Датчик качества воздуха – как сделать и встроить измерительный прибор в светящийся шарик

Из этой инструкции вы узнаете, как сделать светящиеся шары, которые реагируют на качество окружающего воздуха. Внутри каждого шара находится трехцветный светодиод. Этот светодиод реагирует на данные датчика качества воздуха, становясь зеленым, желтым или красным на основании низких, средних и высоких значений.

Даже без всяких причудливых схем ночью они выглядят довольно круто. Проект можно улучшить, добавив транзистор, чтобы сделать освещение баллона более ярким, и более тщательно откалибровав датчики качества воздуха по температуре и влажности. Как делать светящиеся шары своими руками?

Содержание статьи

Шаг 1: Соберите материалы

Вот материалы, которые вам понадобятся для создания одного воздушного шара (со ссылками на Sparkfun для примера):

Датчик качества воздуха от Figaro (я рекомендую VOC или датчик дизелявыхлопов)
8-контактный микроконтроллер PICAXE
DIP-розетка для ПИК
Перезаряжаемые батареи
Трёхцветный светодиод
Резистор на 10кОм для измерения VOC или выхлопов, либо резистор 100 кОм для измерения дизельного топлива
Погодный шар (поищите weather balloon в интернете)
Доступ к гелию
Резинка или веревка, чтобы завязать воздушный шар, когда он будет надут
(опционально) разъем для аккумулятора

Вам также нужно будет использовать

Стартовый комплект Picaxe starter kit и кабель, или другой способ программирования PIC
провод
припой / паяльник
изолента
термоусадку / горячий пистолет
плоскогубцы / стриппер для проводов
блок питания или несколько источников питания примерно на 5В для предварительного нагрева датчика

Шаг 2: Преднагрев датчиков

Инструкция для обоих датчиков советует 48 часов предварительного нагрева, чтобы элементы стали максимально стабильными. Я прогревал их около 24 часов, и это, кажется, сработало.

Все, что вам нужно сделать, это подключить питание и заземление на датчике к источнику питания (при напряжении 4,5 В) или батарее (3,7-4,5 Вольт). При использовании источника питания убедитесь, что он не ограничен по току, поскольку несколько датчиков будут потреблять большой ток.

Вы можете сделать это на макетной плате или с помощью зажимов-аллигаторов и оставить на ночь.

Шаг 3: Программируем PICAXE

Во-первых, вам нужно установить PICAXE IDE и драйверы для вашего компьютера — ссылка.

Во-вторых, вы должны собрать плату программирования PICAXE или то, что вы решите использовать для программирования PIC. Обратитесь к этому источнику за подробной информацией о начале работы с PIC.

Код очень прост. Он измеряет выходной сигнал датчика и, если он ниже, в пределах или выше определенных пороговых значений, он светится зеленым, желтым или красным светом. Каждый датчик может иметь разные пороги.

Вот значения, которые я использовал, основываясь на данных о моем городе:

main:
'w5 = 270 'DIESEL GREEN'
'w6 = 295 'DIESEL RED'

'w5 = 448 'VOC GREEN'
'w6 = 470 'VOC RED'

w5 = 360 'EXHAUST GREEN'
w6 = 380 'EXHAUST RED'

goto runsensor

runsensor:
readadc10 4, w3 'SENSOR VALUE'
if w3 = w5 and w3 = w6 then 'RED'
low 1
high 2
endif
pause 500
goto runsensor

Простой способ угадать, какие значения зеленого, желтого и красного могут появиться после того, как вы подключили схему, — использовать вольтметр. Вы можете увидеть, какое напряжение излучает датчик в разных местностях, и преобразовать его в аналоговые значения:

1023 * напряжение датчика / напряжение вашей батареи

Шаг 4: Паяем схему (датчик VOC)

Это самая сложная часть проекта. Все соединения должны быть очень прочными, иначе они сломаются от движений воздушного шара. Я рекомендую использовать вокруг каждого соединения много термоусадочной ленты или изоленты.
Припаяйте сокет PIC (но не сам PIC, чтобы облегчить программирование). Оставьте около 15 см провода между светодиодом и picaxe. Спаяйте вместе picaxe, датчик и аккумулятор.

Пины датчика:

1 — заземление (это может быть заземление батареи или заземление picaxe)
2 – пин 4 picaxe с резистором 10 кОм через заземление
3 и 4 — VCC (это может быть VCC picaxe или VCC аккумулятора)

Светодиодные контакты:

Зеленый — picaxe 1
Красный — picaxe 2

Шаг 5: Паяем схему (дизель или выхлопы)

Припаяйте сокет PIC (но не сам PIC, чтобы облегчить программирование). Оставьте около 15 см провода между светодиодом и picaxe. Спаяйте вместе picaxe, датчик и аккумулятор.

Пины датчика:

1 — пин 4 picaxe с резистором 100 кОм через заземление (для дизеля)

ИЛИ ЖЕ

3 — пин 4 picaxe с резистором 10 кОм через заземление (для выхлопа)
4 — заземление (это может быть заземление аккумулятора или заземление picaxe)
3 — VCC (это может быть VCC picaxe или VCC аккумулятора)

Светодиодные контакты

Зеленый — picaxe 1
Красный — picaxe 2

Шаг 6: Закрепляем всё изолентой

Обмотайте изоляционной лентой датчик и picaxe, не блокируя воздуховод датчика. Лента выступает в качестве самодельного корпуса для проекта (таким образом, вам не нужно придумывать никакого другого корпуса).

Поместите немного ленты вокруг светодиода — он может стать слишком горячим или острым, и воздушный шар лопнет.

Шаг 7: Вставьте всё в шар

Вставьте светодиод в шар, но держите picaxe, датчик и батарейку снаружи.

Скорее всего, ваш датчик будет находиться на этом уровне (см. фото), и светодиод станет красным независимо от того, какие пороги вы установили в шаге 1. Дайте ему немного времени на «адаптацию», он вернется к нормальному состоянию примерно через 20 минут.

Шаг 8: Наполните шар

Этот шаг – самый интересный. Теперь вы можете надуть воздушный шар! Мы использовали резиновые ленты, чтобы связать «пупок» шарика, так как завязывание самого шара может повредить и без того хрупкую проводку. Если вы планируете запустить несколько шаров сразу, я рекомендую надувать баллоны на месте, так как все они не поместятся в машину.