doświadczenie z tą firmą, upewnij się, że postępujesz zgodnie z instrukcjami dotyczącymi włączania wyjścia 3 V - działa tylko na 5 woltach

5. Standardowy wał piasty ServoBlock™ (24T Spline) ServoCity – kolejna świetna firma! (Nie uzyskuję żadnych korzyści z moich rekomendacji tych firm)

6. Standardowe serwo cyfrowe HiTec, które pasuje do powyższego.

7. Kanał aluminiowy o przekątnej 6,00 cala - Servo City

Krok 2: Wydrukuj komponenty w 3D

Wszystkie komponenty można łatwo wydrukować za pomocą PLA na dowolnej drukarce 3D. Tani Creality CR10, którego użyłem, ma wystarczająco szeroką podstawę wyjściową, aby umożliwić duże rozmiary tuby i backplate. Zajęło to kilka godzin, ale nie napotkano żadnych problemów. Drukuj ze wsparciem. Róg został następnie spryskany teksturowaną farbą, która nadaje produktowi końcowemu wrażenie piasku i zakrywa drobne linie wydruku 3D. Tylna płyta została zaprojektowana w Fusion 360, aby łatwo dopasować się do okna wyświetlacza atramentu Feather E. Pozostałe pilniki są przeznaczone do przykręcanego uchwytu mocującego do drążka wskaźnikowego i etui, w którym znajdują się przeciwwagi na dole wskaźnika.

Krok 3: Zbuduj to

Konstrukcja jest dość prosta. System serwomechanizmów umożliwia szybki montaż serwomechanizmu do konstrukcji wsporczej. Mocowania do montażu przedniej tuby z tylną płytą, na której znajduje się cała elektronika, wykonane są z dwóch wygiętych płyt łączących, które są przyklejone do tylnej części płytki E6000. Kolejna płyta łącząca wystaje z tyłu, aby umożliwić solidny montaż do złącza ściennego 90 stopni. Wskaźnik, którego użyłem, może mieć zasadniczo dowolną długość - mój miał około 4 stóp. Użyłem długiego słupka do oznaczania podjazdu, który można znaleźć w dużym sklepie za mniej niż 5 USD. Wykonane są z włókna szklanego i są ładne i lekkie jak na swoją długość. W sytuacji z serwomechanizmem nawet z podparciem gearboxa należy ostrożnie zrównoważyć ciężar i dokładnie wycentrować go w uchwycie. Moja przeciwwaga została wykonana z podkładek zamkniętych w obudowie wydrukowanej w 3D, a następnie uszczelnionych odciętym końcem słupa w żywicy epoksydowej. Upewnij się, że serwo toleruje tę wagę i przeciwwagę, próbując to - serwo powinno przestać jęczeć po osiągnięciu swojej pozycji w oprogramowaniu. Jeśli nadal będzie narzekać i ruszać się, najprawdopodobniej masz problem.

Krok 4: Drut/montaż

Schemat okablowania znajduje się powyżej. W tym scenariuszu pin serwa jest połączony z pinem 11. Papierowy wyświetlacz E zajmuje sporo szpilek na piórku, więc nie używaj ich przypadkowo. Upewnij się, że pary SDA, SCL są prawidłowo połączone. Zasilanie odbywa się przez brodawkę ścienną 5 V (2 A) lub baterię Lipo. Brodawka ścienna jest kierowana przez włącznik / wyłącznik zamontowany w górnej części klaksonu, który następnie zasila komputer piórkowy, serwo i czujnik napięciem 5 woltów. Zamocowałem również szereg niebieskich diod LED na końcu klaksonu równolegle, aby zapewnić trochę światła na końcu tunelu. (Nie ma tego na schemacie elektrycznym.) Czujnik laserowy CO2 jest zamontowany w pobliżu otworu tuby, dzięki czemu można w niego dmuchać lub podawać dowolną inną mieszankę powietrza do ust. Płytka cyfrowa jest również zamontowana wewnątrz tuby, a połączenia zasilania są wykonane bezpośrednio do przełącznika. Przewód uziemiający, przewody zasilające i linie SDA, SCL są wyprowadzone z tyłu płyty do płytki Feather. Stos papieru Adalogger Feather/E jest montowany z tyłu płyty. Po przetestowaniu wszystkich połączeń tuba jest przyklejana do tylnej płyty klejem E6000 na noc.

Krok 5: Zaprogramuj to

Naprawdę łatwy program z Arduino IDE. Dołącz różne biblioteki dla podłączonych maszyn: NDIR_I2C.h (zawarte na stronie Sandbox Electronics), "Adafruit_EPD.h" do uruchamiania pięknego wyświetlacza E-papieru, Servo.h do standardowej biblioteki serwo. Zdefiniuj piny niezbędne do wyświetlania. Zdefiniuj pin wyjścia serwa. Podłącz serwo i czujnik. Funkcja pętli po prostu odczytuje czujnik i wysyła go do serwomechanizmu za pomocą funkcji Map/Constrain. Jedyną trudną częścią jest ograniczenie zasięgu serwomechanizmu, aby nie uderzał w boki mocowania. Podobał mi się pomysł tylnego mocowania do serwomechanizmu/wskaźnika umieszczonego między płytą czołową a tylnym mocowaniem ściennym, ale ma też pewne ograniczenia. Użyj standardowej przykładowej funkcji przemiatania, aby przetestować ograniczenia kąta serwa i ograniczyć je w funkcji mapy. Stwierdzenia na końcu mają na celu ograniczenie prędkości serwomechanizmu, aby pęd długiej przeciwwagi nie zniszczył rzeźby.

Krok 6: Użyj go

Urządzenie można łatwo przymocować do dowolnej powierzchni ściany za pomocą kilku śrub. Nie waży tak bardzo, a ponieważ jest tak powolny, naprawdę nie kołysze się zbytnio. W pierwszym GIFF-ie widać, że jest niesamowicie wrażliwy na CO2 nawet w oddechu. Wdychanie do końca rogu podnosi potencjalny poziom CO2 do 4%, co wyniesie 40 000 ppm. Czujnik wychodzi poza skalę przy 10 000 i można sobie z tym poradzić w programowaniu ruchu różdżki – tj. logarytmować wyjście lub zmieniać cykl ruchu z szybszymi ruchami. Można z nim łatwo przeprowadzić inne eksperymenty, w tym umieścić go w małym zamkniętym pomieszczeniu z dużą ilością ludzi (w piwnicy kościoła podczas pecha) lub na zewnątrz na wietrznym zboczu wzgórza. Najniższy, jaki otrzymałem, wynosił około 410, a wczoraj z wichurą z prędkością 50 mil na godzinę. Potencjalnym zastosowaniem tego instrumentu byłoby zapoznanie ludzi z koncepcją monitorowania CO2 i jego znaczeniem – nie jakąś abstrakcyjną wielkością, do której odnoszą się gadające głowy, ale tym, co możemy faktycznie zmierzyć w naszych salach lekcyjnych lub muzeach.

Nie opieraj się chęci bycia częścią rozwiązania tego strasznego problemu poprzez edukację lub wypowiadanie się.