Kit de calidade do aire MONK MAKES para as instrucións de Raspberry Pi

O kit de calidade do aire MonkMakes para Raspberry Pi baséase na placa do sensor de calidade do aire MonkMakes. Este complemento para Raspberry Pi mide a calidade do aire nunha habitación (que tan rancio está o aire) así como a temperatura. O taboleiro ten unha pantalla de seis LEDs (verde, laranxa e vermello) que indican a calidade do aire e un zumbador. O teu Raspberry Pi pode ler as lecturas de temperatura e calidade do aire, e o timbre e a pantalla LED tamén se poden controlar desde o teu Raspberry Pi.
A placa do sensor de calidade do aire conéctase directamente á parte traseira dun Raspberry Pi 400, pero tamén se pode usar con outros modelos de Raspberry Pi, usando os cables de puente e a plantilla GPIO incluídos no kit.

PARTES

Teña en conta que un Raspberry Pi NON está incluído neste kit.
Antes de facer calquera outra cousa, comproba que o teu kit inclúe os seguintes elementos.

CALIDADE DO AIRE E ECO2

A placa do sensor de calidade do aire usa un sensor cun número de peza CCS811. Este pequeno chip non mide realmente o nivel de CO2 (dióxido de carbono) senón o nivel dun grupo de gases chamados compostos orgánicos volátiles (COV). Cando están en interiores, o nivel destes gases aumenta a un ritmo bastante similar ao do CO2 e, polo tanto, pódese utilizar para estimar o nivel de CO2 (chamado CO2 equivalente ou eCO2).
O nivel de CO2 no aire que respiramos inflúe directamente no noso benestar. Os niveis de CO2 son de especial interese dende o punto de vista da saúde pública view xa que, por dicilo sinxelamente, son unha medida de canto estamos respirando o aire alleo. Os humanos exhalamos CO2 e así, se varias persoas están nunha habitación mal ventilada, o nivel de CO2 aumentará gradualmente. Isto é o mesmo que os aerosois virais que propagan arrefriados, gripes e coronavirus mentres as persoas exhalan ambos xuntos.
Outro impacto importante dos niveis de CO2 é na función cognitiva: o ben que podes pensar. Este estudo (entre moitos máis) ten algúns achados interesantes. A seguinte cita é do Centro Nacional de Información Biotecnolóxica dos EUA: “a 1,000 ppm de CO2, producíronse decrementos moderados e estatisticamente significativos en seis das nove escalas de toma de decisións. A 2,500 ppm, producíronse reducións grandes e estatisticamente significativas en sete escalas de rendemento na toma de decisións" Fonte: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3548274/
A seguinte táboa baséase na información de https://www.kane.co.uk/knowledge-centre/whatare-safe-levels-of-co-and-co2-in-rooms
e mostra os niveis aos que o CO2 pode chegar a ser insalubre. As lecturas de CO2 están en ppm (partes por millón).

Nivel de CO2 (ppm)	Notas
250-400	Concentración normal no aire ambiente.
400-1000	Concentracións propias de espazos interiores ocupados con bo intercambio de aire.
1000-2000	Queixas de somnolencia e mal aire.
2000-5000	Dores de cabeza, somnolencia e stagaire rancio, abafado. Tamén pode estar presente unha pouca concentración, perda de atención, aumento da frecuencia cardíaca e leves náuseas.
5000	Límite de exposición no lugar de traballo na maioría dos países.
> 40000	A exposición pode levar a unha grave privación de osíxeno que provoca danos cerebrais permanentes, coma e mesmo a morte.

