Introdução

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🚧 Construa seu sensor DIY e torne-se parte da rede mundial de dados abertos e tecnologia cívica.
Com o DNMS (Digital Noise Measuring Sensor), você pode medir a poluição sonora por conta própria.

Confira as instruções originais e versões anteriores do sensor de ruído no Github do Helmut Bitter.


Esse repositório contém configurações diferentes para construir o sensor com diferentes tipos de placa e PCBs.


Existem dois tipos diferentes de configurações: * uma configuração onde o NodeMCU fica com alguns sensores (PM, temperatura etc.) e o DNMS são separados. Os PCBs são chamados de AIRROHR V1.4 e DNMS - T4 V1.4 * uma versão combinada do NodeMCU e DNMS no mesmo PCB: DNMS - T4 + NodeMCU V1.4 Apenas a variante em que o NODEMCU e o DNMS são separados é descrita aqui. Dê uma olhada no Github do Helmut para as outras variantes! Neste caso, a conexão entre o NodeMCU e o DNMS pode ser de até 10m. Isso é importante porque você precisa encontrar a posição certa para o DNMS para obter medições de ruído precisas.

Lista de compras

Componentes individuais

Os PCBs e a proteção contra intempéries serão descritos abaixo.


🙌 Ótimo, você decidiu comprar as peças online! Infelizmente, a entrega pode demorar de dias a três semanas. Até então, aproveite sua vida️.

Driver & firmware

Já preparamos o firmware. Você só precisa instalar os drivers e atualizar suas placas NodeMCU (ESP8266) e Teensy 4.0.

Para se comunicar com o ESP8266, você precisa de drivers usb2serial para o seu sistema operacional.

O chipset para NocdeMCUs v3 é geralmente o CH341, basta verificar no verso do seu NodeMCU para encontrar algumas informações técnicas. Escolha o link que corresponde ao sistema operacional do seu computador.

Windows

Drivers para modelo o V2 (CP2102) para Windows
  • Windows 10 - O Windows 10 deve ser capaz de baixar automaticamente.
  • Windows 7/8/8.1 - versão 32-bit - não suporta a versão 64-bit do SO
Driver para modelo V3 (CH340/CH341) para Windows
  • Windows - O Windows 10 deve ser capaz de baixar automaticamente.
Extraia o arquivo baixado para Windows:
  • para o V2: Abra a pasta CP210x e clique duas vezes no aplicativo CP210xVCPInstaller_x64 (ou x86)
  • para o V3: abra a pasta CH341SER e clique duas vezes no aplicativo SETUP.

MacOS

Drivers para o MacOS
Extraia o arquivo baixado para MacOS.
  • para o V2: Descompacte a pasta CP210x e clique duas vezes no aplicativo CP210xVCPInstaller_x64 (ou x86)
  • para o V3: Descompacte a pasta CH341SER e clique duas vezes no aplicativo SETUP.
  • Reinicie o seu Mac

Linux

Nenhum driver precisa ser instalado. O chip deve ser suportado diretamente (verificável com dmesg)

Firmware Flasher NodeMCU

Suporte para vários sistemas operacionais: Windows, MacOS e Linux.

Conecte o NodeMCU ao seu computador com um cabo micro-USB curto (escolha um menor que 1 metro, caso contrário, a instalação pode falhar). Selecione latest_en.bin (ou outra versão de idioma) e clique em “Upload ”. Espere até que o processo seja concluído. Agora podemos montar o sensor.
Um grande obrigado vai para Piotr, da Polônia, pela sua ajuda! 🙋‍♂️

Firmware Flasher Teensy

No Github do Helmut Bitter você pode encontrar dois tipos de firmware:

  • .ino
  • .hex
Teensy Loader

Você pode atualizar o arquivo .hex nas placas Teensy com o software GUI independente Teensy Loader para Windows, Mac e Linux. Também existe uma versão de linha de comando.

