Mesure de la qualité de l’air.

NB : ce projet s’inspire d’un autre publié sur un site anglophone. La variante décrite prend en considération les points suivants :

  • Minimiser la consommation électrique
  • Réduire au stricte minimum la liaison Wifi. (15s toutes les 30mn)

Qualité de l’air et particules fines :

Les particules en suspension (notées « PM » en anglais pour « Particulate matter ») sont d’une manière générale les fines particules solides portées par l’air (Wikipédia). Les particules fines pénètrent en profondeur dans les poumons. Elles peuvent être à l’origine d’inflammations, et de l’aggravation de l’état de santé des personnes atteintes de maladies cardiaques et pulmonaires.

Le dispositif d’écrit mesure le taux de présence des particules PM10 et PM2,5

L’appellation “PM10” désigne les particules dont le diamètre est inférieur à 10 micromètres.

L’appellation “PM2,5” désigne les particules dont le diamètre est inférieur à 2,5 micromètres.

Le capteur :

Ce capteur est basé sur un laser SDS011 PM2.5/PM10 permettant de tester avec précision et fiabilité la qualité de l’air. Ce laser fiable, rapide et précis mesure le taux de particules dans l’air compris entre 0,3 et 10 µm.

Contraintes du projet :

  • Dispositif relié en Wifi
  • Bonne émission Wifi car éloigné de la borne Wifi
  • Ne doit s’activer que deux fois par heure (limitation consommation de courant et Wifi)
  • Environnement étanche
  • Connaitre le niveau de charge de la batterie
  • En option un panneau un solaire pour recharger la batterie

Liste des composants :

  • Wemos D1 mini pro
  • Capteur SDS011
  • Relais Reed Celduc D31A3110 (ou équivalent PRME 15005, Edr0201 a0500, SIP1A05)
  • Deux résistances: 470K, 100K
  • Porte-piles Wemos ESP32
  • Batterie 18650 2500 mAh
  • Boîte électrique ~ 6.2×3.5×2.3in (158x90x60mm)
  • Deux tubes coudés et un tube de raccord (diamètre ~ 0,63 pouce (16 mm))
  • Tube en PVC flexible (diamètre ~ 0.47in (12mm))
  • Colle PVC
  • Panneau solaire 5V 5W
  • Matériel divers: borne de jonction, carte de circuit imprimé, commutateur, 2 vis, queue plate en aluminium de ~ 0.47in (12mm), support de relais

Applications :

  • Logiciel embarqué Espeasy mega (version 20190619)
  • Centralisation des mesures sur serveur Domoticz

Ce document traite uniquement le paramétrage de ces deux systèmes.

Schéma électronique : (avec Easyeda)

Principe de fonctionnement :

Le capteur de particules est programmé (d’usine) pour fournir sur un bus I2C, après une quinzaine de secondes de fonctionnement, les valeurs mesurées correspondants à PM10 et PM2.5.

Ce capteur est piloté par un contrôleur de type ESP8266 équipé du logiciel ESPEasy mega (Version 20190626). Le logiciel devra être flasher au préalable dans le contrôleur.

ESPEasy comporte un plugin capable d’interfacer le capteur SDS011 et d’en recueillir les valeurs mesurées. Il n’y aura par conséquent pas de programmation (ou très peu) à faire mais uniquement du paramétrage.

On part du principe d’une mesure toutes les 30 minutes. Entretemps le système devra se mettre en mode sommeil afin de limiter la consommation électrique. L’ESP8266 dispose nativement d’une mise en sommeil. Pour le capteur, qui comporte également un dispositif de mise en sommeil, on optera plutôt pour un pilotage par relais Reed. Ce relai sera actionné par l’ESP8266 lors de son réveil. Ainsi la consommation électrique du système sera minimale en mode sommeil (de l’ordre de 20µA). L’utilisation d’un relais Reed à l’avantage de pouvoir être piloté directement par l’ESP8266 (consomme 10mA sur le 12mA maximum conseillés par port).

Afin de surveiller la tension d’alimentation du système un diviseur de tension (résistances 100kO-470kO) fournira une tension entre 0 à 1V (0 pour 0V et 1 pour 5V) au port A0 de l’ESP8266. Ce port accepte une tension maximale de 1V. L’ESP8266 comporte un convertisseur analogique/numérique qui met à disposition la valeur lue (de 1 à 1024). Cette valeur sera retransformée par l’ESP8266 en tension de 0 à 5V avant d’être transmise à Domoticz.

Paramétrage des systèmes :

Paramétrage ESPEasy de l’ESP8266 :

Le logiciel devra être flasher au préalable dans le contrôleur et le Wifi configuré.

Configuration
Contrôleur Domoticz

Interface capteur

Interface analogique
Programme (Rule)

On SDS011#PM10 do

  SendToHTTP 192.168.1.231,8082,/json.htm?type=command&param=udevice&idx=63&nvalue=0&svalue=[SDS011#PM10]

  SendToHTTP 192.168.1.231,8082,/json.htm?type=command&param=udevice&idx=62&nvalue=0&svalue=[SDS011#PM25]

    gpio,5,1

    timerSet,1,5

endon

On System#Wake do

     gpio,5,0

endon

On Rules#Timer=1 do

     deepsleep,1800

endon

Paramétrage Domoticz :

Le serveur Domoticz utilisé ici est à l’adresse IP 192.168.1.231 port 8082. Ces valeurs sont à ajuster en fonction de votre environnement.

Matériel (dummy)
Les trois dispositifs associés

Montage du dispositif :

Le boîtier

On utilisera de la colle pour PVC particulièrement efficace avec ces matériaux.

Mise en place du capteur

La platine

La platine montée

Montage final

Le capteur opérationnel

La tige métallique est fixée au boîtier et recourbée afin de pouvoir l’accrocher facilement (balcon). Le panneau solaire est fixé à l’aide d’un montage permettant une rotation sur deux axes.

Résultat des mesures sous Domoticz :

Des notifications dans Domoticz permettent de lancer des aletes (par mail) en cas de dépassement de seuils.

Conclusion :

Ce montage ne représente pas de difficulté particulière pour les personnes ayant des connaissances dans les logiciels Domoticz et ESPEasy.

Il permet de mesurer efficacement la présence de particules fines près de chez soi.

Grâce au panneau solaire (optionnel) on pourra augmenter la fréquence des mesures si nécessaire.

Ce montage pourra être complété avec des sondes pour mesure de température, humidité, pression, CO2 etc..

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