CONFIGURACIÓN

Tanto se está a usar un Raspberry Pi 400 como un Raspberry Pi 2, 3 ou 4, asegúrese de que o Raspberry Pi estea apagado e apagado antes de conectar o sensor de calidade do aire.
O sensor de calidade do aire mostrará as lecturas de eCO2 en canto reciba enerxía do teu Raspberry Pi. Entón, unha vez que o teña conectado, a pantalla debería indicar o nivel de eCO2. Despois aprenderás a interactuar co taboleiro, a recibir lecturas e a controlar os LED e o zumbador desde un programa Python.
Conectando o sensor de calidade do aire (Raspberry Pi 400)
É moi importante que non empurras o conector en ángulo nin o empurras demasiado, xa que podes dobrar os pinos do conector GPIO. Cando os pinos están aliñados
correctamente, debe colocarse no seu lugar facilmente.O conector encaixa como se mostra arriba. Teña en conta que o bordo inferior da placa está aliñada coa parte inferior da carcasa do Pi 400 e que o lado da placa deixa espazo suficiente para acceder facilmente á tarxeta micro SD. Unha vez conectada a placa, enciende o teu Raspberry Pi. — Tanto o LED de encendido (no logotipo de MonkMakes) como un dos LED eCO2 tamén deberían acenderse.
Conectando o sensor de calidade do aire (Raspberry Pi 2/3/4)
Se tes un Raspberry Pi 2, 3, 4, entón necesitarás a Raspberry Leaf e algúns cables de puente femia a macho para conectar a placa do sensor de calidade do aire á túa Raspberry Pi.
ADVERTENCIA: invertir os cables de alimentación ou conectar o sensor de calidade do aire a 5 V en lugar do pin de 3 V do Raspberry Pi é probable que rompa o sensor e poida danar o seu Raspberry Pi. Entón, comproba coidadosamente o cableado antes de conectar o teu Raspberry Pi.
Comeza colocando a Raspberry Leaf sobre os pinos GPIO do teu Raspberry Pi para que poidas saber cal é cal. O modelo pode encaixar de calquera xeito, así que asegúrate de seguir o seguinte diagrama. A continuación, conectarás catro cables entre os pinos GPIO da Raspberry Pi e a placa de calidade do aire deste xeito:

Raspberry Pi Pin (como etiquetado na folla)	Consello de Calidade do Aire (as etiquetado no conector)	Cor de cable suxerida.
GND (calquera pin marcado GND servirá)	GND	Negro
3.3 V	3V	Vermello
14 TXD	PI_TXD	Laranxa
15 RXD	PI_RXD	Amarelo

Unha vez que estea todo conectado, debería verse así:Comprobe o seu cableado coidadosamente e despois encienda o seu Raspberry Pi; tanto o LED de encendido (no logotipo de MonkMakes) como un dos LED tamén deberían acenderse.
Desconectando a Xunta de Calidade do Aire
Antes de quitar a placa dunha Raspberry Pi 400.

Apague o Raspberry Pi.
Retire suavemente a placa da parte traseira do Pi 400, bordeándoa un pouco de cada lado á súa vez, para non dobrar os pinos.
Se tes un Pi 2/3/4, só tes que quitar os cables de puente do Raspberry Pi.

Activación da interface serie
Aínda que a placa mostrará o nivel de eCO2 sen ningunha programación, iso significa que só estamos a usar o Raspberry Pi como fonte de enerxía. Para poder interactuar co taboleiro desde un programa Python, no noso Raspberry Pi, hai que seguir algúns pasos máis.
O primeiro é habilitar a interface Serial no Raspberry Pi, xa que é esta interface a que utiliza o taboleiro de calidade do aire.
Para iso, seleccione Preferencias e, a continuación, Configuración de Raspberry Pi no menú principal.
Cambie á pestana Interfaces e asegúrese de que o porto serie estea activado e que a consola serie estea desactivada.

Descargando o Example Programas
O exampOs programas para este kit están dispoñibles para descargar desde GitHub. Para buscalos, inicia unha xanela do navegador no teu Raspberry Pi e vai a este enderezo:
https://github.com/monkmakes/pi_aq Descarga un arquivo zip do proxecto facendo clic no botón Código e despois na opción Descargar ZIP.Unha vez que remate a descarga, extrae o ficheiro files do arquivo ZIP atopando o ZIP file no cartafol Descargas e despois fai clic co botón dereito nel e selecciona a opción Extraer a.Seleccione un directorio axeitado (recomendo o seu directorio de inicio - /home/pi) e extrae o files. Isto creará un cartafol chamado pi_aq-main. Cambia o nome deste a só pi_aq.
Thonny
Despois de descargar os programas, só pode executalos desde a liña de comandos.
Non obstante, é bo botarlle unha ollada ao files, e o editor Thonny permitiranos editar o files e executalos.
O editor Thonny Python está preinstalado en Raspberry Pi OS. Atopalo na sección Programación do menú principal. Se por algún motivo non está instalado no teu
Raspberry Pi, entón podes instalalo usando a opción de menú Engadir/Quitar software no elemento do menú Preferencias.A seguinte sección explica un pouco máis sobre o que está a medir este sensor, antes de comezar a interactuar co taboleiro de calidade do aire mediante Python e Thonny.