Teensyduino

Você pode atualizar o arquivo .ino nas placas Teensy com a extensão IDE do Arduino Teensyduino. Se necessário, você pode modificar o firmware diretamente no IDE do Arduino.

PCBs e diagramas de circuito

A melhor maneira de construir o DNMS é usar um de nossos PCBs. Existem agora muitos fabricantes de PCBs que podem produzir placas de circuito por alguns dólares, sem quantidades mínimas. Por exemplo, JLCPCB. Basta fazer o download de nossos diagramas de circuito e/ou arquivos Gerber abaixo, submeta estes arquivos no site do fabricante e solicite seus PCBs.


As últimas versões dos PCBs são descritas aqui. Consulte o [Github do Helmut Bitter](https://github.com/hbitter/DNMS/tree/master/PCBs) para obter mais informações e acessar os arquivos KiCad.

AIRROHR V1.4

O PCB para o NodeMCU ESP8266 CPU / WLAN com uma extensão de barramento I2C para conectar o DNMS, bem como outros sensores (SDS011, BME280…).
Download

DNMS - T4 V1.4

O PCB para o DNMS Teensy 4.0 que pode ser conectado diretamente em um NodeMCU ESP8266 ou no AIRROHR PCB acima.
Download

Assemble

⚠️ NOTA IMPORTANTE Antes de montar, instale o firmware! Consulte a seção firmware flasher.

Unidade de microfone

A unidade de microfone é baseada na placa breakout Pesky Products com um microfone MEMS ICS-43434. Você pode encontrar essa placa no Tindie marketplace.

Caixa para a unidade de microfone

O invólucro é feito com um tubo de poliestireno de 0,500" (12,7 mm). Este diâmetro permite conectar diretamente a maioria dos calibradores na unidade.

O protótipo foi desenvolvido com o tubo Evergreen No. 236.


A placa de divisão deve ser adaptada ao diâmetro da tubulação com uma lima. Use um pouco de fita para proteger a entrada do microfone.

Em seguida, solde os seis cabos de silicone. Observe com qual pino o cabo está conectado!

Corte um pedaço de tubo de 115 mm de comprimento.
Cole a placa do microfone em uma fita cruzada. Coloque os cabos na tubulação e prenda a placa na extremidade da tubulação.

Aperte a extremidade do tubo com a fita.

Agora você pode preencher o tubo com um pouco de resina. Esta etapa é obrigatória para evitar ressonância e obter dados calibrados e reproduzíveis.

O protótipo foi desenvolvido com a resina PURe Isolation ST 33 produzido pela Copaltec GmbH.

Especificações:
  • Rigidez dielétrica: 28 kV / mm
  • Resistência direta específica: 5,8,1014 ohm / cm
  • Resistência de superfície: 1,3,1016 ohm
  • Relação de mistura resina/endurecedor: 2: 1
  • Tempo de panela: 20 a 30 min.
  • Tempo de cura: 16 a 30 h
  • Estado final de endurecimento: 10 a 14 dias
  • Viscosidade (mista): 500 à 600 mPa.s
  • Dureza Shore: D 50 a 55 (ISO 868, DIN 53505)
  • Condutividade térmica: 0,3 W / mK
  • Temperaturas de aplicação: -20 a +130 ° C

A resina de poliuretano UR5545 feita pela Electrolube também deve funcionar.

Para cada tubo, 15 g de resina devem ser suficientes.

Quando a resina endurecer, remova a fita. Sua unidade de microfone está pronta.

DNMS Housing

Quando o Teensy (DNMS) e o NodeMCU (autônomo ou em PCB) são separados: DNMS e airRohr

Você precisa de um pedaço de tubo de 25 mm de diâmetro (por exemplo, tubo para aplicações elétricas), um conector, um arco de 90 ° e um prensa-cabo M25 IP68.

O tubo em si deve ter 160 mm de comprimento. O DNMS parece encaixado. A caixa do microfone é mantida pelo prensa-cabo.

O arco evita que água e umidade entrem na carcaça enquanto deixa o cabo passar.

