Introduction

Noiseはベータ版です。質問は

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Noise@Sensor.Community

🚧 DIYセンサーを作って、世界中のopendata & civictechネットワークの一員になりましょう。
DNMS(Digital Noise Measuring Sensor)を使えば、自分で騒音を測定することができます。

Helmut Bitter氏のGithub にあるノイズセンサーのオリジナルの説明書や旧バージョンをチェックしてみてください。


そのリポジトリには、様々な種類のボードやPCBを使ってセンサーを作るための異なるセットアップが含まれています。


2つの異なる種類のセットアップがあります。

  • 2種類のセットアップがあります: * NodeMCUといくつかのセンサー(PM、温度など)とDNMSが分離しているセットアップ。PCBはAIRROHR V1.4とDNMS - T4 V1.4と呼ばれています。
  • NodeMCUとDNMSを同じPCBに搭載したバージョン:DNMS - T4+NodeMCU V1.4

ここでは、NODEMCUとDNMSを分離したバージョンについてのみ説明します。他のバリエーションについては、Helmut氏のGithubをご覧ください。

このケースでは、NodeMCUとDNMSの間の接続は10mにもなります。これは、正確なノイズ測定を行うためには、DNMSの適切な位置を見つける必要があるため、重要です。

ショッピングリスト

単一コンポーネント

プリント基板と耐候性については後述します。


🙌 オンラインでパーツを購入することに決めましたね。 残念ながらお届けには数日から3週間ほどかかります。 それまではお楽しみください️。

Driver & firmware

ファームウェアはすでに用意されています。あなたは、ドライバをインストールして、NodeMCU(ESP8266)とTeensy 4.0ボードをフラッシュするだけです。

ESP8266と通信するためには、OS用のusb2serialドライバが必要です。

NocdeMCU v3のチップセットは通常CH341で、NodeMCUの背面に技術情報が記載されています。お使いのコンピュータのOSに対応したリンクを選択してください。

Windows

Drivers for model V2 (CP2102) for Windows
  • Windows 10 - Windows 10では、これらを自動的にダウンロードできるはずです。
  • Windows 7/8/8.1 - 32 ビット版 - **64 ビット版 OS には対応していません。
モデルV3(CH341)用ドライバー(Windows版
  • Windows - Windows 10 は自動的にこれらをダウンロードできるはずです。
Windows用にダウンロードしたファイルを解凍します。
  • V2用です。CP210x」フォルダを開き、アプリケーション「CP210xVCPInstaller_x64(またはx86)」をダブルクリックします。
  • V3の場合:CH341SERフォルダを開き、アプリケーションSETUPをダブルクリックしてください。

MacOS

MacOS ドライバ
MacOS用にダウンロードしたファイルを解凍する
  • V2用です。V2の場合:フォルダCP210xを解凍し、アプリケーションCP210xVCPInstaller_x64(またはx86)をダブルクリックしてください。
  • V3 の場合:CH341SER フォルダを解凍して、アプリケーション SETUP をダブルクリックしてください。
  • Macを再起動してください。

Linux

ドライバをインストールする必要はありません。チップが直接サポートされている必要があります(dmesgで確認可能)。

ファームウェア フラッシャー NodeMCU

複数のOSをサポートしています。Windows, MacOS, Linuxに対応しています。

NodeMCUとコンピュータを短いマイクロUSBケーブルで接続する(1メートルより短いものを選ぶと、インストールに失敗する可能性があります)。「latest_en.bin」(または他の言語バージョン)を選択し、「Upload」をクリックします。 処理が完了するまで待ちます。これで、センサーを組み立てることができました。
。 ご協力いただいたPiotr, from Polandさんに感謝します。🙋♂️


ファームウェア Flasher Teensy Helmut Bitter氏のGithub](https://github.com/hbitter/DNMS/tree/master/Firmware)には、2種類のファームウェアがあります。

