Měřič polétavého prachu s PMS 7003 verze 2.0

V tomto případě udělám výjimku a zveřejním na svém webu návod pro měřič polétavého prachu – tedy čistoty ovzduší, za kterým stojí kolegium autorů. Já jsem jen zasel pomyslné semínko svým původním velmi jednoduchým řešením na odečet hodnot ze senzoru PMS 7003. Bohužel z časových důvodů, ale hlavně nedostatečné erudovanosti na poli programování Arduina 🙂 jsem výsledek přenechal odborníkům.

Zde je odkaz na můj původní návod „hloupého“ měřiče, který jen odečítal a zobrazoval hodnoty ze senzoru v reálném čase.

O co jde?

Měřič polétavého prachu je Opens Source projekt pro nekomerční použití, pomocí kterého by si každý, řekněme kutil, či nadšenec měl být schopen sestavit přístroj za pár dolarů, který bude umět změřit míru znečištění ovzduší na základě měření prachových částic různých velikostí. Vyspělejší verze 2.0 pracuje i s datalogerem na SD kartu, teploměrem a vlhkoměrem. Pokud vám není lhostejno co dýcháte, obzvláště na vesnici, kdy soused přiloží kde čím a chcete své stížnosti, či připomínky podložit reálným měřením, nebo jen z akademických důvodů si chcete udělat obrázek o tom co dýcháte a jaký to má vliv na váš zdravotní stav, zde je návod pro vás.

Verze

PMS 7003 – 2.0 (21.12.2020) nyní je hotová první verze „chytřejšího“ snímače. Určitě bude nutno odladit nějaké nedostatky. Dojde-li ke změnám, budou zveřejněny zde.

Program

Zde přikládám program pro Arduino MEGA, jehož autorem je Milan Mačuga. Pro pohodlnou komunikaci s čidlem, SD kartou a teploměrem se muselo přejít na Arduino MEGA, neboť UNO má již pro tyto účely malou paměť. Kod je velmi krásně okomentován, není asi třeba k tomu moc dodávat

// Toto je:

char verzeSouboru = "05b_15_11_2020_PMS.INO";

/*   - oprava: 14.11.2020 - proměnná value[] změněna z byte na int, načítala se hodnota z PMS jen do 255.
     úsek (Zobrazení na LCD) - změna pozic více doleva pro zobrazení hodnot nad 999, zhuštění hodnot na displeji
     + výmaz historie verzí

     Předchozí:
     05_12_11_2020_PMS.INO
     Verze, nahraná v předaném díle


  // ********* DOKUMENTACE ***************
   Čidlo měření kvality ovzduší
    (c) Milan Mačuga, mm.online@seznam.cz, vytvořeno 11/2020

    Zapojení:
    ==========================================
    Čidlo: Plantower PMS7003 -------:
    Tx čidla PMS zapojen na pin 17 MEGA = serial 2
 *   *  (#define pmsSerial Serial2 // green wire from PMS5003 goes to pin 17 on **Mega**)
     u UNO se použije SoftwareSerial a použije se pak libovolný pin
     -------
     SDA/SCL pro MEGA SDA=20 SCL=21 = I2C
     --------
     Displej - SDA/SCL
     SD karta - MISO-50   MOSI-51   SCK-52  CS/SDCS-53 na MEGA
     Klávesnice klávesa "1" = pin D3  pak D4 - D5 - D6 a společný D7 pro SW zem pomocí LOW
     RTC - SDA/SCL
     Vlhkoměr/teploměr typ AM2320 - SDA/SCL
     PMS - D17 (Serial2 u MEGA), použit pouze pin TX, VCC a GND

*/


// ********* PRG **************
// Zadání konstanty pro ukládání dat
unsigned long interval = 60000; // v milisekundách = 1 minuta
unsigned long previousMillis = 0; // proměnné pro překlápění
// currentMillis je definovan níže v části ukládání na SD
//**********************************

/* Aktuální datum a čas se do PMS vždy nahraje při downloadu programu
    Letní čas není vyřešen, musí se doprogramovat
    Klávesa 1 slouží ke zhasínání displeje. Klávesy 2-4 mají sloužit k prohlížení dat
    tj. nahoru, dolů a MENU (Enter)
*/

// Setup hardware
// Membránová klávesnice 1x4 - pole s piny připojených tlačítek
const int tlacitka[] = {4, 3, 6, 5}; // piny s tlačítky
const int tlacitkaGND = 7; // piny s tlačítky
bool zhasniLCD = HIGH; // proměnná pro zjištění stavu podsvícení
int buttonState = 0;         // current state of the button
int lastButtonState = 0;     // previous state of the button

// proměnná stavu tlačítka
int stisk = 0;

// Teploměr a vlhkoměr AM2320
#include <AM2320.h>

// inicializace modulu z knihovny
AM2320 senzor;
float aktTeplota; // proměnná pro předávání
float aktVlhkost; // -/-

//#include <SoftwareSerial.h> // pro UNO, nano ...

