Introduction

🚧 Fabriquez votre détecteur et prenez part à notre réseau mondial de données ouvertes et de technologies civiques.
Avec DNMS (Digital Noise Measuring Sensor), vous pouvez mesurer vous-même la pollution sonore.

Consultez les instructions originales et les anciennes versions sur le GitHub de Helmut Bitter.
Le compte GitHub présente différents montages avec différentes platines et différents microcontrôleurs.

Il existe deux grands types de montage :

• un montage où le microcontrôleur NodeMCU (portant le détecteur de particules fines, le thermomètre...) et le sonomètre DNMS sont séparés. Les platines sont appelées AIRROHR V1.4 and DNMS - T4 V1.4
• un montage avec le microcontrôleur NodeMCU et le sonomètre DNMS sur une même platine : DNMS - T4+NodeMCU V1.4

Seule la variante où le NodeMCU et le DNMS sont séparés est présentée ici. Pour les autres solutions, consultez le GitHub de Helmut Bitter !

La variante présentée sur cette page permet de séparer le détecteurs de particules fines et le sonomètre avec un câble mesurant jusqu'à 10 mètres.

Ceci est particulièrement utile pour pouvoir placer le sonomètre au mieux et obtenir les mesures acoustiques les plus précises.

Liste des composants

Composants individuels

• NodeMCU ESP8266 CPU/WLAN

• Teensy 4.0 development board. Autres vendeurs : EXPTECH, Antratek, PIMORONI

• Digitales Mikrofon ICS-43434

• câbles silicone ultra-flexibles avec un diamètre de 0,15mm² (AWG 26) en 6 couleurs différentes

  
  Le DNMS (Digital Noise Measuring Sensor) peut être associé avec le capteur de particules fines airRohr :

• Capteur de particules fines SPS30. Autres vendeurs: TME, SOS electronic. Le capteur clasique SDS011 peut aussi ête utilisé.

• BME280 6-PIN Version, temperature & humidity. Autres vendeurs: Nettigo, Berrybase

• Câbles

• Câble Micro-USB plat

• Alimentation USB

• Serre-câbles

Les platines et le boitier sont décrits ci-dessous.

🙌 Vous avez décidé d'acheter les pièces en ligne, très bien ! La livraison va cependant prendre quelques semaines. En attendant, profitez de la vie.

Pilotes & micrologiciel

Nous avons déjà programmé les micrologiciels. Vous devez seulement installer des pilotes sur votre ordinateur et les charger dans les microcontrôleurs NodeMCU (ESP8266) et Teensy 4.0.

Pour communiquer avec l'ESP8266, il vous faut les pilotes usb2serial compatibles avec votre système d'exploitation.

La puce présente sur le NodeMCU V3 est normalement de type CH341. Regardez au verso de la platine pour trouver la référence.

Choisissez le lien correspondsant à votre ordinateur.

Windows

Pilotes Windows pour le modèle V2 (CP2102)

• Windows 10 - Windows 10 devrait pouvoir charger automatiquement ce pilote.
• Windows 7/8/8.1 - Version 32-bit - Incompatible avec la version 64-bit du système d'exploitation.

Pilotes Windows pour le modèle V3 (CH340/CH341)

• Windows - Windows 10 devrait pouvoir charger automatiquement ce pilote.

Installer le fichier téléchargé pour Windows :

• V2 : Ouvrez le dossier CP210x et double-cliquez sur le fichier exécutable CP210xVCPInstaller_x64 (or x86).
• V3 : Ouvrez le dossier CH341SER et double-cliquez sur le fichier exécutable SETUP.

Platines & diagrammes

La meilleure façon de monter un DNMS, c'est avec nos platines. Il exsite de nombreux fabricants qui proposent de réaliser les platines électroniques pour quelques euros même en très petites quantités (voire une pièce). Par exemple, JLCPCB. Téléchargez le diagramme du circuit et/ou le ficher Gerber disponibles ci-dessous, chargez les sur le site internet du fabricant et commandez vos platines.