O DNMS é conectado ao segundo PCB por um cabo RJ12. Se este cabo tiver mais de 250 mm, você deve usar uma extensão I²C.

Depois que tudo estiver bem conectado, as partes são coladas.

Resultado:

O PCB que carrega o NodeMCU pode ser colocado em qualquer tipo de caixa elétrica.

Proteção climática

As próprias caixas devem ser à prova d'água. Apenas a entrada do microfone pode ser sensível. O TDK, fabricante, publicou algumas recomendações para vedar microfones MEMS de porta inferior InvenSense contra a entrada de poeira e líquido, mas os componentes são difíceis de encontrar e não foram testados.

É absolutamente necessário instalar uma proteção contra intempéries em forma de capa de espuma. Se necessário, até uma esponja doméstica é suficiente. Há várias razões para isso:

  • protege contra o ruído do vento (que pode aumentar as medições de decibéis)
  • protege contra vazamento direto de água no microfone. Para evitar condensação no microfone, puxe a tampa um pouco para trás após instalá-la para criar uma pequena cavidade.
  • protege contra a radiação solar. A luz solar intensa pode influenciar os valores medidos e reduzir a vida útil do microfone.

Essas tampas de espuma são normalmente vendidas como 'tampas para microfones de medição'. Mas elas são caros. Você também pode pegar uma bola de espuma normal e fazer um buraco com a tesoura.

Se você precisar de mais, esta fonte pode ser útil.

Localização do microfone

É importante colocar o microfone em uma área o mais "livre" possível, ou seja, em um local com o mínimo possível de superfícies refletoras de som. A distância até as superfícies reflexivas deve ser a maior possível. Tente não montar o microfone diretamente na parede de uma casa, porque as paredes refletem os sons fortemente. A distância até a parede deve ser idealmente superior a 1 m. Claro que isso nem sempre é fácil de perceber.

Com uma distância de cerca de 50 cm da ponta do microfone à parede, o erro induzido ainda é razoável. Bons lugares são, por exemplo, varandas ou grades do terraço ou um pequeno mastro no telhado.

Você também pode tentar colocar o microfone diretamente no canto da casa para que as reflexões se cancelem parcialmente.

Um mastro independente de pelo menos 1 m de altura também pode ser uma solução, mas você deve estar atento aos reflexos no solo. Isso depende do revestimento do piso, é claro.

Também é importante estar sempre ciente de que medimos o ruído ambiente. Podemos apenas fazer uma aproximação da emissão de ruído de fontes como rodovias ou ferrovias.

No entanto, quanto mais perto você chega da fonte, mais precisa se torna a referência à fonte. As atualizações do firmware devem ser capazes de obter medidas prévias para um tipo de ruído identificado.


Configurar

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### Obtenha o ID 1. Conecte a estação com um cabo USB para ligar o sensor
  1. A estação tenta se conectar ao ponto de acesso WiFi configurado. Se isso não funcionar, o sensor abre um ponto de acesso com o nome Particulate Matter ID, Feinstaubsensor-ID ou airRohr-ID. O ID é o ChipID (por exemplo 13597771). Anote esse número, pois você precisa dele para o registro

  2. Conecte-se ao ponto de acesso criado. Aguarde até que a conexão seja estabelecida.
    Android: Se a conexão for desconectada imediatamente, pode ser necessário desativar a opção 'Mudança de rede inteligente' em 'Conexões -> WiFi -> Avançado'

  3. Abra seu navegador e digite http://192.168.4.1/

⚠️ Por favor note Pode demorar algumas tentativas para o NodeMCU se conectar à rede WiFi doméstica. Por favor, não fique impaciente e tente até que funcione. O sensor também pode ser configurado por meio de um smartphone. Se a configuração do sensor funcionou, a página de configuração não está mais acessível neste IP 192.168.4.1

Configure a estação

  1. Em 'Configure', insira o SSID (nome da sua rede WiFi doméstica), a chave de segurança da rede (no Windows) ou a senha WiFi.