#include <LiquidCrystal_I2C.h> // Library for LCD
// Wiring: SDA pin is connected to A4 and SCL pin to A5.
// Connect to LCD via I2C, default address 0x27 (A0-A2 not jumpered)
LiquidCrystal_I2C lcd = LiquidCrystal_I2C(0x21, 20, 4); // Change to (0x27,16,2) for 16x2 LCD.
// Aktuálně použitý displej má adresu 21, při výměně displeje nutno změnit dle faktické adresy
// nebo propojit na desce a přeadresovat pájením na 21

// připojení potřebných knihoven
#include <Wire.h>

// RTC Hodiny reálného času DS3231
#include <RtcDS3231.h>
RtcDS3231<TwoWire> Rtc(Wire); // SDA-SCL ! - Wire.h musí být před tímto !
char datestring[20]; // pro proceduru printDateTime(const RtcDateTime& dt) - předává čas ve stringu

// SD krta
#include <SD.h>
const int chipSelect = 53;

// PMS čidlo - definice připojení - jsou 2 možnosti, přímo na Serial 2 (MEGA) nebo Software Serial (UNO)

//SoftwareSerial pmsSerial(3, 2); //RX/TX - používá se v **UNO, nano...**

/* Poznámky k možnosti, nacpat to do UNO:
   Problém je, že do UNO se to s RTC a SD knihovnou prostě nevleze...
   Software Serial jde použít pouze bez SD knihovny, pak už je to velké...

   Ukázka při pokusu nahrát 02b do UNA:

  Projekt zabírá 14832 bytů (45%)  úložného místa pro program. Maximum je 32256 bytů.
  data section exceeds available space in board

  Globální proměnné zabírají 2056 bytů (100%)  dynamické paměti, -8 bytů zůstává pro lokální proměnné.
  Maximum je 2048 bytů.
  Nedostatek peměti; na http://www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting#size naleznete typy jak velikost redukovat.
  Nastala chyba při kompilaci u desky Arduino Uno.

*/

#define pmsSerial Serial2 // green wire from PMS5003 goes to pin 17 on **Mega** 
// purple goes to 5V
// orange goes to negative

int value[13]; // pro načítání proměnných z PMS
//const int ledPin =  8;      // číslo pinu LED
//bool ledState;



void setup() {

  // inicializace pole tlačítek
  for (int x = 0; x < 4; x++)
  {
    // zapojení tlačítek 1-4 jako vstup s pull-up odporem
    pinMode(tlacitka[x], INPUT_PULLUP);
  }
  // Společný vodič je napojen na pin7 a ten dělá GND
  pinMode(tlacitkaGND, OUTPUT);
  digitalWrite(tlacitkaGND, LOW);

  Serial.begin(9600);

  Serial.print("Verze souboru: "); Serial.println(verzeSouboru);
  // LCD setup
  lcd.backlight();
  Serial.println("LCD Backlight()");
  lcd.begin();
  Serial.println("LCD Begin()");
  lcd.clear();
  Serial.print("Initializing SD card...");

  lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Verze");
  lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(verzeSouboru);
  lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(".ino  ");
  delay(5000);
  lcd.clear();

  if (!SD.begin(chipSelect)) {
    Serial.println("initialization failed. Things to check:");
    Serial.println("1. is a card inserted?");
    Serial.println("2. is your wiring correct?");
    Serial.println("3. did you change the chipSelect pin to match your shield or module?");
    Serial.println("Note: press reset or reopen this serial monitor after fixing your issue!");
    lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Chybicka...  ");
    lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("nemas tam SD kartu");
    lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("nebo je poskozena  ");
    lcd.setCursor(0, 3); lcd.print("Vypni! a vloz kartu");
    while (true);
  }

  Serial.println("initialization SD done.");
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(13, 2);
  lcd.print("SDwr_OK"); // zapisuju s předstihem, protože jinak to tam bude až za (interval)...
  //lcd.noBacklight(); // vypínání displeje
  delay(2000);

  // sensor PMS baud rate is 9600 !
  pmsSerial.begin(9600);
  //pinMode(ledPin, OUTPUT);
  Serial.println("za PMS Serial");
  Serial.print("compiled: ");
  Serial.print(__DATE__);
  Serial.println(__TIME__);

  Rtc.Begin();
  RtcDateTime compiled = RtcDateTime(__DATE__, __TIME__); // nastavení systémového času z PC

  if (!Rtc.IsDateTimeValid())
  {
    if (Rtc.LastError() != 0)
    {
      // we have a communications error
      // see https://www.arduino.cc/en/Reference/WireEndTransmission for
      // what the number means
      lcd.setCursor(0, 13); lcd.print("RTC !!");
      delay(5000);

      Serial.print("RTC communications error = ");
      Serial.println(Rtc.LastError());
    }
    else
    {
      // Common Causes:
      //    1) first time you ran and the device wasn't running yet
      //    2) the battery on the device is low or even missing

      Serial.println("RTC lost confidence in the DateTime!");
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0, 0);  lcd.print("Vymen ihned baterii ");
      lcd.setCursor(0, 1);  lcd.print("v RTC modulu !!     ");
      lcd.setCursor(0, 2);  lcd.print("...Nemam cas :o) ");
      delay(8000);
      lcd.clear();

      // following line sets the RTC to the date & time this sketch was compiled
      // it will also reset the valid flag internally unless the Rtc device is
      // having an issue

      Rtc.SetDateTime(compiled);
    }
  }

  if (!Rtc.GetIsRunning())
  {
    Serial.println("RTC was not actively running, starting now");
    Rtc.SetIsRunning(true);
  }

