การใช้งาน ชุดเซ็นเซอร์วัดคุณภาพอากาศ Airri (Basic Kit)

3 ปีที่ผ่านมา

โดย เจ้าของร้าน

คุณภาพอากาศ มักถูกนำเสนอในรูป ดัชนีคุณภาพอากาศ (AQI) เป็นตัวเลขค่าหนึ่งที่แปลผลเป็นระดับความอันตรายที่ส่งผลต่อสุขภาพได้ โดยแบ่งได้ 5 ระดับ คือ อากาศดีมาก, อากาศดี, ปานกลาง, เริ่มมีผลกระทบต่อสุขภาพ และมีผลต่อสุขภาพ แต่ละระดับมีสีประจำคือ สีฟ้า, สีเขียว, สีเหลือง, สีส้ม และสีแดง ตามลำดับ ข้อมูลจากเว็บไซต์ สถาบันวิจัยและพัฒนาพลังงาน นครพิงค์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้ให้รายละเอียดของแต่ละระดับไว้ดังนี้

ตารางที่ 1 เกณฑ์ของดัชนีคุณภาพอากาศของประเทศไทย

AQI หาได้จากค่า PM2.5 หรือ PM10 หรือ CO (คาร์บอนมอนอกไซด์) สำหรับชุดเซ็นเซอร์วัดคุณภาพอากาศได้รวมเซ็นเซอร์วัดฝุ่น PM2.5 / PM10 เอาไว้ด้วย ทำให้สามารถใช้เซ็นเซอร์คำนวณออกมาเป็นค่า AQI บอกผู้ใช้ได้ นอกจากนี้ยังในชุดยังมีเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ความชื้น ความกดอากาศ และความเข้มแสง ทำให้สามารถสร้างเครื่องวัดคุณภาพอากาศอย่างง่ายได้

เซ็นเซอร์ในชุดวัดคุณภาพอากาศ Airri (Basic Kit)

(สั่งซื้อชุดวัดคุณภาพาอากาศได้ที่นี่ และ สั่งซื้อบอร์ด KidBright ได้ที่นี่) ในชุดประกอบด้วยโมดูลเซ็นเซอร์และสายเชื่อมต่อจำนวน 3 ชุด ดังนี้

1) เซ็นเซอร์วัดฝุ่น

เซ็นเซอร์วัดฝุ่น PM2.5 รุ่น PMS7003 มาพร้อมวงจรจัดการพลังงาน รองรับการจ่ายพลังงานได้ 3.3V ถึง 5V ทำให้ใช้งาร่วมกับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์บอร์ดไหนก็ได้

สำหรับบอร์ด KidBright32 รุ่น V1.5 ขึ้นไป (KidBright32i, KidBright32iA, KidBright32iP, KidBright32 V1.6) สามารถใช้สาย JST ปลาย JST ต่อเซ็นเซอร์เข้ากับช่อง IN ไหนก็ได้ (กำหนดขาที่ต่อใช้งานตอนเขียนโปรแกรม)

สำหรับบอร์ด KidBright32 และบอร์ดอื่น ๆ ที่ไม่มีช่อง JST ให้ใช้สาย JST ปลาย IDC ในการเชื่อมต่อ

2) เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ความชื้น ความกดอากาศ

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น AHT20, เซ็นเซอร์วัดความกดอากาศ BMP280 เชื่อมต่อกับบอร์ด KidBright หรือบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น ๆ ผ่านช่อง Grove

สำหรับบอร์ด KidBright ให้ใช้สาย KB Chain ปลาย Grove เชื่อมต่อ

บอร์ดอื่น ๆ ที่มี Grove ให้ใช้สาย Grove ปลาย Grove ในการเชื่อมต่อ

บอร์ดอื่น ๆ ที่ไม่มี Grove ให้ใช้สาย Grove ปลาย IDC ในการเชื่อมต่อ

3) เซ็นเซอร์วัดแสง

เซ็นเซอร์วัดแสง BH1750 แบ่งเป็น 2 ส่วน คือ 1) บอร์ดแปลงสาย และ 2) หัววัดแสง การต่อใช้งานจะต่อผ่าน Grove บนบอร์ดแปลงสาย

การเชื่อมต่อใช้สาย Grove ปลาย Grove เชื่อมต่อผ่านโมดูลเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ความชื้น ความกดอากาศ

การต่อวงจร

บทความนี้เลือกใช้บอร์ด KidBright32i เป็นบอร์ดหลัก เชื่อมต่อวงจรได้ดังนี้

การเขียนโปรแกรมส่งค่าขึ้นเว็บไซต์ แสดงผลบนแผนที่ระบบแอร์ริ

แอร์ริ (Airri) เป็นโครงการระบบแสดงผลข้อมูลคุณภาพอากาศและสภาพอากาศบนแผนที่โลก โดยเปิดให้คนทั่วไปรายงานข้อมูลเข้ามาได้ โดยใช้บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์และเซ็นเซอร์ต่าง ๆ ที่โปรแกรม microBlock IDE รองรับ (แอร์ริ เป็นโครงการภายใต้ microBlock) ศึกษาเรื่องโครงการแอร์ริเพิ่มเติมได้จาก รู้จักกับแอร์ริ (Airri) ระบบรายงานข้อมูลคุณภาพอากาศ แนวทางจัดการเรียนการสอน หลักการทำงาน

