描述

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室內(nèi)或室外空氣的質(zhì)量取決于許多污染源以及天氣。

該設(shè)備使用 2 個傳感器芯片捕獲一些常見和一些最有趣的參數(shù)。

• 溫度
• 濕度
• 壓力
• 有機氣體
• 微粒子

這里使用的傳感器是用于獲取溫度、濕度、壓力和有機氣體值的 BME680，以及用于獲取微粒密度的 PMS5003。

通過使用 HomeDing 庫，可以輕松構(gòu)建僅連接到家庭網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)上的任何瀏覽器訪問和控制。它帶有一系列允許使用最常見的傳感器芯片、設(shè)備和其他服務(wù)的元素。

它還提供了一個完整的解決方案，用于在設(shè)備內(nèi)部托管 Web 端，而不是使用基于云的解決方案來顯示傳感器數(shù)據(jù)并與設(shè)備交互。

補給品：

構(gòu)建此項目所需的只是一個基于 ESP8266 的板，例如 nodemcu 板和一組用于測量空氣質(zhì)量的傳感器。本項目使用的 HomeDing 庫支持一些常見的傳感器芯片。這里使用的是BME680芯片。

• 一個 USB 插頭和一個用于供電的 micro-usb 電纜。
• 1 個帶有 ESP8266 CPU 的 nodeMCU 板。
• 1 個 BME680 傳感器分線板。
• 1 PM2.5 空氣粒子激光傳感器型號 PMS5003

如果您只想捕獲溫度和濕度，則可以輕松地將 BME680 傳感器與 DHT22 傳感器交換，因為庫也支持它們。

第 1 步：為 ESP8266 準(zhǔn)備 Arduino 環(huán)境

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• 安裝最新版本的 Arduino IDE（當(dāng)前版本 1.8.2）。
• 使用 Board Manager 安裝安裝 esp8266 支持。可以在此處找到詳細(xì)說明：https ://arduino-esp8266.readthedocs.io/en/latest/installing.html#boards-manager
• 安裝 Arduino ESP8266 文件系統(tǒng)上傳器，您可以在此處找到：https ://github.com/esp8266/arduino-esp8266fs-plugin
• 為具有 1MByte SPIFFS 文件系統(tǒng)的 NodeMCU 1.0 設(shè)置板選項，如屏幕截圖所示。

第 2 步：包括所需的庫

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HomeDing 庫依賴于一些常見的額外庫來使傳感器和顯示器工作。

當(dāng)您安裝 HomeDing 庫時，您將看到一個包含這些所需庫的彈出窗口，這些庫可以自動安裝，如圖所示，并且很容易安裝它們。

有時（出于未知原因）庫的安裝會失敗，因此需要手動安裝所有必需的庫。

有關(guān)所需庫的更多詳細(xì)信息，請訪問文檔網(wǎng)站：

https://homeding.github.io/#page=/elements.md

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這是當(dāng)前所需庫的列表：

• Adafruit NeoPixel
• LiquidCrystal_PCF8574.h
• 適用于 SSD1306 顯示器的 ESP8266 和 ESP32 Oled 驅(qū)動程序
• 旋轉(zhuǎn)編碼器
• ESPx 的 DHT 傳感器庫
• 單線

PMS5003 空氣粒子激光傳感器使用 9600 波特串行線路信號進行通信。該信號是使用 ESP8266 工具安裝隨附的 SoftwareSerial 庫捕獲的。確保不要將舊版本安裝為庫。

第 3 步：自定義標(biāo)準(zhǔn)示例草圖

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標(biāo)準(zhǔn)示例已經(jīng)包含一些更常見的傳感器作為元素，因此只需要一些配置。

這適用于BME680 Element支持的 BME680 傳感器。

PMS5003 傳感器不太常見，需要通過將PMS 元件包含到固件中來激活。這是通過在草圖的元素寄存器部分定義#define HOMEDING_INCLUDE_PMS 來完成的

#define HOMEDING_INCLUDE_BME680#define HOMEDING_INCLUDE_PMS

為簡單起見，將新設(shè)備添加到網(wǎng)絡(luò)中，您可以在 standard.ino 草圖文件旁邊的 secrets.h 文件中添加家庭 WiFi 的 SSID 和密碼。但您也可以使用內(nèi)置的 WiFi 管理器將設(shè)備添加到網(wǎng)絡(luò)，而無需這種硬編碼配置。

現(xiàn)在所有關(guān)于實現(xiàn)草圖的事情都完成了，可以編譯和上傳固件。

第 4 步：上傳 Web UI

標(biāo)準(zhǔn)示例附帶一個數(shù)據(jù)文件夾，其中包含 Web UI 的所有文件。

在上傳這些文件之前，您可能需要添加您可以在本文中找到的 env.json 和 config.json 文件，因為這會使事情變得更容易。

這些文件的內(nèi)容使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與眾不同并充當(dāng)空氣質(zhì)量傳感器。在這個故事中有詳細(xì)的解釋。