  RtcDateTime now = Rtc.GetDateTime();
  if (now < compiled)
  {
    Serial.println("RTC is older than compile time!  (Updating DateTime)");
    Rtc.SetDateTime(compiled);
  }
  else if (now > compiled)
  {
    Serial.println("RTC is newer than compile time. (this is expected)");
  }
  else if (now == compiled)
  {
    Serial.println("RTC is the same as compile time! (not expected but all is fine)");
  }

  // never assume the Rtc was last configured by you, so
  // just clear them to your needed state
  Rtc.Enable32kHzPin(false);
  Rtc.SetSquareWavePin(DS3231SquareWavePin_ModeNone);

  //
  Serial.println("--- Konec Setup(), vše proběhlo úspěšně a jde se do Loop()");
  lcd.setCursor(0, 0);  lcd.print("Cekam na");
  lcd.setCursor(0, 1);  lcd.print("data z  ");
  lcd.setCursor(0, 2);  lcd.print("cidla   ");
  delay(3000);

}

struct pms5003data {
  uint16_t framelen;
  uint16_t pm10_standard, pm25_standard, pm100_standard;
  uint16_t pm10_env, pm25_env, pm100_env;
  uint16_t particles_03um, particles_05um, particles_10um, particles_25um, particles_50um, particles_100um;
  uint16_t unused;
  uint16_t checksum;
};

/*  Toto obsahují proměnné
    -> ---------------------------------------
  13:37:39.335 -> Concentration Units (standard)
  13:37:39.368 -> PM 1.0: 11    PM 2.5: 12    PM 10: 13
  13:37:39.402 -> ---------------------------------------
  13:37:39.436 -> Concentration Units (environmental)
  13:37:39.470 -> PM 1.0: 11    PM 2.5: 12    PM 10: 13
  13:37:39.505 -> ---------------------------------------
  13:37:39.573 -> Particles > 0.3um / 0.1L air:1818
  13:37:39.609 -> Particles > 0.5um / 0.1L air:590
  13:37:39.642 -> Particles > 1.0um / 0.1L air:53
  13:37:39.675 -> Particles > 2.5um / 0.1L air:1
  13:37:39.709 -> Particles > 5.0um / 0.1L air:1
  13:37:39.747 -> Particles > 10.0 um / 0.1L air:0
  13:37:39.747 -> ---------------------------------------

*/

struct pms5003data data;

void loop() {
  // Resetni se každý den o tom čase (nebo po 24 po spuštění)

  checkKBD1(); // zapnutí nebo vypnutí displeje, později i další funkce tlačítek

  // Načtení PMS;

  if (readPMSdata(&pmsSerial)) { // reading data was successful!
    // rtcCheck(); // odkomentuj jen pro ucely ladeni

    // Načtení aktuálního data a času do proměnné
    RtcDateTime now = Rtc.GetDateTime();
    setDateString(now); // naplnění datestringu správnými dvoucifernými hodnotami
    nactiTeplotu(); // a ulož je do aktTeplota a aktVlhkost

    // Zobrazení procesu na terminálu
    Serial.println();
    Serial.println("--- Úspěšně načteno ------");
    Serial.println("Concentration Units (standard)");
    Serial.print("PM 1.0: "); Serial.print(value[0]);
    Serial.print("\t\tPM 2.5: "); Serial.print(value[1]);
    Serial.print("\t\tPM 10: "); Serial.println(value[2]);
    Serial.print("Teplota: "); Serial.print(aktTeplota); Serial.print(" stC, vlhkost: "); Serial.print(aktVlhkost); Serial.println("%");
    Serial.println("---------------------------------------");

    // Zobrazení na LCD
    lcd.setCursor(6, 0); lcd.print(value[0]); lcd.print("  ");
    lcd.setCursor(6, 1); lcd.print(value[1]); lcd.print("  ");
    lcd.setCursor(6, 2); lcd.print(value[2]); lcd.print("  ");
    /* původní, vymazat po odladění z kódu
      lcd.setCursor(9, 0); lcd.print(value[0]); lcd.print("  ");
      lcd.setCursor(9, 1); lcd.print(value[1]); lcd.print("  ");
      lcd.setCursor(9, 2); lcd.print(value[2]); lcd.print("  ");
    */

    lcd.setCursor(13, 0);  lcd.print(aktTeplota, 1); lcd.print("  ");
    lcd.setCursor(18, 0);  lcd.print((char) 223); lcd.print("C"); // char 223=snak stupne
    lcd.setCursor(13, 1);  lcd.print(aktVlhkost, 1); lcd.print(" ");
    lcd.setCursor(18, 1);  lcd.print("%H");

    lcd.setCursor(0, 0);  lcd.print("PM1.0=");
    lcd.setCursor(0, 1);  lcd.print("PM2.5=");
    lcd.setCursor(0, 2);  lcd.print("PM10 =");
    /* původní, vymazat po odladění z kódu
      lcd.setCursor(0, 0);  lcd.print("PM 1.0 =");
      lcd.setCursor(0, 1);  lcd.print("PM 2.5 =");
      lcd.setCursor(0, 2);  lcd.print("PM 10  =");
    */
    lcd.setCursor(0, 3);   lcd.print(datestring); // zobraz datum a čas z proměnné



