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[装机秀] 纯手工自制PM2.5空气质量检测仪

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发表于 2017-6-30 13:24:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 blackdog 于 2017-6-30 13:24 编辑

咳咳,找了半天没发现合适的栏目,这也算是装机吧。。。就当装机秀吧。。

IMG_20170627_225819.jpg



其实这玩意完成有好久了,本来打算做完phase2再发的,结果一直拖着没时间弄,留先把第一阶段总结下吧。否则真的连渣都要忘了。
去年下半年因为雾霾的原因小米啊,zuk啊纷纷推出了pm2.5的检测仪,作为一个爱折腾的人,直觉就是这玩意暴利啊。于是研究了一番,发现其实pm2.5检测传感器的成本极低,而这些商业产品就算是用了所谓激光测霾的新传感器,也是用的最便宜的那类,算上屏幕芯片等,还是100%以上的利润。
想着想着,就想自己搭一个玩玩,然后就开始了这次搞笑的尝试。
当然,虽然出发点是用最低成本做个pm2.5检测仪,但每个元器件选取到最后,都选了几乎最好最贵的。。。为了那点后续增强的潜力,结果到现在还没做后续。。。。哎。。。反正不量产,浪费一次也就一次。。。


元器件

作为pm2.5检测仪,最重要的当然是颗粒传感器。 这个东西的门道很深。
简而言之, 小型化的颗粒传感器主要分2种原理:
1. 加热颗粒,用红外侦测数量
2. 激光打上去,从散射光上侦测

第一种原理的颗粒检测传感器极其廉价,十几块钱就能零售,广泛用于各大牌空气净化器上显示当前空气质量的功能(所以别以为能显示当前空气质量的功能值什么钱)。 但这种传感器的最大特点就是无法区分PM2.5和pm10的颗粒,所以只能显示总的颗粒物数量,或者用预设模型大致算出个比例。

第二种激光的,就是目前市面上几百上千(几万块的那种不是这个原理)的检测仪吹嘘的传感器,但实际零售成本也就几十到一百,而这些市面上卖的成品中一般都是用的最便宜的那种。激光传感器可以准确的区分出各种尺寸颗粒物的数量, 所以如果买到的空气检测仪能分开显示pm2.5 pm10 pm 1 啥的,基本就是激光传感器。

划重点: 所有空气检测仪检测出来的pm2.5浓度都是和环保局的不能等同对比的
因为PM2.5的指标单位是浓度, 浓度就射击到了每个颗粒的密度质量,环保部门用的专业设备是会测算出单位体积内的颗粒物的质量! 不是数量!
而无论上面讲的1还是2的传感器,能测的都是颗粒物的数量,密度只能取假设值,或者经验值,然后和数量相乘,得出一个PM2.5的“浓度”数值。 这些经验值无论如何标定,都只能在某些情况下趋近于真实数据,但误差无法衡量。
所以自己拿着检测仪测出来的数据去和环保局公布的数据做很想对比对比是毫无意义的,只能自己纵向对比。


说了那么多废话,我最终选择了攀藤的G10传感器,这个比较贵,优点是小型化,很小很小,g5,g7等小很多

IMG_20170627_230615.jpg


一个小风扇负责让空气和尘埃流动进去
IMG_20170627_230623.jpg

这是出风口

IMG_20170627_230631.jpg


显示屏,其实显示屏的选择很多
我最后选了所谓的HMI屏,也就是屏幕上还带了单片机,我可以直接把界面存储的在屏幕里,程序只用串口传输指令和数据进去改变屏幕的显示和界面。
这样缺点是要每次修改界面要重新给屏幕升级一次数据,优点是程序专心获取pm2.5数据,不需要实时的去处理图形界面的问题,传输数据量很小。