使用 ESP8266 文件上傳實用程序并上傳所有文件。它需要重新啟動才能激活配置。

第 5 步：添加 BME680 傳感器

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BME680 傳感器正在使用 I2C 總線與電路板通信。

由于這可能與其他擴展共享，例如其他傳感器或顯示器，因此在 env.json 中的設(shè)備級別上配置了設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)名稱。以下是設(shè)備和 I2C 設(shè)置的提取示例：

"device": {
  "0": {
    "name": "airding",
    "description": "Air Quality Sensor",
    ...
    "i2c-scl": "D2",
    "i2c-sda": "D1" 
  }
}

在面包板上，您可以看到傳感器的連接線：3.3V=red, GND=black, SCL=yellow, SDA=blue

BME680的配置可以在config.json中使用：

"bme680": {
  "bd": {
    "address": "0x77",
    "readtime": "10s"
  }
}

我們稍后會添加動作。

要測試設(shè)置，只需使用瀏覽器并打開http://airding/board.htm你會看到顯示的傳感器的實際值，它們大約每 10 秒更新一次：

第 6 步：添加 PMS5003 傳感器

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我沒有一個帶有面包板友好連接器的傳感器，所以我不得不用我的烙鐵切斷電纜上的一個連接器，將它直接連接到 nodemcu 板上。您仍然可以在最終圖片上看到它。

該傳感器的電源必須取自通常由 USB 總線供電的 Vin。GND 相同，但在 Vin 引腳旁邊也可用。

來自傳感器的數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn) 9600 波特串行格式傳輸，因此需要配置 rx 和 tx 引腳以及讀取時間：

"pms": {
  "pm25": {
    "description": "pm25 particle sensor",
    "pinrx": "D6",
    "pintx": "D5",
    "readtime": "10s"
  }
}

我們稍后會添加動作。

要再次測試設(shè)置，只需重新啟動設(shè)備并使用瀏覽器并打開http://airding/board.htm你會看到顯示的傳感器的實際 pm35 值，它們大約每 10 秒更新一次，但這個值通常不會經(jīng)常變化。

您可以通過在傳感器旁邊放置蠟燭燈來獲得更高的值，因為蠟燭會產(chǎn)生大部分這些顆粒。

現(xiàn)在您可以將所有東西都放在一個漂亮的外殼中，因為所有其他配置甚至軟件更新都可以遠(yuǎn)程完成。

第 7 步：添加一些網(wǎng)絡(luò)功能

env.json 中的以下配置提取正在啟用

• 無線更新固件
• 允許使用 SSDP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議檢測網(wǎng)絡(luò)并從 ntp 服務(wù)器檢索當(dāng)前時間。

{
  ...
  "ota": {
    "0": {
      "port": 8266,
      "passwd": "123",
      "description": "Listen for 'over the air' OTA Updates"
    }
  },
  "ssdp": {
    "0": {
      "Manufacturer": "yourname"  
    }
  },
  "ntptime": {
    "0": {
      "readtime": "36h",
      "zone": 2
    }
  }
}

您應(yīng)該將時區(qū)調(diào)整為您所在的位置。如果您有疑問，可以使用網(wǎng)站https://www.timeanddate.com/獲取與 UTC/GMT 的偏移量。“2”適用于德國夏季。

您也可以在閱讀https://homeding.github.io/index.htm#page=/savemo 文檔中有關(guān)保存模式的說明后調(diào)整 ota 密碼...

重新啟動后，您可能會在網(wǎng)絡(luò)上找到播放設(shè)備，并且在從 ntp 服務(wù)器獲得回復(fù)后，本地時間可用。

第 8 步：添加一些日志記錄

僅實際值可能還不夠，因此可以使用更多元素。

對于這個故事，Log 元素和NPTTime 元素用于在日志文件中記錄傳感器值的歷史記錄，并且該元素的 Web UI 卡可以將其顯示為圖形。

以下配置為氣體和粒子創(chuàng)建 2 個日志元素：

{
  "log": {
    "pm": { 
      "description": "Log of pm25",
      "filename": "/pmlog.txt",
      "filesize": "10000"
    },
    "aq": {
      "description": "Log of gas quality",
      "filename": "/aqlog.txt",
      "filesize": "10000"
    }
  }
}

第 9 步：行動

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現(xiàn)在我們需要使用操作將實際值傳輸?shù)饺罩驹亍?/font>這些操作使用 URL 表示法將 kay 和 value 傳遞給目標(biāo)元素。許多元素支持對發(fā)生的某些事件發(fā)出操作，例如捕獲新的傳感器值。

{
  "pms": {
    "pm25": {
      ...
      "onvalue": "log/pm?value=$v"
    }
  },
  "bme680": {
    "bd": {
      ...
      "ongas": "log/aq?value=$v"
    }
  }
}