    // naplň data z PMS čidla
    value[0] = (data.pm10_standard);
    value[1] = (data.pm25_standard);
    value[2] = (data.pm100_standard);

    // Příprava dat pro zápis na SD kartu
    String dataProZapis = datestring; dataProZapis += ","; // naplň datum a čas
    dataProZapis = dataProZapis + String(value[0]); dataProZapis += ","; //pm10_standard
    dataProZapis = dataProZapis + String(value[1]); dataProZapis += ","; //pm25_standard
    dataProZapis = dataProZapis + String(value[2]); dataProZapis += ","; //pm100_standard
    dataProZapis = dataProZapis + String(aktTeplota); dataProZapis += ",";
    dataProZapis = dataProZapis + String(aktVlhkost); dataProZapis += ",";
    // Konec plnění

    // SD karta - zápis
    unsigned long currentMillis = millis();

    if (currentMillis - previousMillis > interval) {

      File dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE);
      // if the file is available, write to it:
      if (dataFile) {
        dataFile.println(dataProZapis);
        dataFile.close();
        // print to the serial port too:
        Serial.println("Zapsano na SD...");
        lcd.setCursor(13, 2);
        lcd.print("SDwr_OK");
        previousMillis = currentMillis; // Zápis byl úspěšný, nuluju a čekám další minutu
      }
      // if the file isn't open, pop up an error:
      else {
        Serial.println("error opening datalog.txt");
        lcd.setCursor(13, 2);
        lcd.print("SD -!!-"); // POZOR, tři vykřičníky blokují zavedení programu...
      }  // Zápis na SD kartu se nepovedl

    } // už je čas to zapsat :o) - ale čekej až na úspěšný zápis na SD ***


  } // readPMSdata
  //delay(100); // POZOR pokud se tady dá vyšší hodnota, bude CheckSum Failure! i bez delay vše jede, jak má.
  // delay jsem odstranil, protože už to házelo checksum = velké zpoždění při průchodu loop()

}

// Kontrola RTC - pro DEBUG
void rtcCheck() {
  if (!Rtc.IsDateTimeValid())
  {
    if (Rtc.LastError() != 0)
    {
      // we have a communications error
      // see https://www.arduino.cc/en/Reference/WireEndTransmission for
      // what the number means
      Serial.print("RTC communications error = ");
      Serial.println(Rtc.LastError());
    }
    else
    {
      // Common Causes:
      //    1) the battery on the device is low or even missing and the power line was disconnected
      Serial.println("RTC lost confidence in the DateTime!");
    }
  }
} // RTC Check

void nactiTeplotu() {
  switch (senzor.Read()) {
    // v případě stavu "2" je chyba komunikace
    case 2:
      Serial.println("Chybny CRC soucet, chyba v komunikaci!");
      break;
    // v případě stav "1" je senzor offline nebo špatně připojen
    case 1:
      Serial.println("Senzor offline!");
      break;
    // v případě stavu "0" je vše v pořádku
    // a můžeme vytisknout údaje
    case 0:
      float teplota = senzor.t;
      float vlhkost = senzor.h;
      aktTeplota = teplota;
      aktVlhkost = vlhkost;
      break;
  }
}// NactiTeplotu

void checkKBD1() { // reakce na stisk tlačítka "1"
  // read the pushbutton input pin:
  buttonState = digitalRead(tlacitka[0]);
  //Serial.println(zhasniLCD);

  // compare the buttonState to its previous state
  if (buttonState != lastButtonState) {
    // if the state has changed, increment the counter
    if (buttonState == HIGH) {
      // if the current state is HIGH then the button went from off to on:
      zhasniLCD = !zhasniLCD; // když stisknuto, změň stav
      delay(50); //pro dokmit
    }
    // save the current state as the last state, for next time through the loop
    lastButtonState = buttonState;
    // změna stavu displeje po stisku
    if (zhasniLCD == HIGH) {
      lcd.noBacklight();
    }
    else
    {
      lcd.backlight();
    }

  }
} // checkKBD1


//RTC správné zobrazení času se dvěma 00
#define countof(a) (sizeof(a) / sizeof(a[0]))
void setDateString(const RtcDateTime& dt)
{
  //    char datestring[20];

  snprintf_P(datestring,
             countof(datestring),
             PSTR("%02u/%02u/%04u %02u:%02u:%02u"),
             dt.Day(),
             dt.Month(),
             dt.Year(),
             dt.Hour(),
             dt.Minute(),
             dt.Second() );
}

boolean readPMSdata(Stream *s) {
  if (! s->available()) {
    return false;
  }

  // Read a byte at a time until we get to the special '0x42' start-byte
  if (s->peek() != 0x42) {
    s->read();
    return false;
  }

  // Now read all 32 bytes
  if (s->available() < 32) {
    return false;
  }

  uint8_t buffer[32];
  uint16_t sum = 0;
  s->readBytes(buffer, 32);

  // get checksum ready
  for (uint8_t i = 0; i < 30; i++) {
    sum += buffer[i];
  }

  /* debugging
    for (uint8_t i=2; i<32; i++) {
    Serial.print("0x"); Serial.print(buffer[i], HEX); Serial.print(", ");
    }
    Serial.println();
  */

