Niedawno minął rok od pierwszego artykułu o nowotomyskim smogu jaki pojawił się na „Obywatelskim”. Trzy miesiące później mogliśmy pochwalić się pierwszymi działającymi miernikami.

Od 4 kwietnia 2016 r. trwa również zbiórka publiczna na budowę mierników pyłu, która umożliwiła zakup części na budowę kilku następnych czujników.

Przez poprzedni rok metodą prób i błędów zdobyliśmy dużo doświadczenia, co pozwoliło nam udoskonalić mierniki. Powstała również strona internetowa prezentująca wyniki – powietrze.obywatelskint.pl.

Początek nowego sezonu grzewczego jest dobrym momentem, aby powrócić do serii zapoczątkowanej przez Darka. W tym wpisie staramy się spisać wnioski z kilku miesięcy pracy.

Rozliczenie zbiórki

Zebrane do tej pory fundusze (1030 zł) pozwoliły nam zakupić części na budowę kolejnych pięciu mierników.

Poniższa tabela prezentuje dokładnie koszt wszystkich części jakie zakupiliśmy. Za każdą wpłatę jesteśmy niezmiernie wdzięczni!

Produkt	Szt.	Cena za szt.	Cena
Wemos	5	20,78 zł	103,91 zł
PMS 3003	5	74,88 zł	374,39 zł
BME 280	5	19,97 zł	99,87 zł
DHT 22	5	10,44 zł	52,21 zł
Grzałka	6	8,72 zł	52,30 zł
Szczelne obudowy	5	16,00 zł	80,00 zł
płytki uniwersalne + goldpiny			20,00 zł
		Razem:	782,68 zł

Budowa miernika

1. Laserowy czujnik pyłu Plantower PMS 3003.

W pyłomierzach poprzedniej generacji używaliśmy czujników optycznych Shinyei PPD42NS oraz Sharp GP2Y1010AU0F. Czujniki te oświetlają powietrze diodą podczerwoną, a następnie mierzą fotokomórką liczbę cząsteczek pyłu. Koszt to ok. 50-80 zł.

W czujnikach laserowych powietrze przepływające przez czujnik jest oświetlane laserem, a nie diodą. Pozwala to uzyskać dużo większą dokładność pomiaru.

Dodatkowo, używany przez nas PMS 3003 przesyła odczyty cyfrowo przez RS-232 (w przeciwieństwie do analogowych interfejsów Shinyei i Sharpa), co upraszcza nieco konstrukcję całego miernika i zmniejsza liczbę potrzebnych komponentów (nie nam już potrzebny konwerter Arduino z poprzedniego opisu).

Używanie czujników optycznych, a nie laserowych to częsta pułapka w którą wpadają konstruktorzy amatorskich mierników pyłu. Wynika to z ich niższej ceny (początkujący chcą zbudować czujnik jak najtaniej) oraz większej liczby poradników dla gorszych, optycznych czujników w internecie.

 

2. Rejestrator Wemos D1 mini.

 

Zadaniem mikrokontrolera Wemos jest zbieranie wyników z czujnika PMS3003 i wysyłanie ich na serwer przez wbudowany moduł WiFi. Jego oprogramowanie jest prostsze niż routera z poprzedniej generacji czujników (wynika to z braku systemu operacyjnego, programy są napisane w języku Arduino).

Kolejnym atutem Wemosa jest to, że jest gotowy do działania od razu po wyjęciu z pudełka (routery wymagały wymiany firmware na OpenWRT, wgrania skryptów pobierających odczyty z czujnika, wlutowania stabilizatora, itd.). Dzięki temu ten komponent pyłomierza może zostać przygotowany przez dowolną osobę, która ma zainstalowane Arduino IDE na komputerze i posiada nasz kod źródłowy.

Nasza przygoda z Wemosem rozpoczęła się kiedy jedna z przyjaznych nam dusz nam go pożyczyła do testów – jeszcze raz dziękujemy!

Koszt Wemosa to ok. 20 zł.

3. Grzałka oraz rura.

Jednym z problemów laserowych i optycznych czujników pyłu jest to, że przy dużej wilgotności (powyżej 70%) wyniki pomiarów są zawyżane. Wynika to z faktu, że drobinki wody w powietrzu są brane za cząstki pyłu.

Aby tego uniknąć, powietrze wpływające do naszych pyłomierzy jest najpierw ogrzewane o kilkadziesiąt stopni. Zmniejszana jest w ten sposób jego wilgotność oraz omijany jest punkt rosy. Grzałka (12V, podobna w działaniu do grzałki z prostownicy do głosów) jest umieszczona w rurze PCV do wody gorącej o średnicy wewnętrznej 27 mm (40 mm średnicy zewnętrznej). Całość jest otulona pianką termiczną.

Przykładowo: powietrze o temperaturze 0C i wilgotności 91%, po podgrzaniu ma 40C i wilgotność 19%.

Koszt grzałki to ok. 15 zł.

4. Mierniki temperatury, ciśnienia oraz wilgotności.

Aby móc dobrze analizować wyniki pomiarów musimy również obserwować ww. parametry. Czujniki jakich używamy to BME 280 (koszt ok. 25 zł; mierzy zewnętrzną temperaturę i wilgotność) oraz DHT 22 (koszt ok. 10 zł, mierzy temperaturę i wilgotność powietrza po podgrzaniu)

5. Obudowa.

Obudowa to element, który zmienił się najmniej w porównaniu z poprzednią generacją pyłomierzy. Jest to pudełko IDE EI.171 o wymiarach 175x15x95 mm, szczelne, klasy IP65.

Dodatkowo, pudełko jest schowane pod innym pudełkiem – z Pepco – z przymocowanymi kilkoma kratkami wentylacyjnymi.

Koszt obudowy to ok. 16 zł, pudełko z Pepco – 30 zł, oraz 6 kratek po 8 zł. Razem ok. 100 zł.

Podsumowanie

Przez poprzedni rok konstrukcja miernika zmieniła się diametralnie. Czy należy zatem uważać poprzednią generację urządzeń za porażkę? Absolutnie nie! Eksploracja różnych komponentów, obudów, rur, grzałek, mikrokontrolerów oraz routerów pozwoliła nam zdobyć niezbędny know-how.

Gdyby poprzednie wersje pyłomierzy nigdy nie powstały, tym bardziej niemożliwe byłoby skonstruowanie ich dzisiejszej wersji.

Jesteśmy wdzięczni każdej osobie, która bezinteresownie pomogła nam w tej podróży. Zdobytą wiedzą staramy się podzielić w tym wpisie, aby oszczędzić innym amatorom pomiarów pracy. Zachęcamy również do kontaktu z nami celem wymiany doświadczeń.