COMEZANDO

Antes de comezar a programación de Python, vexamos o Consello de Calidade do Aire.O LED indicador de enerxía na parte superior esquerda, proporciona unha comprobación rápida de que a placa está a recibir enerxía. Debaixo deste atópase un chip do sensor de temperatura, e xunto a este está o propio chip do sensor eCO2. Se o miras detidamente, verás que ten pequenos buratos para que o aire entre e saia. Xusto debaixo do sensor eCO2 hai un zumbador que podes activar e desactivar desde os teus programas. Isto é útil para proporcionar alarmas. A columna de seis LED está formada (de abaixo a arriba) por dous LED verdes, dous LED laranxa e dous LED vermellos. Estes iluminaranse cando se supere o nivel de eCO2 marcado xunto a cada LED. Mostrarán o nivel en canto se encienda o Raspberry Pi, pero tamén podes controlalos usando Python.
Comecemos probando algúns experimentos desde a liña de comandos. Abre unha sesión de Terminal facendo clic na icona Terminal na parte superior da pantalla ou na sección Accesorios do menú principal. Cando se abra o terminal, escriba os seguintes comandos despois do indicador $, para cambiar os directorios (cd) e abrir un Python Abre o módulo local aq escribindo o comando: >>> desde aq import AQ
>>> A continuación, cree unha instancia da clase AQ escribindo: >>> aq = AQ()
>>> Agora podemos ler o nivel de CO2 escribindo o comando: >>> aq.get_eco2() 434.0
>>> Polo tanto, neste caso, o nivel de eCO2 é de 434 ppm. Vexamos agora a temperatura (en graos centígrados). >>> aq.get_temp()
20.32 Nota: Se recibe mensaxes de erro ao executar o código anterior, é posible que non teña instalado GUIZero. Instrucións de instalación aquí:
https://lawsie.github.io/guizero/#raspberry-pi

PROGRAMA 1. MEDIDOR ECO2

Ao executar este programa abrirase unha xanela similar á que se mostra a continuación, mostrandoche a temperatura e o nivel de eCO2. Proba a poñer o dedo no sensor de temperatura e as lecturas de temperatura deberían subir. Tamén podes respirar suavemente no sensor de eCO2 e as lecturas deberían aumentar.Para executar o programa, Cargue o file 01_aq_meter.py en Thonny e despois fai clic no botón Executar.Aquí tes o código do proxecto. O código fai uso da biblioteca GUI Zero sobre a que podes ler máis no Apéndice B.Para permitir que as lecturas de temperatura e luz teñan lugar sen interromper o funcionamento da interface de usuario, impórtase a biblioteca de fíos. A función update_readings fará un bucle para sempre, tomando lecturas cada medio segundo e actualizando os campos da xanela.
O resto do código proporciona os campos da interface de usuario necesarios para mostrar a temperatura e o nivel de eCO2. Estes están dispostos como unha cuadrícula, de xeito que os campos se aliñan. Polo tanto, cada campo defínese cun atributo de grade que representa as posicións das columnas e das filas. Así, o campo que mostra o texto Temp (C) está na columna 0, fila 0 e o valor de temperatura correspondente (temp_c_field) está na columna 1, fila 0.
PROGRAMA 2. MEDIDOR ECO2 CON ALARMA
Este programa estende o Programa 2, facendo uso do zumbador e algunhas funcións elegantes da interface de usuario, para facer sonar unha alarma e a xanela pór vermella se se supera un nivel de eCOXNUMX establecido. O control deslizante na parte inferior da xanela establece o nivel de eCO2 no que debe soar o zumbador e a xanela póñase en vermello. Proba a configurar o nivel de alarma un pouco máis alto que o
nivel actual de eCO2 e, a continuación, respire sobre o sensor.Aquí está o código do Programa 2, gran parte del é moi similar ao Programa 1. As áreas de interese destacáronse en negrita.import.
hora de importación
desde Guizero Import App, Text, Slider
de aq import AQ
aq = AQ()
aplicación = Aplicación (título = "Calidade do aire", ancho = 550, altura = 400, deseño = "reixa")
def update_readings():
mentres que é verdadeiro: temp_c_field.value = str(aq.get_temp()) eco2 = aq.get_eco2() eco2_field.value = str(eco2)
se eco2 > slider.value: app.bg = “vermello” app.text_color = “branco” aq.buzzer_on()
senón: app.bg = "branco" app.text_color = "negro" aq.buzzer_off() time.sleep (0.5)
t1 = threading.Thread(destino=actualizar_lecturas)
t1.start() # inicia o fío que actualiza as lecturas aq.leds_automatic()
# definir a interface de usuario
Texto(aplicación, texto=”Temp (C)”, cuadrícula=[0,0], tamaño=20)
temp_c_field = Texto(aplicación, texto="-“, cuadrícula=[1,0], tamaño=100)
Texto(aplicación, texto=”eCO2 (ppm)”, cuadrícula=[0,1], tamaño=20)
eco2_field = Texto(aplicación, texto="-“, cuadrícula=[1,1], tamaño=100)
Texto(aplicación, texto="Alarma (ppm)", cuadrícula=[0,2], tamaño=20)
control deslizante = Control deslizante (aplicación, inicio=300, final=2000, ancho=300, altura=40, cuadrícula=[1,2]) app.display()
En primeiro lugar, necesitamos engadir Slider á lista de cousas que importamos de guizero.
Tamén necesitamos ampliar a función update_readings para que, ademais de mostrar a temperatura e o nivel de eCO2, tamén comprobe se o nivel está por riba do limiar. Se é así, configura o fondo da xanela en vermello, o texto en branco e activa o timbre. Se o nivel de eCO2 está por debaixo do limiar establecido polo control deslizante, inverte isto e apaga o timbre.

