Riesiges analoges CO2-Messgerät - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

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Die aktuelle Atmosphäre über einem Berg auf Hawaii enthält etwa 400 ppm Kohlendioxid. Diese Zahl ist extrem wichtig für alle, die auf der Planetenoberfläche leben. Wir sind jetzt entweder von Leugnern dieser Sorge umgeben oder von solchen, die in aufgeregter Besorgnis die Hände ringen. Aber diese Zahl und die Tausenden von Zahlen, die in den Nachrichten darauf folgen, sind im Alltag schwer zu verstehen. Wie viel CO2 umgibt mich? Wie kann ich mich auf diese Vorstellung beziehen, dass Gase in der Atmosphäre eine Überhitzung des Planeten verursachen? Für Interessierte habe ich ein Giant Analog CO2-Messgerät gebaut, das mit Hilfe einer 4 Fuß langen Nadel diese Diskussion in jedem Schulzimmer oder Museum darüber, wie CO2 gemessen wird und wie Sie Teil dieser Gasanalyse werden können, beleben wird.

Aus meiner Arbeit mit der Analyse der Gasgemische in Schnorcheln: https://www.instructables.com/id/CO2-Measurement-in-Snorkels/ und dem Spaß, riesige Gezeitenuhren herzustellen: https://www.instructables.com/ id/Giant-Tide-Clock/ Ich habe den CO2-Sensor und den robusten Servomechanismus umfunktioniert, um ein analoges CO2-Messgerät für die Wandmontage herzustellen, das den aktuellen CO2-Gehalt in der Luft sehr genau darstellt. Der größte Teil des Builds ist 3D-gedruckt und bietet auch eine genaue digitale Ausgabe des Adafruit-Feder-E-Ink-Displays. Das Luftschnüffelhorn des Sensorgehäuses ist die wunderbare STL-Datei von: Resize 3 Zoll Spiral Speaker Box von iiime, die ursprünglich für die Nautilus-Lautsprechergehäuse erstellt wurde. Es wird mit wiederaufladbaren Batterien oder Wandwarzen von 5 Volt betrieben und zeichnet alle Ihre Daten auf dem mitgelieferten SD-Kartenhalter auf.

Schritt 1: Sammeln Sie Ihre Materialien

Die Baumaterialien sind nicht billig, tragen aber zur ultimativen Genauigkeit der Messwerte bei.

1. Adafruit 2,13 Tri-Color eInk / ePaper Display FeatherWing - Rot Schwarz Weiß - Sie könnten dafür ein sehr billiges TFT für 3,00 USD verwenden, aber es würde im Sonnenlicht nicht so gut erscheinen. Der Nachteil dieses stapelbaren Bildschirms ist dass die Aktualisierung langsam ist.

2. Adafruit Feather 32u4 Adalogger -- die MO-Version dieses Geräts funktioniert nicht gut mit dem Sensor. Sie können mit dem billigeren 32u4 Plain-Gerät ohne SD-Kartenslot auskommen, aber dies macht es einfacher, wenn Sie alle Ihre Daten aufzeichnen möchten.

3. Robuster Ein/Aus-Schalter aus Metall mit blauem LED-Ring - 16 mm Blau Ein/Aus

4.10, 000ppm MH-Z16 NDIR CO2-Sensor mit I2C/UART 5V/3.3V-Schnittstelle für Arduino/Raspeberry Pi von Sandbox Electronics – eine wirklich großartige Erfahrung mit diesem Unternehmen, stellen Sie sicher, dass Sie die Anweisungen zum Aktivieren des 3-Volt-Ausgangs befolgen – läuft nur mit 5 Volt

5. Standard Nabenwelle ServoBlock™ (24T Spline) ServoCity – ein weiteres großartiges Unternehmen! (Ich erhalte keine Vorteile aus meinen Empfehlungen dieser Unternehmen)

6. Standard HiTec Digital Servo, das oben passt.

7. 6,00 Aluminiumkanal - Servo City

Schritt 2: 3D-Druck der Komponenten

Die Komponenten lassen sich alle problemlos mit PLA auf jedem 3D-Drucker drucken. Der billige Creality CR10, den ich verwendet habe, hat eine ausreichend breite Ausgangsbasis, um die große Größe des Horns und der Rückplatte zu ermöglichen. Es dauerte mehrere Stunden, aber es traten keine Probleme auf. Drucken Sie mit Unterstützung. Das Horn wurde dann mit dieser strukturierten Farbe besprüht, die dem Endprodukt ein sandiges Gefühl verleiht und die feinen Linien des 3D-Drucks verdeckt. Die Rückplatte wurde in Fusion 360 so entworfen, dass sie problemlos in das Fenster des Feather E-Tintendisplays passt. Die anderen Dateien sind für den anschraubbaren Halter für die Zeigerstange und das Gehäuse, das die Gegengewichte für die Unterseite des Zeigers hält.