IMG_20170627_231221.jpg
IMG_20170627_231240.jpg

屏幕还带板子,上面有内存,rom和单片机,所以我的成本其实又上去了,想偷懒嘛。。。


然后是开发板,其实这个pm2.5的检测,传感器已经把数据都输出了,加上屏幕是hmi的,随便找个stm32甚至16的操作下串口数据就行了。
但是。。。败家的我一路看到了昂贵的arm开发板,还是内置了wifi和蓝牙的。。。NanoPi Neo Air, 8G emmc,512M 内存 ...半年之后发现,这个板子是我折腾车载电脑群里的群友设计的。。果然都是折腾的人聚在了一起。。。。

很小巧哦 微信图片_20170627233115.jpg
微信图片_20170627233145.jpg

功能很强大,运行ubuntu core系统。

开发
基本的东西凑齐了,那就开始写程序调试咯,此处略去5000字血泪史。
最终基本的测空气质量和显示的代码用c写完了,同时用Golang也写了一遍,后面打算用Golang重构下程序,支持wifi和蓝牙连接,以及手机远程功能,但这个拖了好久了还没动手。。。

组装

既然发在装机这里,那就要装一下嘛。。。
开发板上的排针本来是木有的,本人焊接水平很差,最终做成了这样。。。

IMG_20170627_230605.jpg

IMG_20170627_230754.jpg
IMG_20170627_230826.jpg


为什么会选用这个开发板,而不是树莓派呢,3个原因:
1. 树莓派3虽然多了512m ram,但不带emmc,插个tf卡不看着烦
2. 树莓派的蓝牙占了一路串口,导致串口编程全部要改名字
3. 树莓派3的体积太大了,做这个东西时候pi zero W还没发布。。。

对比下树莓派3和这个的大小:

IMG_20170627_231308.jpg

so,选择很显而易见。

激光传感器因为做的太小了,接口就是非标的了,针扣非常细小,自己没法接,早网上淘了个转接口,这样用还行。

IMG_20170627_231422.jpg

IMG_20170627_231436.jpg


架子,恩。。。没有3d打印机,也没高兴去订做亚克力板。 瞅到桌子上有一堆这个

IMG_20170627_230853.jpg

就地取材,撸起袖子加油干


IMG_20170627_231527.jpg

随便用螺丝刀钻了几个洞,然后先搭起来

开发板内置wifi和蓝牙,但没内置陶瓷天线,所以要用个粘个天线在板子上

IMG_20170627_230322.jpg

各种“纯手工”组装开始了。。。。

IMG_20170627_231352.jpg


IMG_20170627_230455.jpg


IMG_20170627_230442.jpg

最后。。。就做成了现在这个样子。。。

IMG_20170627_225843.jpg
IMG_20170627_225918.jpg

IMG_20170627_225927.jpg

微信图片_20170627233157.jpg


界面是我用windows自带的“画图”画的。。以后切换wifi和蓝牙等高级功能的界面还没画好。。。
目前需要插个usb供电才能用,在室内和车里都试过了,效果还不错。
为啥不装个锂电池是有原因的,因为传感器的风扇需要5v供电,锂电池只有3.7v, 还要搞增压模块啥的,还不如连个移动电源方便。。。

就是这么简单。。。
哪天把手机交互功能写好了,再来发。。。


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发表于 2017-6-30 21:08:26 | 显示全部楼层
手工自制的,是很牛。赞一个!

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发表于 2017-7-1 11:10:09 | 显示全部楼层
感谢楼主分享!连代码都自己写,绝对纯手工!佩服,静待后续。

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发表于 2017-7-1 18:14:56 | 显示全部楼层
坐等量产

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楼主很牛逼,学习了

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玩玩可以,没啥实用性~

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不就是膝盖么~~~拿去!~

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发表于 2017-7-1 20:10:50 | 显示全部楼层
感谢楼主分享!

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软硬件都自己做,这个牛了。

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量产不?撸一个用用。

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厉害了我的露珠!

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厉害啊!动手能力超强!

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膜拜中....

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摩拜,太厉害了!

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你的动手能力超乎我的想象!

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厉害!估计新鲜一阵子后就吃灰了

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这么刁?????????

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