PROGRAMA 3. REGISTRADOR DE DATOS

Este programa (03_data_logger.py) non ten unha interface gráfica. Só che solicita que introduza un intervalo en segundos entre lecturas, seguido do nome de a file
no que gardar as lecturas.No example arriba, sampling está configurado en 5 segundos e o file chámase lecturas.txt. Cando remate de rexistrar os datos, CTRL-c finalizará o rexistro e pechará o ficheiro file.
Os datos gárdanse no mesmo formato que se mostran na captura de pantalla anterior. É dicir, a primeira liña especifica os títulos, con cada valor delimitado por un carácter TAB. O file gárdase no mesmo directorio que o programa. Despois de capturar os datos, pode importalos nunha folla de cálculo (como LibreOffice) no seu Raspberry Pi e logo trazar un gráfico a partir dos datos. Se LibreOffice non está instalado no teu Raspberry Pi, podes instalalo usando a opción Engadir/Eliminar software do menú Preferencias.
Abre unha nova folla de cálculo, escolle Abrir no menú file menú e navegue ata os datos file queres mirar. Isto abrirá un diálogo de importación (ver a páxina seguinte) que se mostra
que a folla de cálculo detectou automaticamente as columnas dos datos. Faga clic en Aceptar para importar os datos e, a continuación, seleccione a columna para as lecturas de eCO2. Despois podes trazar un gráfico destas lecturas seleccionando Gráfico no menú Inserir e, a continuación, escollendo un tipo de gráfico de liña, seguido de Só liña. Isto ofrécelle o gráfico que se mostra na páxina seguinte.Como experimento, tenta deixar o programa de rexistro en funcionamento durante un período de 24 horas para ver como cambia o nivel de eCO2 ao longo do día.

ANEXO A. DOCUMENTACIÓN API

Para os programadores serios: aquí está a documentación técnica. O file monkmakes_aq.py non está instalado como unha biblioteca Python completa, senón que debería copiarse no mesmo cartafol que calquera outro código que necesite usalo. aq.py
O módulo monkmakes_aq.py é unha clase que envolve a comunicación en serie entre o teu Raspberry Pi e o taboleiro de calidade do aire.
Creando unha instancia de AQ: aq = AQ()
Lectura da lectura eCO2
aq.get_eco2() # devolve a lectura de eCO2 en ppm
Lectura da temperatura en graos C
aq.get_temp() # devolve a temperatura en graos C
A pantalla LED
aq.leds_manual() # establece o modo LED en manual
aq.leds_automatic() # establece o modo LED en automático
# para que os LED mostren eCO2
aq.set_led_level(nivel) # nivel 0-LEDs apagados,
# nivel 1-6 LED 1 a 6 iluminado
Zumbador
aq.buzzer_on()
aq_buzzer_off()
A clase comunícase coa placa sensora mediante a interface serie do Pi. Se queres ver detalles da interface en serie, bótalle un ollo á folla de datos deste produto. Atoparás unha ligazón a isto desde o produto web páxina (http://monkmakes.com/pi_aq)