Schritt 3: Erstellen Sie es

Der Aufbau ist ziemlich einfach. Das servocity-System ermöglicht Ihnen die schnelle Montage des Servomechanismus an der Tragstruktur. Befestigungen zur Montage des Fronthorns mit Rückplatte, die die gesamte Elektronik beinhaltet, werden mit zwei gebogenen Anschlussplatten hergestellt, die E6000 auf die Rückseite der Platte geklebt werden. Eine weitere Anschlussplatte ragt nach hinten heraus, um eine solide Montage an einem 90-Grad-Wandanschluss zu ermöglichen. Der Zeiger, den ich verwendet habe, kann im Wesentlichen jede Länge haben - meine war etwa 4 Fuß groß. Ich habe eine lange Auffahrtsmarkierungsstange verwendet, die Sie in einem großen Ladengeschäft für unter 5 US-Dollar finden können. Sie bestehen aus Fiberglas und sind für ihre Länge schön leicht. In einer Situation mit einem Servo auch mit Getriebeunterstützung müssen Sie das Gewicht sorgfältig ausbalancieren und genau in der Halterung zentrieren. Mein Gegengewicht wurde mit Unterlegscheiben im 3D-gedruckten Gehäuse hergestellt und dann mit dem geschnittenen Ende der Stange in Epoxidharz versiegelt. Stellen Sie sicher, dass das Servo diese Gewichts- und Gegengewichtserfahrung toleriert, indem Sie es ausprobieren - das Servo sollte aufhören zu jammern, nachdem es seine Position in der Software erreicht hat. Wenn es sich weiterhin beschwert und sich bewegt, haben Sie höchstwahrscheinlich ein Problem.

Schritt 4: Draht/Montage

Der Schaltplan ist oben enthalten. Der Servo-Pin ist in diesem Szenario mit Pin 11 verbunden. Das E-Papier-Display nimmt einige Nadeln an der Feder auf, also verwenden Sie sie nicht versehentlich. Stellen Sie sicher, dass die SDA- und SCL-Paare richtig verbunden sind. Die Stromversorgung erfolgt entweder über eine 5-Volt-Wandwarze (2 A) oder eine Lipo-Batterie. Die Wandwarze wird durch den EIN/AUS-Schalter geleitet, der oben im Horn angebracht ist, der dann den Federcomputer, das Servo und den Sensor mit 5 Volt versorgt. Ich habe auch eine Reihe von blauen LEDs parallel am Ende des Horns angebracht, um am Ende des Tunnels etwas Licht zu erzeugen. (Dies ist nicht im Schaltplan enthalten.) Der Lasersensor für das CO2 wird in der Nähe der Öffnung des Horns montiert, damit Sie hineinblasen oder andere Luftgemische bis zum Mund abgeben können. Die Digitalplatine dafür ist ebenfalls in der Hupe montiert und die Stromanschlüsse werden direkt am Schalter vorgenommen. Das Erdungskabel, die Stromkabel und die SDA-, SCL-Leitungen werden aus der Rückseite der Platte zum Feather Board herausgeführt. Der Adalogger Feather/E-Papierstapel wird auf der Rückseite der Platte montiert. Nachdem alle Verbindungen getestet wurden, wird das Horn über Nacht mit E6000-Kleber an der Rückplatte versiegelt.

Schritt 5: Programmieren Sie es

Wirklich einfaches Programm mit der Arduino IDE. Fügen Sie die verschiedenen Bibliotheken für die angeschlossenen Maschinen hinzu: NDIR_I2C.h (enthalten auf der Sandbox Electronics-Website), "Adafruit_EPD.h" zum Ausführen des schönen E-Paper-Displays, Servo.h für die Standard-Servobibliothek. Definieren Sie die für die Anzeige erforderlichen Pins. Definieren Sie den Pin für den Servoausgang. Befestigen Sie den Servo und den Sensor. Die Loop-Funktion liest nur den Sensor und gibt ihn mit einer Map/Constrain-Funktion an das Servo aus. Der einzige knifflige Teil ist die Begrenzung Ihres Servobereichs, damit er nicht gegen die Seiten der Halterung schlägt. Ich mochte die Idee der hinteren Halterung des Servos / Zeigers, die zwischen der Frontplatte und der hinteren Wandhalterung gekapselt ist, aber sie hat auch einige Einschränkungen. Verwenden Sie die Standard-Beispiel-Sweep-Funktion, um die Winkelgrenzen zum Servo zu testen und in der Map-Funktion zu begrenzen. Die for-Anweisungen am Ende sollen die Geschwindigkeit des Servos begrenzen, damit der Schwung des langen Zeigerarm-Gegengewichts die Skulptur nicht zerstört.

Schritt 6: Verwenden Sie es

Das Gerät lässt sich einfach mit ein paar Schrauben an jeder Wandoberfläche montieren. Es wiegt nicht so viel und da es sich so langsam bewegt, schwingt es nicht wirklich viel. Im ersten GIFF sieht man, dass es schon im Atem unglaublich empfindlich auf CO2 reagiert. Das Einatmen in das Ende des Horns erhöht den potentiellen CO2-Gehalt auf 4%, was 40.000 ppm entsprechen würde. Der Sensor geht bei 10.000 außerhalb der Skala und Sie können dies bei der Programmierung der Stabbewegung behandeln - dh die Ausgabe logarithmisch machen oder den Bewegungszyklus mit schnelleren Schwingungen ändern. Andere Experimente können leicht damit durchgeführt werden, einschließlich der Aufstellung in einem kleinen engen Raum mit vielen Menschen (Kirchenkeller während eines Pot-Luck) oder draußen auf einem windgepeitschten Hügel. Die niedrigste, die ich bekam, war ungefähr 410 und das war gestern bei einem Windsturm von 80 km / h. Der potenzielle Nutzen dieses Instruments besteht darin, die Menschen mit dem Konzept der CO2-Überwachung und seiner Bedeutung vertraut zu machen – keine abstrakte Größe, die von Talking Heads angesprochen wird, sondern das, was wir in unseren Klassenzimmern oder Museen tatsächlich messen können.

Widerstehen Sie dem Drang nicht, Teil der Lösung dieses schrecklichen Problems zu sein, weder durch Bildung noch durch Reden.