  2. Para sensores de ruído (DNMS) de acordo com este manual, nenhuma alteração adicional é necessária

  3. Após clicar em save, o sensor será reiniciado e não estará mais acessível quando for conectado à WLAN.



Teste a estação

Se nenhuma alteração tiver sido feita além de inserir os dados da rede WiFi, o sensor pode ser 'testado' nas páginas a seguir após cerca de 10 minutos. Nessas páginas, você deve pesquisar o ChipID (no exemplo acima, o 13597771).

Registro

Cadastre-se

Vá para devices.sensor.community para registrar seu dispositivo e tornar-se parte da rede de dados aberta.

Registre seu dispositivo

Depois de fazer o login, clique em registrar novo dispositivo e preencha o formulário. Home -> (Login) - Sensores -> Registrar sensor

  • o seu ChipID anotado do ESP8266 (NodeMCU)
  • seu endereço de e-mail (não será publicado)
  • seu endereço: Rua com número da casa, código postal e cidade. Clique em "Pesquisar endereço inserido" para obter as coordenadas de localização (será arredondado). Verifique a posição do pino, altere-o se necessário
  • nome interno torna mais fácil separar se você tiver vários sensores (como jardim, sensor para mãe, ...)
  • arredores da estação - por exemplo, altura acima do solo, lado da estrada, alto volume de tráfego, campo livre ou similar

NB!

Atualmente não é possível registrar usando o site o sensor PM, o sensor de temperatura/umidade e o sensor DNMS conectado a um NodeMCU. Por enquanto, isso só pode ser feito manualmente, enviando uma solicitação para tech (at) sensor.community. Veja edição para detalhes.

Troubleshoot

Problemas de transmissão?

Digite o seguinte endereço no navegador com seus próprios dados: https://api-rrd.madavi.de/grafana/d/BYsfp-xGz/dnms?orgId=1&var-chipID=esp8266-[ID]

O [ID] também pode ser pesquisado no campo de entrada no canto superior esquerdo https://api-rrd.madavi.de/grafana/d/BYsfp-xGz/dnms?orgId=1

  • O sensor está registrado via https://devices.sensor.community/ e está visível no mapa?
    • O nível do sinal WLAN era fraco no passado? aqui está o log do sinal do lado do servidor: https://api-rrd.madavi.de/grafana/d/Fk6mw1WGz/wifi-signal?orgId=1&var-chipID=esp8266-[ID]

Problemas com o cabo USB?

  • Verifique a fonte de alimentação: cabo USB
  • Reinicialize (desconecte a fonte de alimentação, por exemplo, desconecte o plugue USB)
  • A configuração de WLAN está LIGADA (o sensor conectado à WLAN configurada)? Se não:
    • o sensor abre um AP (nos primeiros 2-7 minutos após uma reinicialização)?
    • Procure por rede WLAN airrohr- [ID]. Paciência, pode demorar 1-2 minutos após a inicialização.
  • Verifique em seu próprio roteador se o sensor está conectado à rede e lembre-se do IP
    • como alternativa, use "Discovery" no flashtool
    • Se sim: conecte ao sensor via IP com um navegador http://[ip-do-sensor]/, a interface deve aparecer
    • Se não: o ESP tem problemas, por exemplo fonte de alimentação insuficiente, loop de reinicialização ou similar
  • Conecte o USB a um computador e veja o registro
    • Rastreie o texto na interface serial com o programa do terminal serial (Configurações: baud 9600, 8N1)
    • Lá você poderá ver o que o sensor está fazendo (mensagens de inicialização, conexão WLAN ou AP, medição - somente após 3 minutos)

Problemas eletrônicos?

  • Remova os componentes eletrônicos do sensor da caixa e observe
  • Verifique/substitua a fonte de alimentação novamente
    • O ESP pisca logo após a reinicialização?
    • Teensy: LED vermelho piscando após a reinicialização?
    • verifique/substitua os cabos dos sensores novamente

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