  // The data comes in endian'd, this solves it so it works on all platforms
  uint16_t buffer_u16[15];
  for (uint8_t i = 0; i < 15; i++) {
    buffer_u16[i] = buffer[2 + i * 2 + 1];
    buffer_u16[i] += (buffer[2 + i * 2] << 8);
  }

  // put it into a nice struct :)
  memcpy((void *)&data, (void *)buffer_u16, 30);

  if (sum != data.checksum) {
    Serial.println("Checksum failure");
    return false;
  }
  // success!
  return true;
} // Čtení PMS dat - end

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298

299

300

301

302

303

304

305

306

307

308

309

310

311

312

313

314

315

316

317

318

319

320

321

322

323

324

325

326

327

328

329

330

331

332

333

334

335

336

337

338

339

340

341

342

343

344

345

346

347

348

349

350

351

352

353

354

355

356

357

358

359

360

361

362

363

364

365

366

367

368

369

370

371

372

373

374

375

376

377

378

379

380

381

382

383

384

385

386

387

388

389

390

391

392

393

394

395

396

397

398

399

400

401

402

403

404

405

406

407

408

409

410

411

412

413

414

415

416

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

427

428

429

430

431

432

433

434

435

436

437

438

439

440

441

442

443

444

445

446

447

448

449

450

451

452

453

454

455

456

457

458

459

460

461

462

463

464

465

466

467

468

469

470

471

472

473

474

475

476

477

478

479

480

481

482

483

484

485

486

487

488

489

490

491

492

493

494

495

496

497

498

499

500

501

502

503

504

505

506

507

508

509

510

511

512

// Toto je:

char verzeSouboru = "05b_15_11_2020_PMS.INO";

/* - oprava: 14.11.2020 - proměnná value[] změněna z byte na int, načítala se hodnota z PMS jen do 255.

úsek (Zobrazení na LCD) - změna pozic více doleva pro zobrazení hodnot nad 999, zhuštění hodnot na displeji

+ výmaz historie verzí

Předchozí:

05_12_11_2020_PMS.INO

Verze, nahraná v předaném díle

// ********* DOKUMENTACE ***************

Čidlo měření kvality ovzduší

Zapojení:

==========================================

Čidlo: Plantower PMS7003 -------:

Tx čidla PMS zapojen na pin 17 MEGA = serial 2

* * (#define pmsSerial Serial2 // green wire from PMS5003 goes to pin 17 on **Mega**)

u UNO se použije SoftwareSerial a použije se pak libovolný pin

-------

SDA/SCL pro MEGA SDA=20 SCL=21 = I2C

--------

Displej - SDA/SCL

SD karta - MISO-50 MOSI-51 SCK-52 CS/SDCS-53 na MEGA

Klávesnice klávesa "1" = pin D3 pak D4 - D5 - D6 a společný D7 pro SW zem pomocí LOW

RTC - SDA/SCL

Vlhkoměr/teploměr typ AM2320 - SDA/SCL

PMS - D17 (Serial2 u MEGA), použit pouze pin TX, VCC a GND

// ********* PRG **************

// Zadání konstanty pro ukládání dat

unsigned long interval = 60000; // v milisekundách = 1 minuta

unsigned long previousMillis = 0; // proměnné pro překlápění

// currentMillis je definovan níže v části ukládání na SD

//**********************************

/* Aktuální datum a čas se do PMS vždy nahraje při downloadu programu

Letní čas není vyřešen, musí se doprogramovat

Klávesa 1 slouží ke zhasínání displeje. Klávesy 2-4 mají sloužit k prohlížení dat

tj. nahoru, dolů a MENU (Enter)

// Setup hardware

// Membránová klávesnice 1x4 - pole s piny připojených tlačítek

const int tlacitka[] = {4, 3, 6, 5}; // piny s tlačítky

const int tlacitkaGND = 7; // piny s tlačítky

bool zhasniLCD = HIGH; // proměnná pro zjištění stavu podsvícení

int buttonState = 0; // current state of the button

int lastButtonState = 0; // previous state of the button

// proměnná stavu tlačítka

int stisk = 0;

// Teploměr a vlhkoměr AM2320

#include <AM2320.h>

// inicializace modulu z knihovny

AM2320 senzor;

float aktTeplota; // proměnná pro předávání

float aktVlhkost; // -/-

//#include <SoftwareSerial.h> // pro UNO, nano ...

#include <LiquidCrystal_I2C.h> // Library for LCD

// Wiring: SDA pin is connected to A4 and SCL pin to A5.

// Connect to LCD via I2C, default address 0x27 (A0-A2 not jumpered)

LiquidCrystal_I2C lcd = LiquidCrystal_I2C(0x21, 20, 4); // Change to (0x27,16,2) for 16x2 LCD.

// Aktuálně použitý displej má adresu 21, při výměně displeje nutno změnit dle faktické adresy

// nebo propojit na desce a přeadresovat pájením na 21

// připojení potřebných knihoven

#include <Wire.h>

// RTC Hodiny reálného času DS3231

#include <RtcDS3231.h>

RtcDS3231<TwoWire> Rtc(Wire); // SDA-SCL ! - Wire.h musí být před tímto !

char datestring[20]; // pro proceduru printDateTime(const RtcDateTime& dt) - předává čas ve stringu

// SD krta

#include <SD.h>

const int chipSelect = 53;

// PMS čidlo - definice připojení - jsou 2 možnosti, přímo na Serial 2 (MEGA) nebo Software Serial (UNO)

//SoftwareSerial pmsSerial(3, 2); //RX/TX - používá se v **UNO, nano...**

/* Poznámky k možnosti, nacpat to do UNO:

Problém je, že do UNO se to s RTC a SD knihovnou prostě nevleze...