  • .ino
  • .hex
Teensy Loader

Windows、Mac、Linux用のスタンドアロンGUIソフトウェアTeensy Loaderを使って、Teensyボードの.hexファイルをフラッシュすることができます。 コマンドライン版もあります。

Teensyduino

Arduino IDEの拡張機能Teensyduinoを使って、Teensyボードの.inoファイルをフラッシュすることができます。 必要に応じて、Arduino IDEで直接ファームウェアを変更することができます。

PCBs and circuit diagrams

DNMSを作るには、当社のプリント基板を使うのが一番です。 今では、最低数量なしで数ドルで回路基板を製造してくれるPCBメーカーがかなり多くなっています。例えば、JLCPCB などです。 以下の回路図やガーバーファイルをダウンロードし、メーカーのウェブサイトにアップロードして、PCBを注文してください。


PCBの最後のバージョンは、ここで説明されています。詳しい情報やKiCadファイルへのアクセスは [Helmut Bitter's Github](https://github.com/hbitter/DNMS/tree/master/PCBs) を参照してください。

エアロア v1.4

。 NodeMCU ESP8266 CPU/WLAN用のPCBで、DNMSや他のセンサー(SDS011, BME280...)を接続するためのI2C Bus拡張機能を備えています。

ダウンロード

DNMS - T4 V1.4

。 DNMS Teensy 4.0用のPCBで、NodeMCU ESP8266に直接接続したり、上記のAIRROHR用PCBに接続することができます。

ダウンロード
  • 回路図
  • プリント基板メーカーのサイトにアップロードするガーバーファイル](../docs/dnms/dnms-noise-measuring-teensy-40-circuit-gerber.zip))

Assemble

⚠️ 重要なお知らせ) 組み立て前にファームウェアをインストールしてください firmware flasher__の項を参照。

Microphone unit

マイクユニットは、MEMSマイクを搭載したPesky Products社のブレイクアウトボードICS-43434をベースにしています。このようなボードはTindie marketplaceで購入できます。

Housing for the microphone unit

筐体には0.500インチ(12.7mm)のポリスチレン製チューブが使用されています。この直径により、ほとんどの校正器を直接ユニットに接続することができます。

プロトタイプは、Evergreen No.236 tubing で開発されました。


ブレイクアウトボードは、チューブの直径に合わせてヤスリで削る必要があります。マイクインレットを保護するためにテープを使用してください。

その後、6本のシリコンケーブルをハンダ付けします。ケーブルがどのピンに接続されているか注意してください。

長さ115mmのチューブをカットします。
マイクボードをクロステープで貼り付けます。チューブの中にケーブルを入れ、チューブの先端でボードを固定します。

チューブの先端をテープで締めます。

これで、チューブの中に樹脂を入れることができます。共鳴を防ぎ、校正された再現性のあるデータを得るためには、このステップは必須です。

試作品は、Copaltec GmbH社製の「PURe Isolation ST 33」https://www.buerklin.com/en/Polyurethane-cast-resin-black-Copaltec-PURe-Isolation-ST-33/p/12L5900)を一部使用して開発しました。

Specifications
  • 誘電率:28kVmm
  • 固有の順方向抵抗。5,8.1014 ohmcm
  • 表面抵抗値:1,3.1016Ω
  • 混合比 レジンハードナー:2:1
  • Pot time: 20~30 min.
  • 硬化時間:16~30時間
  • 最終硬化状態:10~14日
  • 粘度(混合):500~600mPa.s
  • ショア硬さ D 50~55 (ISO 868, DIN 53505)
  • 熱伝導率:0.3WmK
  • アプリケーションの温度。- 20~+130 °C

