Wskazówkowy miernik poziomu dwutlenku węgla w powietrzu sterowany z Arduino

Wskazówkowy miernik poziomu dwutlenku węgla w powietrzu sterowany z Arduino

Obecna atmosfera na Hawajach, gdzie mieszka autor tej konstrukcji, zawiera około 400 ppm dwutlenku węgla. Liczba ta jest niezwykle ważna dla nas wszystkich. Z dwutlenkiem węgla związane są nierozerwalnie zmiany klimatyczne na Ziemi. Obecnie, w czasach gdy otoczeni jesteśmy przez denialistów efektu cieplarnianego, pomiary tych wartości są kluczowe do szerszego zrozumienia i zaakceptowania faktu zmian klimatu na Ziemi.

Niezależnie od tego, jaka jest nasza motywacja do pomiaru poziomu dwutlenku węgla w otaczającym nas powietrzu, prezentowana poniżej konstrukcja jest idealnym rozwiązaniem. Pomiar poziomu CO2 wokół nas pozwoli zrozumieć jak przemysł wpływa na klimat, ale możemy również monitorować jakość powietrza w naszych mieszkaniach, by wiedzieć kiedy np. musimy przewietrzyć pokój. Koncentracja CO2 wpływa negatywnie na naszą zdolność skupienia się czy pracy, więc utrzymywanie stężenia dwutlenku węgla na niskim poziomie nie jest bez znaczenia dla naszego komfortu.

Autorka projektu zajmowała się wcześniej m.in. analizą gazów wydechowych u nurków, w szczególności poziomu dwutlenku węgla. Dlatego też stworzenie tego rodzaju systemu nie było dla niej wielkim problemem. System, aby prezentować dane w czytelny sposób, oprócz klasycznego wyświetlacza eInk, używa serwomechanizmu poruszającego ogromną wskazówką, zamieniając całe urządzenie w duży wskaźnik wychyłowy.

Dzięki ciekawej formie prezentacji danych i estetycznej, drukowanej w 3D obudowie, urządzenie doskonale wpasuje się w dowolnym pomieszczeniu, ale także sprawdzi się na przykład w szkolnej klasie, gdzie będzie prezentować dane na temat poziomu dwutlenku węgla w powietrzu.

Potrzebne elementy

Do skonstruowania tego ciekawego miernika potrzebne są nie najtańsze elementy, jednakże wszystko po, by zapewnić wysoką dokładność pomiaru oraz przystępny i precyzyjny sposób prezentacji danych. Aby zbudować taki miernik we własnym domu potrzebne będą:

  • Moduł Adafruit Feather 32u4 Adalogger. Dzięki zainstalowaniu karty SD można bardzo łatwo nie tylko mierzyć na bieżąco, ale także logować poziom CO2. Jeżeli nie zależy nam na funkcji zachowywania historycznych wartości, możemy kupić zwykłą wersję Feather 32u4,
  • Wyświetlacz Adafruit 2.13" eInk/ePaper – to trójkolorowy (czerwony, czarny, biały) wyświetlacz typu "elektroniczny papier". Można w jego miejscu zastosować dowolny wyświetlacz TFT, jednakże żadna inna technologia nie zaoferuje takiej czytelności ekranu w mocnym słońcu, jak eInk,
  • Sensor do pomiaru poziomu dwutlenku węgla w atmosferze typu MH-Z16 firmy Winsen. Układ używa podczerwieni do pomiaru poziomu tego gazu. Osiąga dokładność do 50 ppm plus 5% mierzonej wartości, a dodatkowo charakteryzuje się wysoką liniowością i niewrażliwością na wpływ temperatury i wilgotności powietrza. W zależności od konkretnego modelu może mierzyć CO2 w zakresie od 0 do 2000 ppm, 5000 ppm, 10000 ppm 30000 ppm oraz 50000 ppm. W tym systemie zastosowano moduł o zakresie pomiarowym od 0 do 10000 ppm (0...1%),
  • Serwomechanizm, na przykład HITEC HS 325HB lub podobny. Element ten musi być zasilany napięciem 5 V, tak jak reszta systemu,
  • Wytrzymały włącznik systemu - autorka zastosowała podświetlany na niebiesko przełącznik,
  • Elementy mechaniczne do montażu serwa - można wykonać je samodzielnie z metalowych kształtowników, lub zakupić gotowe elementy, takie jak np. oferowane przez Servo City. Autorka konstrukcji skorzystała z tej drugiej opcji, jak widać na rysunku 1.

Oprócz powyższych elementów autorka wykonała w tehnice 3D wiele elementów obudowy i drobnych elementów montażowych. Na rysunku 2 pokazano dwa największe elementy - podstawę miernika oraz ozdobną obudowę w kształcie muszli. Wszystkie elementy można łatwo wydrukować z PLA na dowolnej drukarce 3D. Autorka użyła Creality CR10.

Zajęło to kilka godzin, ale nie napotkano żadnych problemów. Muszla została następnie pomalowana teksturowaną farbą, aby zamaskować linie wydruku. Pozostałe elementy z wydruku to uchwyt mocowania wskaźnika i jego przeciwwaga, która montowana jest na końcu wskazówki. Pliki .stl do wydruku znaleźć można na stronie źródłowej projektu na portalu instructables.com (link na końcu artykułu).

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik grudzień 2019

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio grudzień 2019

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje grudzień 2019

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna listopad 2019

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich grudzień 2019

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów