描述

介紹

在這個項目中，您將學習如何構建一個能夠測量空氣質量的設備，專為室內使用而設計。它以交互方式在 5 英寸觸摸屏上顯示措施，并提供有關如何改善空氣質量狀況的反饋。它使用許多傳感器：

• BME280——溫度、濕度和大氣壓力傳感器。
• CC811 - CO2 和 TVOC（總揮發性有機化合物）傳感器。
• SDS011 - 灰塵傳感器（顆粒物 - PM 2.5 和 PM 10 ）。

這些傳感器連接到一臺運行 Android Things OS 的小型計算機，帶有屏幕和 WiFi 連接。這個項目的制作方式應該很容易根據您的需要進行調整，并添加各種改進，如在線連接或額外的傳感器。

為什么要測量室內空氣質量？

大多數現代應用都側重于測量室外空氣污染。這確實是非常重要和有用的，然而人一生中的大部分時間都是在室內度過的。這也是一種環境，人們可以使用各種空氣凈化儀器來影響氣候。

室內氣候的負面變化往往受到正常人類行為的影響。例如，在通風不良的擁擠空間中，CO2 水平會增加，做飯或吸煙時 PM 水平會增加。

這表明更需要監測這些空氣質量水平并能夠及時做出反應。

在開始之前

除了硬件組件部分中的列表之外，下面的部分應該更深入地了解我在項目中使用的硬件組件。

傳感器

我在硬件組件中提到了 SparkFun 傳感器，但為了完美地適應 3-D 設計的外殼，您需要在下圖中獲得帶有分線板的特定傳感器。

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1 / 3 ? BME280

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當您收到傳感器時，BME280 和 CCS811 很可能帶有與分線板分離的接頭，您必須焊接這些接頭。這是相當容易的工作，如果您不確定自己在做什么，請按照本教程進行操作。確保在傳感器朝外的情況下焊接它們（請參見下一節中的圖片）。

螺絲

硬件組件部分提到了 M2.5 螺絲。更具體地說，您需要直徑為 2.5 毫米、長度為 5 毫米的沉頭機用螺釘。

電纜

您必須專門獲取硬件組件部分中提到的電纜。這是因為它需要適合 3D 打印的外殼，而在當前設計中幾乎沒有公差。

跳線

可能有多種不同版本的跳線可供您使用，但請盡量選擇末端帶有最短黑色塑料保護套的跳線。我有一些有更長和更短的版本，而更長的版本在關閉時似乎對后蓋有點太緊。

第 1 步：將傳感器連接到主板

我們將從使用跳線開始將所有東西連接在一起。您可以在此處按照電路圖進行操作：

電路圖：BME280、CCS811、SDS011接IMX7

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它顯示 Raspberry 而不是 IMX7，但引腳相同。如果您需要有關將傳感器連接到正確的 IMX7 引腳的參考資料的幫助，您還可以使用此引出線圖和隨附的原理圖。

這一步應該是最直接的，如果你連接錯了，你會在下一步中發現它。要記住的一件重要事情是，您必須將 SDS011 的 RX 線連接到 IMX7 的 TX 線，反之亦然。這是因為當一個設備傳輸 (TX) 時，另一個設備接收 (RX)。你應該得到這樣的結果：

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在下一步中，您將安裝軟件并測試是否一切正常，因此現在還要連接屏幕和 USB-C 數據線。您稍后需要斷開它們，以便能夠將所有東西放入 3-D 打印的外殼中。

第 2 步：安裝軟件

IMX7 計算機預裝了開箱即用的 Android Things 操作系統。將 USB 電纜插入 IMX7 和您的計算機。當 IMX7 啟動時，您應該會看到一個屏幕，告訴您設備的名稱、您所連接的網絡等。如果您沒有連接到任何網絡，您現在可以這樣做，但是對于這個項目，互聯網連接不需要。