エレクトロルーブ社製のポリウレタン樹脂 UR5545 も使えるはずです。

チューブ1本につき、15gの樹脂があれば十分です。

樹脂が固まったらテープを剥がします。マイクユニットの完成です。

DNMS Housing

Teensy(DNMS)とNodeMCU(スタンドアローン、PCB上)を分離した場合。DNMSとairRohr

必要なものは、直径25mmのチューブ(電気用チューブなど)、コネクタ、90°の弓、M25 IP68ケーブルグランドです。

チューブ自体の長さは160mmが望ましい。DNMSは場所を見る。マイクのハウジングはケーブルグランドで維持されている。

この弓は、水や湿気の侵入を防ぎながら、ケーブルを通します。

DNMSはRJ12ケーブルで第2PCBに接続されています。このケーブルが250mmよりも長い場合は、I²Cエクステンションを使用する必要があります。

すべてのパーツがうまくつながった後、パーツを接着していきます。

結果。

NodeMCUを搭載したPCBは、どんな種類の電気ボックスにも入れることができます。

Weather Protection

ハウジング自体が防水であること。マイクのインレットだけが敏感になる可能性があります。製造元であるTDKは、InvenSenseのボトムポートMEMSマイクロフォンを埃や液体の侵入から密閉するための推奨事項を発表しているが、部品の入手が困難であり、テストも行っていない。

そのためには、発泡スチロール製のカバーを取り付ける必要があります。必要であれば、家庭用のスポンジでも十分です。これにはいくつかの理由があります。

  • 風切り音からの保護(デシベルの測定値を上げることができる
  • マイクに直接水が漏れるのを防ぎます。マイクへの結露を防ぐために、カバーを取り付けた後、カバーを1拍引いて小さな空洞を作ります。
  • 太陽の光から保護します。強烈な日差しは測定値に影響を与え、マイクロホンの寿命を縮めます。

発泡スチロールのカバーは、通常「測定用マイクロフォンのカバー」として販売されている。しかし、それは高価なものです。また、普通の発泡スチロールボールにハサミで穴を開けてもいい。

If you need more ones this source can be helpful.

Location of the microphone

マイクロホンは、できるだけ音の反射しない場所に設置することが重要です。反射面からの距離はできるだけ大きくしてください。壁は音を強く反射するので、マイクを家の壁に直接取り付けないようにしてください。 壁からの距離は理想的には1m以上必要です。

マイクの先端から壁までの距離が約50cmあれば、誘導誤差はまだ妥当なところです。ベランダやテラスの手すり、屋根の上の小さなマストなどが良いでしょう。

また、家の角に直接マイクを置いてみると、反射音が部分的に相殺されます。

高さ1m以上の独立したマストも考えられますが、その場合は地面への反射を気にしなければなりません。もちろん、床の材質にもよりますが。

また、周囲の騒音を測定していることを常に意識することも重要です。 道路や鉄道などの騒音源から放出される騒音については、概算することしかできません。

しかし、音源に近づけば近づくほど、音源への参照がより正確になります。ファームウェアをアップグレードすることで、特定の種類のノイズを事前に測定できるようになるはずです。


Configure

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Get the ID

  1. ステーションとUSBケーブルで接続し、センサーの電源を入れる

  2. ステーションは設定されたWiFiアクセスポイントへの接続を試みます。これがうまくいかない場合、センサーは、Particulate Matter ID , Feinstaubsensor-ID または airRohr-ID という名前のアクセスポイントを開きます。IDはChipID(例:13597771)です。登録の際に必要となりますので、この番号をメモしておいてください

  3. 作成したアクセスポイントに接続します。接続が確立するまで待ちます。
    Android: 接続がすぐに切れてしまう場合は、「接続」→「WiFi」→「詳細設定」で「スマートネットワークスイッチ」のオプションを無効にする必要があるかもしれません。

  4. ブラウザを開き、http://192.168.4.1と入力します。

⚠️ ご注意 NodeMCUがホームWiFiネットワークに接続するのに何度か試行錯誤することがあります。焦らず、うまくいくまで試してみてください。センサーの設定は、スマートフォンからも行うことができます。センサーの設定がうまくいった場合、このIP 192.168.4.1では設定ページにアクセスできなくなります。