AIRROHR V1.4

Download

• Diagramme
• Fichier Gerber à charger sur le site internet du fabricant de platines

DNMS - T4 V1.4

Platine pour le microcontrôleur Teensy 4.0 à connecter à la platine AIRROHR ci-dessus.

Download

• Diagramme
• Fichier Gerber à charger sur le site internet du fabricant de platines

Montage

⚠️ REMARQUE IMPORTANTE Installez impérativement le micrologiciel avant le montage ! Voir la section Pilotes & micrologiciel.

Microphone

Le microphone est basé sur une platine Pesky Products avec un composant MEMS ICS-43434. VOus pouvez trouver cette platine sur le Tindie marketplace.

Corps du microphone

Le corps du microphone est réalisé avec du tube de polystyrène .500" (12.7mm). Ce diamètre permet d'insérer directement le microphone dans la plupart des calibrateurs.

Le prototype a été fabriqué avec un tube Evergreen No. 236.

Soudez les 6 câbles silicone en notant bien les connexions.

Refermez bien l'extrémité du tube avec le ruban de masquage.

Vous pouvez maintenant remplir le tube avec de la résine isolante. Cette étape est nécessaire pour éviter tout phénomène de résonnance et ainsi obentir des valeurs calibrées et reproductibles.

Le prototype a été développé avec de la résine PURe Isolation ST 33 de la marque Copaltec GmbH.

Spécifications:

• rigidité diélectrique : 28 kV/mm
• résistance directe : 5,8.1014 ohm/cm
• résistance de surface : 1,3.1016 ohm
• proportions résine/durcisseur : 2 : 1
• durée d'usage après mélange: 20 à 30 min.
• durcissement : 16 à 30 h
• dureté définitive : 10 à 14 jours
• viscosité après mélange : 500 à 600 mPa.s
• dureté Shore : D 50 to 55 (ISO 868, DIN 53505)
• conductivité thermique : 0,3 W/mK
• température d'application : - 20 to +130 °C

La résine polyuréthane UR5545 de la marque Electrolube convient également.

15 grammes de résine environ sont nécessaires au remplissage de chaque tube.

Après durcissement de la résine, retirez le ruban de masquage. Le microphone est prêt !

Boitier du DNMS

Il est possible d'obtenir un boîtier bon marché et disposant de bonnes propriétés acoustiques sur la base de tubes pour installations électriques. La pièce principale est un morceau droit de 25 mm de section sans élargissement. Un manchon d'enfichage de 25 mm de diamètre, un coude de 90° et un connecteur presse-étoupe M25 IP68 viennent s'y ajouter.
La portion droite fait environ 160 mm. Le manchon vient prolonger cette partie, il est collé avec de la colle synthétique ou silicone.

Collez le connecteur presse-étoupe M25 IP68 au manchon.

Fixez le coude de 90° (avec seulement un peu de colle pour pouvoir ultérieurement mettre à jour le firmware de la platine Teensy) une fois le circuit imprimé installé. Placé vers le bas, il empêchera l'humidité d'atteindre le DNMS.

Installez le câble reliant le DNMS au processeur de communication. S'il fait plus de 250 mm de long, l'extension du bus I2C intégrée dans la platine AIRROHR V1.4 est nécessaire. Un câble RJ12 est utilisé pour relier les platines AIRROHR V1.4 et DNMS - T4 V1.4.

Quand tout est bien connecté, vous pouvez coller les différentes parties.

Résultat:

La platine portant le microcontrôleur NodeMCU peut être placé dans n'importe quel boitier électrique.

Protection contre les intempéries

Les boitiers doivent être étanches. Seul l'orifice du microphone peut être un point senible. TDK, le fabricant du composant a publié des recommandations pour protéger les microphones MEMS de la poussière et des liquides mais ces composants sont difficiles à trouver et n'ont pas été testé par nos soins.
Par contre, il est nécessaire d'installer une bonnette en mousse. Un morceau d'éponge synthétique peut convenir. Les raisons sont les suivantes :

• protection contre le bruit du vent.
• protection contre les gouttes d'eau. Pour éviter la condensation, laissez une petite cavité entre la bonnettte et l'orifice du microphone.
• protection contre les UV. Une lumière intense peut réduire la durée de vie du microphone et influencer les mesures.