ANEXO B. GUI CERO

Laura Sach e Martin O'Hanlon da Raspberry Pi Foundation crearon unha biblioteca Python (GUI Zero) que fai que sexa moi sinxelo deseñar GUI. Este kit usa esa biblioteca.
Antes de poder usar a biblioteca, cómpre importar os bits dela que quere usar no seu programa.
Por example, se só queriamos unha xanela que conteña unha mensaxe, aquí está o comando de importación:
desde a aplicación de importación guizero, texto
A clase App representa a aplicación en si, e todos os programas que escribas que usen guizero deben importalo. A única outra clase necesaria aquí é Texto, que se usa para mostrar a mensaxe.
O seguinte comando crea a xanela da aplicación, especificando un título e as dimensións iniciais da xanela.
aplicación = Aplicación (título = "A miña xanela", ancho = "400″, altura = "300")
Para engadir algo de texto á xanela, podemos usar a liña: Text(app, text=”Hello World”, size=32)
A xanela agora está preparada para a súa visualización, pero en realidade non aparecerá ata que o programa execute a liña: app.display()Podes saber máis sobre guizero aquí: https://lawsie.github.io/guizero/start/

SOLUCIÓN DE PROBLEMAS

Problema: a placa está conectada ao meu Pi 400 pero o LED de alimentación non está aceso.
Solución: Comprobe que os pinos GPIO estean aliñados correctamente co socket. Consulte a páxina 4.
Problema: a placa está conectada ao meu Pi 400 pero o LED de alimentación parpadea rapidamente.
Solución: isto indica un problema co sensor. Ás veces, o único que precisa é que se restableza a enerxía apagando e acendendo de novo o teu Raspberry Pi. Se fai isto e o parpadeo continúa, probablemente teña un taboleiro defectuoso, polo que póñase en contacto support@monkmakes.com
Problema: acabo de conectar todo, pero as lecturas de eCO2 parecen incorrectas.
Solución: o tipo de sensor utilizado no sensor de calidade do aire MonkMakes comezará a producir lecturas desde a primeira vez que o conecte. Non obstante, as lecturas serán máis precisas co tempo. A folla de datos do sensor IC suxire que as lecturas só comezarán a ser precisas despois de 20 minutos de tempo de execución.
Problema: recibo mensaxes de erro cando intento executar o example programas.
Solución: Nota: é posible que non teña instalado GUIZero. Siga as instrucións aquí: https://lawsie.github.io/guizero/#raspberry-pi
Problema: estou comparando as lecturas deste sensor cun medidor de CO2 real e as lecturas son diferentes.
Solución: iso é de esperar. O sensor de calidade do aire estima a concentración de CO2 (para iso serve a 'e' en eCO2) midiendo o nivel de compostos orgánicos volátiles (COV). Os verdadeiros sensores de CO2 son moito máis caros.

APRENDIZAXE

Programación e electrónica
Se queres aprender máis sobre a programación da Raspberry Pi e da electrónica, entón o deseñador deste kit (Simon Monk) escribiu unha serie de libros que che poden gustar.
Podes obter máis información sobre os libros de Simon Monk en: http://simonmonk.org ou sígueo en Twitter onde está @simonmonk2

MONXES

Para obter máis información sobre este kit, a páxina de inicio do produto está aquí: https://monkmakes.com/pi_aq
Ademais deste kit, MonkMakes fai todo tipo de kits e gadgets para axudarche
proxectos maker. Máis información e onde mercar: https://www.monkmakes.com/products
Tamén podes seguir a MonkMakes en Twitter@monkmakes.

Documentos/Recursos

Kit de calidade do aire MONK MAKES para Raspberry Pi [pdfInstrucións
Kit de calidade do aire para Raspberry Pi, Kit de calidade para Raspberry Pi, Kit para Raspberry Pi, Raspberry Pi, Pi

Referencias

Manual de usuario

INTRODUCIÓN