Software Serial jde použít pouze bez SD knihovny, pak už je to velké...

Ukázka při pokusu nahrát 02b do UNA:

Projekt zabírá 14832 bytů (45%) úložného místa pro program. Maximum je 32256 bytů.

data section exceeds available space in board

Globální proměnné zabírají 2056 bytů (100%) dynamické paměti, -8 bytů zůstává pro lokální proměnné.

Maximum je 2048 bytů.

Nedostatek peměti; na http://www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting#size naleznete typy jak velikost redukovat.

Nastala chyba při kompilaci u desky Arduino Uno.

#define pmsSerial Serial2 // green wire from PMS5003 goes to pin 17 on **Mega**

// purple goes to 5V

// orange goes to negative

int value[13]; // pro načítání proměnných z PMS

//const int ledPin = 8; // číslo pinu LED

//bool ledState;

void setup() {

// inicializace pole tlačítek

for (int x = 0; x < 4; x++)

{

// zapojení tlačítek 1-4 jako vstup s pull-up odporem

pinMode(tlacitka[x], INPUT_PULLUP);

}

// Společný vodič je napojen na pin7 a ten dělá GND

pinMode(tlacitkaGND, OUTPUT);

digitalWrite(tlacitkaGND, LOW);

Serial.begin(9600);

Serial.print("Verze souboru: "); Serial.println(verzeSouboru);

// LCD setup

lcd.backlight();

Serial.println("LCD Backlight()");

lcd.begin();

Serial.println("LCD Begin()");

lcd.clear();

Serial.print("Initializing SD card...");

lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Verze");

lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(verzeSouboru);

lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(".ino ");

delay(5000);

lcd.clear();

if (!SD.begin(chipSelect)) {

Serial.println("initialization failed. Things to check:");

Serial.println("1. is a card inserted?");

Serial.println("2. is your wiring correct?");

Serial.println("3. did you change the chipSelect pin to match your shield or module?");

Serial.println("Note: press reset or reopen this serial monitor after fixing your issue!");

lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Chybicka... ");

lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("nemas tam SD kartu");

lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("nebo je poskozena ");

lcd.setCursor(0, 3); lcd.print("Vypni! a vloz kartu");

while (true);

}

Serial.println("initialization SD done.");

lcd.clear();

lcd.setCursor(13, 2);

lcd.print("SDwr_OK"); // zapisuju s předstihem, protože jinak to tam bude až za (interval)...

//lcd.noBacklight(); // vypínání displeje

delay(2000);

// sensor PMS baud rate is 9600 !

pmsSerial.begin(9600);

//pinMode(ledPin, OUTPUT);

Serial.println("za PMS Serial");

Serial.print("compiled: ");

Serial.print(__DATE__);

Serial.println(__TIME__);

Rtc.Begin();

RtcDateTime compiled = RtcDateTime(__DATE__, __TIME__); // nastavení systémového času z PC

if (!Rtc.IsDateTimeValid())

{

if (Rtc.LastError() != 0)

{

// we have a communications error

// see https://www.arduino.cc/en/Reference/WireEndTransmission for

// what the number means

lcd.setCursor(0, 13); lcd.print("RTC !!");

delay(5000);

Serial.print("RTC communications error = ");

Serial.println(Rtc.LastError());

}

else

{

// Common Causes:

// 1) first time you ran and the device wasn't running yet

// 2) the battery on the device is low or even missing

Serial.println("RTC lost confidence in the DateTime!");

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Vymen ihned baterii ");

lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("v RTC modulu !! ");

lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("...Nemam cas :o) ");

delay(8000);

lcd.clear();

// following line sets the RTC to the date & time this sketch was compiled

// it will also reset the valid flag internally unless the Rtc device is

// having an issue

Rtc.SetDateTime(compiled);

}

if (!Rtc.GetIsRunning())

{

Serial.println("RTC was not actively running, starting now");

Rtc.SetIsRunning(true);

}

RtcDateTime now = Rtc.GetDateTime();

if (now < compiled)

{

Serial.println("RTC is older than compile time! (Updating DateTime)");

Rtc.SetDateTime(compiled);

}

else if (now > compiled)

{

Serial.println("RTC is newer than compile time. (this is expected)");

}

else if (now == compiled)

{

Serial.println("RTC is the same as compile time! (not expected but all is fine)");

}

// never assume the Rtc was last configured by you, so

// just clear them to your needed state

Rtc.Enable32kHzPin(false);

Rtc.SetSquareWavePin(DS3231SquareWavePin_ModeNone);

Serial.println("--- Konec Setup(), vše proběhlo úspěšně a jde se do Loop()");

lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Cekam na");

lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("data z ");

lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("cidla ");

delay(3000);

}

struct pms5003data {

uint16_t framelen;

uint16_t pm10_standard, pm25_standard, pm100_standard;

uint16_t pm10_env, pm25_env, pm100_env;

uint16_t particles_03um, particles_05um, particles_10um, particles_25um, particles_50um, particles_100um;

uint16_t unused;

uint16_t checksum;