Les bonnettes pour microphones de mesure sont chères mais vous pouvez facilement découper des bonnettes rondes.

Consultez ce site.

Position du microphone

Il est important de placer le microphone dans un espace le plus libre possible pour éviter les phénomènes de réflexion sur les surfaces environnantes. La distance entre les murs et le sonomètre doit être la plus grande possible. Essayez de ne pas monter le DNMS directement contre le mur. Une distante d'un mètre serait idéale. L'erreur dans les mesures est encore raisonnable pour une distance de 50 cm.
Les meilleures positions sont les rambardes de balcon ou encore sur un petit mât.
Vous pouvez éventuellement placer le DNMS sur le coin d'un bâtiment pour entrainer l'annulation des phénomème de réflexion.
Un petit mât de 1 mètre de haut est la solution si vous placer le DNMS dans un jardin. Ceci atténuera la réflexion du son sur le sol (le revêtement a aussi une influence).
Il faut être conscient que le DNMS mesure le bruit ambiant. La pollution sonore générée par des voies ferrées ou les routes ne pourra être mesurée que de manière approximative. Cependant, plus vous êtes proche de la source, plus la détection du bruit est précise. Des améliorations du firmware pourraient permettre à l'avenir de mesurer le niveau sonore d'une source précisément identifiée.

Configuration

Récupérer l'ID

1. Branchez le cable sur une prise USB afin d'alimenter le capteur.

2. La station essaie de se connecter à un point d'accès Wifi. Avant configuration, aucune connection ne doit être possible et le détecteur va produire lui-même un point d'accès avec le nom Particulate Matter-<ID> , Feinstaubsensor-<ID> ou airRohr-<ID>. Le numéro ID est l'identifiant de la puce (par exemple 13597771). Veuillez noter ce numéro. Vous en aurez besoin pour l'enregistrement de la station.

3. Connectez-vous à ce point d'accès. Attendez que la connexion soit bien établie.
   Android: Si l'appareil se déconnecte immédiatement, vous devez désactiver l'option 'Réseau intelligent' sous 'WiFi -> Plus'.

4. Ouvrez un navigateur et tapez l'adresse http://192.168.4.1/

⚠️ Remarque La connexion au réseau local peut prendre un peu de temps. Ne soyez pas impatient et essayez plusieurs fois si besoin. La station peut aussi être configurée à l'aide d'un smartphone. Si la configuration a fonctionné, la page décrite ci-dessus ne sera plus accessible directement avec l'adresse IP 192.168.4.1.

Configurer la station

1. Sous 'Configuration', tapez le SSID (le nom de votre réseau Wifi) et le mot de passe.

2. Sélectionnez DNMS et, le cas échéant, les autres capteurs branchés sur votre station.

3. Pour les sonomètres (DNMS) décrits dans les présentes instructions, aucune autre configuration n'est nécessaire.

4. Cliquez sur le bouton 'Enregistrer', la station va redémmarer et se connecter à votre réseau. Elle ne sera plus directement accessible. Vous devriez toutefois pouvoir utiliser une adresse de la forme airRohr-<ID>.local (cf. ci dessus) ou bien passer par une adresse IP locale de la forme 192.168.1.<nombre> (peut varier selon les fournisseurs d'accès) à récuperer dans la liste des appareils connectés à votre box internet. Le firmware flasher permet également de se connecter aux capteurs présents sur le réseau local (Onglet "Rechercher" puis double-clique).

   
   

Tester la station

Si aucun changement particulier n'a été effectué (autre que la saisie du réseau Wifi) lors de la configuration, vous devriez pouvoir consulter les pages test suivantes après environ 10 minutes. Recherchez simplement l'ID de votre station (par exemple 13597771).

• Sensordaten
• WLAN-Signal

Ajoutez l'ID de votre station à l'extrémité de l'adresse URL ou bien cherchez là dans laliste déroulante.

