現(xiàn)代住宅在節(jié)約能源方面做得很好——不幸的是，它們也擅長于捕獲污染。美國環(huán)境保護(hù)署的測量顯示，室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的濃度“一直比室外高10倍”，甚至在你開始做飯或打掃衛(wèi)生之前。美國環(huán)保署對HOME-Chem項(xiàng)目的實(shí)地研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)煎鍋就能將揮發(fā)性有機(jī)化合物和顆粒物的峰值提高到與嚴(yán)重污染的大城市相媲美的水平。我想要一個(gè)口袋大小的監(jiān)視器，可以立即顯示這些峰值，而不需要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺魏卧?。這款售價(jià)25歐元的ESP32-S3節(jié)點(diǎn)配有機(jī)載彩屏，自帶Wi-Fi熱點(diǎn)和自動(dòng)刷新HTTP頁面——你需要的一切都能讓你實(shí)時(shí)“看到”周圍的空氣。

為什么這個(gè)小盒子可以信任

核心傳感器是ScioSense的ENS160，這是一種四元素MOX芯片，可輸出TVOC，等效二氧化碳和符合德國UBA標(biāo)準(zhǔn)的五級(jí)AQI。它的典型反應(yīng)(t?0)在加熱后不到一分鐘，數(shù)據(jù)表建議偶爾進(jìn)行軟件重置以限制基線漂移——我的固件每五分鐘就會(huì)這樣做一次。ScioSense溫濕度來自AHT20，精確到±0.3°C和±2% RH;這些值直接反饋到ENS160進(jìn)行片上補(bǔ)償。LILYGO T-Display S3在一個(gè)PCB上提供ESP32-S3, 8 MB PSRAM和1.9″ST7789 TFT，使構(gòu)建真正緊湊。

固件如何工作

在啟動(dòng)時(shí)，微控制器解碼一個(gè)存在于flash中的PNG圖像，用Larry Bank的PNGdec庫逐行流式傳輸——不需要SD卡。然后，它啟動(dòng)一個(gè)名為esp8266_measure的軟ap，將IP固定為192.168.4.22，并啟動(dòng)一個(gè)arduino風(fēng)格的WebServer。循環(huán)每秒讀取AHT20，將數(shù)據(jù)推入ENS160，并刷新TFT儀表板和瀏覽器頁面。漸變和文本是用TFT_eSPI繪制的，這是一個(gè)針對ESP32硬件進(jìn)行了大量優(yōu)化的圖形庫。

真實(shí)世界的測試結(jié)果

在一次常規(guī)的炒菜過程中，監(jiān)測儀在不到30秒的時(shí)間內(nèi)從平靜的30 ppb跳到超過400 ppb的TVOC，將AQI條從綠色變成了純橙色。打開一扇窗戶，在大約12分鐘內(nèi)將指數(shù)拉回到100以下，這與同行評(píng)議的通風(fēng)研究中報(bào)告的廚房揮發(fā)性有機(jī)化合物的衰減曲線完全一致。在構(gòu)建視頻中出現(xiàn)了一個(gè)更戲劇性的演示：我拿著一杯用紙板密封的丙酮，距離傳感器幾厘米。當(dāng)蓋子被掀開的那一刻，ENS160立即將空氣質(zhì)量指數(shù)定為5——“嚴(yán)重污染”。當(dāng)你注意到丙酮在25°C時(shí)的蒸汽壓約為30千帕?xí)r，這并不奇怪，這意味著它填滿一個(gè)房間的速度比你退后一步的速度還快。TFT上的條會(huì)突然變成紅色，而任何連接到熱點(diǎn)的手機(jī)都會(huì)看到同樣的尖峰。

夜間的讀數(shù)則說明了另一個(gè)問題：在門關(guān)閉且沒有活動(dòng)的情況下，機(jī)組的eCO?濃度穩(wěn)定在450ppm左右，這一值通常被認(rèn)為是占用空間中基線通風(fēng)充足的標(biāo)志。

外殼

為了確保空氣質(zhì)量監(jiān)測儀的耐用性和便攜性，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)定制的外殼。該設(shè)計(jì)可容納ESP32-S3板，ENS160氣體傳感器和AHT20溫濕度傳感器，為每個(gè)組件提供精確的切割。外殼是使用PLA材料3D打印的。這種保護(hù)外殼不僅可以保護(hù)內(nèi)部電子設(shè)備，還可以增強(qiáng)設(shè)備的美學(xué)吸引力，使其適合桌面和便攜式應(yīng)用程序。

接下來是什么

因?yàn)镋SP32-S3上已經(jīng)安裝了所有設(shè)備，所以添加MQTT并為家庭助手提供數(shù)據(jù)，或者在掃描之間將電路板置于調(diào)制解調(diào)器睡眠狀態(tài)以延長電池壽命，pressif的電源管理文檔顯示，當(dāng)Wi-Fi在爆發(fā)之間小睡時(shí)，電流會(huì)下降一個(gè)數(shù)量級(jí)。鋰離子電池和TP4056充電器將使節(jié)點(diǎn)真正不需要電纜，ENS160的原始電阻模式為設(shè)備上的機(jī)器學(xué)習(xí)打開了大門，它可以僅僅從氣體特征中識(shí)別“烹飪”、“清潔”或“噴霧罐”。

了解你呼吸的空氣不需要實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)或云訂閱。只需要幾個(gè)速賣通的零件、20歐元和一個(gè)晚上的焊接，這個(gè)小熱點(diǎn)就能讓你看到室內(nèi)污染的爆發(fā)——更重要的是，在你打開窗戶的那一刻，它就消失了。

本文編譯自hackster.io