在繼續執行后續步驟之前，請確保您的計算機上安裝了 Android Studio。

如果 IMX7 機器上安裝了任何東西，您需要在繼續之前將其卸載。這可以（在 Windows 上）通過訪問C:\Users\,\AppData\Local\Android\Sdk\platform-tools>您的 cmd 并鍵入adb root以獲得對您的 IMX7 的根訪問權限來完成，然后adb shell,cd data/app和ls. 然后你會看到機器上安裝的所有包。如果有，請復制應用程序名稱 - 這是“-”之前的所有內容。輸入exit，然后輸入adb uninstall 。該名稱是您之前復制的名稱。

轉到您的 Android 工作室并從版本控制中檢查該項目。您的 Android Studio 應該會自動檢測連接的 IMX7，您應該能夠通過按“運行”在其上運行項目。當您執行此操作并且項目成功運行時，即使您現在將其從計算機上拔下，它仍將安裝在計算機上。

確保當傳感器信息顯示在屏幕上時，它看起來類似于以下之一：

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CO2 和 TVOC 值可能會跳躍一段時間，但最終它們將開始分別顯示高于 400 和 0 的值。

如果某些東西沒有按描述工作，請重新連接傳感器，重試并觀察 Logcat。

在這里，您還可以調整不同空氣質量水平通知的閾值。只需Constants.kt在 Android Studio 中更改文件中的值。

確保一切正常后，我們可以在最終組裝前對外殼進行 3D 打印。

第 3 步：3-D 打印

對于此步驟，您將需要一個蓋子文件和一個來自附件的案例文件。如果你不想編輯任何東西，你可以下載這些文件并將它們導入到你的 3-D 打印機使用的切片程序中。我用 CraftBot 打印過，所以我用他們的CraftWare切片軟件制作了一個包含打印機說明的文件。

如果您不確定從哪里獲得 3D 打印機，請檢查您附近是否有FabLab 。我很幸運在我附近有一臺 3D 打印機，它們對一切都非常有幫助！

完成的 3-D 打印

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您可能會注意到附件中的 3-D 設計與我打印的略有不同。我最初在設計中犯了一些錯誤，不得不使用 Dremel 工具磨掉一些多余的塑料。這應該已經在最新的設計中得到修復，因此這個過程對您來說應該會更順暢。

我還沒有打印這個新版本，所以如果你打印了并且發現了更多需要改進的地方，請在評論中分享。我試圖改進的一件事是流向 BME280 和 CCS811 傳感器的氣流，因為它們感知空氣質量變化的速度非常慢，而且 IMX7 存在一些不需要的熱傳遞。

如果可以的話，用你喜歡的燈絲顏色 3-D 打印，我只有白色燈絲，所以我后來將打印件噴漆成黑色。

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1 / 2 ?彩繪 3-D 打印正面

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您的印刷品很可能會為懸垂部分提供支撐，因此請清理這些并在需要時打磨掉多余的塑料。現在您應該準備好將所有東西組裝在一起。

第 4 步：總裝

首先將屏幕放在機箱前部的開口中。使用膠水或膠帶將其固定到位（取決于您必須再次拆卸設備的可能性）。現在，放置天線并將其擰入。

屏幕和天線

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插入插入 USB 數據線的 IMX7。屏幕的兩個連接器插入起來有點棘手，因此請耐心等待并小心不要弄壞它們。插入屏幕后，用 3 個螺絲固定 IMX7，這就足夠了。

將 BME280 和 CCS811 放在機箱角落的指定位置。如果寬度不合適，則需要從側面打磨一下。把它們擰進去。

IMX7、BME280 和 CCS811

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現在您已準備好放入 SDS011。用 3 個螺絲固定。

SDS011

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蓋上蓋子并擰緊。

結論

在理想情況下，您現在將設備的 USB 電纜插入電源，一切都應該正常工作。這有可能不會發生，在這種情況下，請嘗試回頭找出問題所在。仔細檢查是否一切都正確連接。

在屏幕上，您可以選擇更改測量間隔。默認為 1 秒。您還可以查看有關每個測量值含義的更多信息。

構建此設備后，我鼓勵您根據自己的需要和愿望對其進行修改。添加在線連接、更多傳感器、圖表、空氣質量預報……在評論中分享您的體驗！