Enregistrement

Enregistrez-vous

Allez sur devices.sensor.community et créez un compte pour enregistrer votre station et participer à notre réseau de données libres.

Enregistrez votre station

Connectez-vous sur votre compte puis cliquez sur "Enregistrer un nouveau détecteur". Accueil -> (Connexion) - Mon détecteur -> Enregistrer un nouveau détecteur

• ID de la platine ESP8266 (NodeMCU)
• Votre adresse électronique (ne sera pas publiée)
• Votre adresse postale: rue et numéro, code postal et ville. Cliquez sur "Chercher une adresse" pour obtenir les coordonnées géographiques (elles seront arrondies). Vérifiez la position de l'épingle et modifiez-la si besoin.
• Un nom pour la station (par exemple "Jardin", "Station de Maman"...).
• L'environnement de la station - hauteur, position par rapport à la rue, trafic routier...

Problèmes & difficultés

Problèmes de transmission ?

Entrez l'adresse suivante dans votre navigateur en remplçant l'ID et le type de capteur : https://api-rrd.madavi.de/grafana/d/BYsfp-xGz/dnms?orgId=1&var-chipID=esp8266-[ID]

L'ID peut également être recherchée dans la liste déroulante sur la page.

• Le détecteur a-t-il été enregistré sur le site https://devices.sensor.community/ et est-il visible sur la carte ?
• Le signal Wifi était-il faible dernièrement ? Ici, un server qui enregistre le niveau de signal Wifi :

https://api-rrd.madavi.de/grafana/d/Fk6mw1WGz/wifi-signal?orgId=1&var-chipID=esp8266-ID
Remplacer ID par l'identifiant de la station (ID de la platine NodeMCU).

Problèmes de câble USB ?

• Vérifiez la prise d'alimentation USB et le câble.
• Redémarrez (débranchez l'alimentation et/ou le câble).
• Le Wifi est-il bien configuré ? (La station se connecte-t-elle au réseau ?) Dans le cas contraire :
  • Le détecteur crée-t-il un point d'accès ?
  • Cherchez un réseau Wifi airrohr-[ID]. Patience, il peut apparaître une à cinq minutes après le branchement de la station.
• Vérifiez sur votre box que la station est connectée au réseau Wifi (cf. la liste des appareils connectés) et notez l'adresse IP 192.168.1.<nombre> (peut varier selon les fournisseurs d'accès).
  • Si oui: connectez-vous au détecteur avec l'IP 192.168.1.<nombre> à l'aide d'un navigateur. Vous devez accéder à l'interface de configuration.
  • Si non: l'ESP a un problème, par exemple, une alimentation insuffisante, une boucle de redémarrage...
  • Vous pouvez aussi utilisez le bouton "Rechercher" de l'installateur Airrohr, les détecteurs connectés au réseau local vont s'afficher. Double-cliquez sur une station pour atteindre la page de configuration.
• Connectez la prise USB à un ordinateur pour lire les sorties de la console de deboguage.
  • Consultez les textes s'affichant sur le terminal du port série de la station (Configuration : 9600 bauds, 8N1).
    • Linux: screen, minicom, cutecom; Windows: Tera Term; MacOS: ls, screen, minicom...
    • Il faut peut-être installer les pilotes usb2serial nécessaires, voir https://github.com/opendata-stuttgart/meta/wiki/Firmware-einspielen.
    • Vous pouvez utilisez le moniteur d'activité de l'IDE Arduino.
  • Vous devriez voir dans le terminal ce que le capteur fait (messages de démarrages, connexion au réseau WiFi ou création d'un point d'accès, mesures - après 3 minutes).

Problèmes électroniques ?

• Retirez la station des boitiers de protection
• Débranchez et rebranchez l'alimentation USB/la prise USB
  • Voyez-vous un court flash bleu sur la platine NodeMCU ?
  • Teensy: une diode rouge clignote-t-elle après redémarrage ?
  • Vérifiez tous les câbles de connexion.