};

/* Toto obsahují proměnné

-> ---------------------------------------

13:37:39.335 -> Concentration Units (standard)

13:37:39.368 -> PM 1.0: 11 PM 2.5: 12 PM 10: 13

13:37:39.402 -> ---------------------------------------

13:37:39.436 -> Concentration Units (environmental)

13:37:39.470 -> PM 1.0: 11 PM 2.5: 12 PM 10: 13

13:37:39.505 -> ---------------------------------------

13:37:39.573 -> Particles > 0.3um / 0.1L air:1818

13:37:39.609 -> Particles > 0.5um / 0.1L air:590

13:37:39.642 -> Particles > 1.0um / 0.1L air:53

13:37:39.675 -> Particles > 2.5um / 0.1L air:1

13:37:39.709 -> Particles > 5.0um / 0.1L air:1

13:37:39.747 -> Particles > 10.0 um / 0.1L air:0

13:37:39.747 -> ---------------------------------------

struct pms5003data data;

void loop() {

// Resetni se každý den o tom čase (nebo po 24 po spuštění)

checkKBD1(); // zapnutí nebo vypnutí displeje, později i další funkce tlačítek

// Načtení PMS;

if (readPMSdata(&pmsSerial)) { // reading data was successful!

// rtcCheck(); // odkomentuj jen pro ucely ladeni

// Načtení aktuálního data a času do proměnné

RtcDateTime now = Rtc.GetDateTime();

setDateString(now); // naplnění datestringu správnými dvoucifernými hodnotami

nactiTeplotu(); // a ulož je do aktTeplota a aktVlhkost

// Zobrazení procesu na terminálu

Serial.println();

Serial.println("--- Úspěšně načteno ------");

Serial.println("Concentration Units (standard)");

Serial.print("PM 1.0: "); Serial.print(value[0]);

Serial.print("\t\tPM 2.5: "); Serial.print(value[1]);

Serial.print("\t\tPM 10: "); Serial.println(value[2]);

Serial.print("Teplota: "); Serial.print(aktTeplota); Serial.print(" stC, vlhkost: "); Serial.print(aktVlhkost); Serial.println("%");

Serial.println("---------------------------------------");

// Zobrazení na LCD

lcd.setCursor(6, 0); lcd.print(value[0]); lcd.print(" ");

lcd.setCursor(6, 1); lcd.print(value[1]); lcd.print(" ");

lcd.setCursor(6, 2); lcd.print(value[2]); lcd.print(" ");

/* původní, vymazat po odladění z kódu

lcd.setCursor(9, 0); lcd.print(value[0]); lcd.print(" ");

lcd.setCursor(9, 1); lcd.print(value[1]); lcd.print(" ");

lcd.setCursor(9, 2); lcd.print(value[2]); lcd.print(" ");

lcd.setCursor(13, 0); lcd.print(aktTeplota, 1); lcd.print(" ");

lcd.setCursor(18, 0); lcd.print((char) 223); lcd.print("C"); // char 223=snak stupne

lcd.setCursor(13, 1); lcd.print(aktVlhkost, 1); lcd.print(" ");

lcd.setCursor(18, 1); lcd.print("%H");

lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("PM1.0=");

lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("PM2.5=");

lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("PM10 =");

/* původní, vymazat po odladění z kódu

lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("PM 1.0 =");

lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("PM 2.5 =");

lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("PM 10 =");

lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(datestring); // zobraz datum a čas z proměnné

// naplň data z PMS čidla

value[0] = (data.pm10_standard);

value[1] = (data.pm25_standard);

value[2] = (data.pm100_standard);

// Příprava dat pro zápis na SD kartu

String dataProZapis = datestring; dataProZapis += ","; // naplň datum a čas

dataProZapis = dataProZapis + String(value[0]); dataProZapis += ","; //pm10_standard

dataProZapis = dataProZapis + String(value[1]); dataProZapis += ","; //pm25_standard

dataProZapis = dataProZapis + String(value[2]); dataProZapis += ","; //pm100_standard

dataProZapis = dataProZapis + String(aktTeplota); dataProZapis += ",";

dataProZapis = dataProZapis + String(aktVlhkost); dataProZapis += ",";

// Konec plnění

// SD karta - zápis

unsigned long currentMillis = millis();

if (currentMillis - previousMillis > interval) {

File dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE);

// if the file is available, write to it:

if (dataFile) {

dataFile.println(dataProZapis);

dataFile.close();

// print to the serial port too:

Serial.println("Zapsano na SD...");

lcd.setCursor(13, 2);

lcd.print("SDwr_OK");

previousMillis = currentMillis; // Zápis byl úspěšný, nuluju a čekám další minutu

}

// if the file isn't open, pop up an error:

else {

Serial.println("error opening datalog.txt");

lcd.setCursor(13, 2);

lcd.print("SD -!!-"); // POZOR, tři vykřičníky blokují zavedení programu...

} // Zápis na SD kartu se nepovedl

} // už je čas to zapsat :o) - ale čekej až na úspěšný zápis na SD ***

} // readPMSdata

//delay(100); // POZOR pokud se tady dá vyšší hodnota, bude CheckSum Failure! i bez delay vše jede, jak má.