Configure the station

  1. 設定」で、SSID(ご自宅のWiFiネットワークの名前)、ネットワークセキュリティキー(Windowsの場合)またはWiFiパスワードを入力します。

  2. 本マニュアルに従ったノイズセンサー(DNMS)の場合、これ以上の変更は必要ありません。

  3. 保存」をクリックすると、センサーは再起動し、WLANに接続してもこの方法ではアクセスできなくなります。



Test the station

WiFi ネットワークデータの入力以外に変更がない場合は、約 10 分後に次のページでセンサーを「テスト」することができます。これらのページでは、ChipIDを検索する必要があります(上の例では13597771)。

Register

Create an account

devices.sensor.communityにアクセスして、デバイスを登録し、オープンデータネットワークの一員になってください。

Register your device

登録後、「新規センサー登録」をクリックし、必要事項を入力してください。 ホーム -> (Login) - My sensors -> Register new sensor

  • ESP8266(NodeMCU)のChipIDをご記入ください。
  • あなたのEメールアドレス(公開されません。
  • あなたの住所 家屋番号、郵便番号、都市名の入ったストリート 入力された住所を検索」をクリックすると、位置座標が表示されます(表示は切り捨てられます)。ピンの位置を確認し、必要に応じて変更する。
  • 内部の名前は、複数のセンサーがある場合の分離を容易にします(庭、母のセンサーなど)。
  • 駅の環境 - 例:地上からの高さ、道路沿い、交通量の多い場所、オープンスペースなど。

NB!

現在、1台のNodeMCUに接続されたPMセンサー、TempHumidityセンサー、DNMSセンサーの両方を登録することはできません。 現在のところ、この作業は手動でしか行えませんので、tech (at) sensor.communityまでリクエストをお送りください。 Siehe issueを参照してください。

現在、1台のNodeMCUにPMセンサー、温湿度センサー、DNMSセンサーの両方を接続してサイトに登録することはできません。 今のところ、手動で tech (at) sensor.community にリクエストを送ることでのみ可能です。 問題](https://github.com/opendata-stuttgart/sensor.community/issues/117)をご覧ください。 )を参照してください。

Troubleshoot

Transmitting problems?

以下をご自身のデータでブラウザに入力してください。 https://api-rrd.madavi.de/grafana/d/GUaL5aZMz/pm-sensors?orgId=1&var-chipID=esp8266-[ID]

ID」は、ページの左側に開いている入力欄でも検索できます。https://api-rrd.madavi.de/grafana/d/GUaL5aZMz/pm-sensors?orgId=1

  • https://devices.sensor.communityでセンサーが登録されていて、そのセンサーが地図上に表示されているか。
  • 過去に無線LANの電波が弱かったことはありますか? ここでは、サーバー側のシグナルプロトコルとして、https://api-rrd.madavi.de/grafana/d/Fk6mw1WGz/wifi-signal?orgId=1&var-chipID=esp8266-[ID] を紹介します。

USB cable problems?

  • 電源の確認

  • 再起動(USBプラグを抜くなどして、電源を切る

  • WLANの設定はOKか(センサーは設定されたWLANに接続している)。そうでなければ

  • USBケーブルでNodeMCUをコンピュータに接続し、プロトコルを見る

    • シリアルターミナルプログラムによる追跡(設定:Baud 9600, 8N1
    • そこでは、センサーが何をしているか(ブートメッセージ、WLAN接続またはアクセスポイント、測定 - 3分後のみ)を確認する必要があります。

Electronics problems?

  • センサーの電子部品をハウジングから取り出して、よく見てみましょう。

  • 電源の再確認

    • 再起動後すぐにNodeMCU(ESP8266)が点滅する?
    • SDS011:再起動後に赤いLEDFanが点灯する?
    • センサーへのケーブルを再確認してください。

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