// delay jsem odstranil, protože už to házelo checksum = velké zpoždění při průchodu loop()

}

// Kontrola RTC - pro DEBUG

void rtcCheck() {

if (!Rtc.IsDateTimeValid())

{

if (Rtc.LastError() != 0)

{

// we have a communications error

// see https://www.arduino.cc/en/Reference/WireEndTransmission for

// what the number means

Serial.print("RTC communications error = ");

Serial.println(Rtc.LastError());

}

else

{

// Common Causes:

// 1) the battery on the device is low or even missing and the power line was disconnected

Serial.println("RTC lost confidence in the DateTime!");

}

} // RTC Check

void nactiTeplotu() {

switch (senzor.Read()) {

// v případě stavu "2" je chyba komunikace

case 2:

Serial.println("Chybny CRC soucet, chyba v komunikaci!");

break;

// v případě stav "1" je senzor offline nebo špatně připojen

case 1:

Serial.println("Senzor offline!");

break;

// v případě stavu "0" je vše v pořádku

// a můžeme vytisknout údaje

case 0:

float teplota = senzor.t;

float vlhkost = senzor.h;

aktTeplota = teplota;

aktVlhkost = vlhkost;

break;

}

}// NactiTeplotu

void checkKBD1() { // reakce na stisk tlačítka "1"

// read the pushbutton input pin:

buttonState = digitalRead(tlacitka[0]);

//Serial.println(zhasniLCD);

// compare the buttonState to its previous state

if (buttonState != lastButtonState) {

// if the state has changed, increment the counter

if (buttonState == HIGH) {

// if the current state is HIGH then the button went from off to on:

zhasniLCD = !zhasniLCD; // když stisknuto, změň stav

delay(50); //pro dokmit

}

// save the current state as the last state, for next time through the loop

lastButtonState = buttonState;

// změna stavu displeje po stisku

if (zhasniLCD == HIGH) {

lcd.noBacklight();

}

else

{

lcd.backlight();

}

} // checkKBD1

//RTC správné zobrazení času se dvěma 00

#define countof(a) (sizeof(a) / sizeof(a[0]))

void setDateString(const RtcDateTime& dt)

{

// char datestring[20];

snprintf_P(datestring,

countof(datestring),

PSTR("%02u/%02u/%04u %02u:%02u:%02u"),

dt.Day(),

dt.Month(),

dt.Year(),

dt.Hour(),

dt.Minute(),

dt.Second() );

}

boolean readPMSdata(Stream *s) {

if (! s->available()) {

return false;

}

// Read a byte at a time until we get to the special '0x42' start-byte

if (s->peek() != 0x42) {

s->read();

return false;

}

// Now read all 32 bytes

if (s->available() < 32) {

return false;

}

uint8_t buffer[32];

uint16_t sum = 0;

s->readBytes(buffer, 32);

// get checksum ready

for (uint8_t i = 0; i < 30; i++) {

sum += buffer[i];

}

/* debugging

for (uint8_t i=2; i<32; i++) {

Serial.print("0x"); Serial.print(buffer[i], HEX); Serial.print(", ");

}

Serial.println();

// The data comes in endian'd, this solves it so it works on all platforms

uint16_t buffer_u16[15];

for (uint8_t i = 0; i < 15; i++) {

buffer_u16[i] = buffer[2 + i * 2 + 1];

buffer_u16[i] += (buffer[2 + i * 2] << 8);

}

// put it into a nice struct :)

memcpy((void *)&data, (void *)buffer_u16, 30);

if (sum != data.checksum) {

Serial.println("Checksum failure");

return false;

}

// success!

return true;

} // Čtení PMS dat - end

Hardware

K vylepšené verzi projektu je použito pár běžných komponent a celek je zasazen do krabičky na míru navržené a vyrobené pomocí 3D tisku. Použitý RTC modul nabíjí baterii, proto je nutno použít nabíjecí knoflíkovou baterii LIR2032

Tištěná krabička

Pro celý aparát byla navržena 3D tištěná krabička, rovněž panem Milanem Mačugou

>>STL soubory pro tisk krabičky ke stažení zde<<

Sestavení

Schéma zapojení zatím není k dispozici, ale drtivá většina periferie je připojena přes I2C sběrnici, případně SPI, propojení je zakresleno ve fotografiích, případně okomentováno ve zdrojovém kódu. Nic složitého.

Závěr

Projekt je stále ve vývoji, možná se dočká i nějaké aplikace pro vyhodnocování naměřených dat atd. V současné chvíli se pracuje na kalibraci zařízení (porovnáním s měřičem ČHMI) ovšem jaksi bez certifikace, která stojí skoro jako celá výplata. Pro tyto free účely tedy v naprosto šílených finančních relacích.

V případě zájmu, či podrobnější informace k tomuto projektu nás neváhejte kontaktovat pavel.kopp(zavináč)seznam.cz

Autoři:

Milan Mačuga
Pavel Kopp
Jan Kondziolka

Total Page Visits: 306 - Today Page Visits: 2

Měřič polétavého prachu s PMS 7003 verze 2.0

O co jde?

Verze

Program

Hardware

Tištěná krabička

Sestavení

Závěr

Autoři:

Napsat komentář Zrušit odpověď na komentář