บทความนี้ใช้โปรแกรม microBlock ในการเขียนโปรแกรมสั่งงานด้วยภาษาบล็อก/ไพทอน

ข้อมูลต่อไปนี้มาจากบทความ ทำเครื่องวัดคุณภาพอากาศ IoT ส่งค่าขึ้นเว็บ คนดูได้ทั่วโลกผ่านระบบ แอร์ริ (Airri)

บอร์ด KidBright32 มี WiFi มาในตัว ช่วยให้สามารถเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ตได้ ซึ่งระบบ Airri มีเซิร์ฟเวอร์เก็บข้อมูลอยู่บนอินเตอร์เน็ต ทำให้บอร์ด KidBright สามารถส่งค่าที่อ่านได้จากเซ็นเซอร์ขึ้นไปบน Airri ได้

การเขียนโปรแกรมส่งค่า ควรเริ่มจากการทดสอบอ่านค่าจากเซ็นเซอร์ต่าง ๆ ก่อน เพื่อให้มั่นใจได้ว่า เซ็นเซอร์ที่นำมาใช้ในโปรเจคนี้ สามารถใช้งานได้จริง ๆ

การทดสอบเซ็นเซอร์วัดฝุ่น PMS7003

หลังจาก ติดตั้งโปรแกรม microBlock IDE และเข้าใจวิธีการใช้งานโปรแกรมเบื้องต้น แล้ว ให้ติดตั้งส่วนเสริม PMS7003 แล้วอัพโหลดโปรแกรมทดสอบ ตามขั้นตอนดังนี้

ที่โปรแกรม microBlock IDE กดเมนู Extension

พิมพ์ PMS7003 ลงในช่องค้นหา จากนั้นกดปุ่ม Install

รอจนกว่าจะติดตั้งเสร็จ เมื่อติดตั้งเสร็จ จะแสดงเครื่องหมายถูก (ดังรูป) แล้วกดปิดหน้าต่างได้เลย

เขียนโปรแกรมทดสอบอ่านค่า PM2.5 แสดงผลใน Terminal ดังนี้

กดที่เมนู PMS7003 แล้วลากบล็อก PMS7003 ออกมาวางในพื้นที่ทำงาน

กดเมนู Advanced แล้วลากบล็อก print มาวางในพื้นที่ทำงาน จากนั้นลากบล็อก PMS7003 ไปใส่บล็อก print

กดเมนู Control แล้วลากบล็อก wait … seconde มาต่อท้ายบล็อกปริ้น แล้วลากบล็อก forever มาครอบบล็อกทั้งหมด

ได้โค้ดโปรแกรมสุดท้ายดังนี้

กดปุ่มอัพโหลดโปรแกรม แล้วรอจนกว่าจะอัพโหลดโปรแกรมเสร็จ

เปิด Terminal ขึ้นมา จากนั้นสังเกตใน Terminal จะมีค่าฝุ่น PM2.5 ที่วัดได้แสดงขึ้นมา

หากค่าฝุ่นที่วัดได้ เป็น 0 เกือบตลอดเวลา ให้ทดลองจุดธูป หรือสร้างควันขึ้นมาจ่อที่หน้าเซ็นเซอร์ ค่าที่ได้วัดได้จะต้องขึ้นสูงมาก แสดงว่าเซ็นเซอร์สามารถทำงานได้

การทดสอบเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น AHT20

ติดตั้งส่วนเสริม AHT20 ตามขั้นตอนเดียวกันกับ การทดสอบเซ็นเซอร์วัดฝุ่น PMS7003 เขียนโปรแกรมอ่านค่าอุณหภูมิและความชื้นแสดงผลใน Terminal ดังนี้

อัพโหลดโปรแกรม จากนั้นดูค่าใน Terminal หากเซ็นเซอร์ทำงานได้ปกติ จะแสดงค่าอุณหภูมิและความชื้นขึ้นมา

การทดสอบเซ็นเซอร์วัดความกดอากาศ BMP280

ติดตั้งส่วนเสริม BMP280 จากนั้นเขียนโปรแกรมดังนี้

อัพโหลดโปรแกรมลงบอร์ด ใน Terminal จะแสดงค่าความกดอากาศขึ้นมา

การทดสอบเซ็นเซอร์วัดแสง BH1750

ติดตั้งส่วนเสริม BH1750 จากนั้นใช้โค้ดโปรแกรมต่อไปนี้ในการทดสอบ

อัพโหลดโปรแกรม จากนั้นค่าแสงที่อ่านได้จะแสดงบน Terminal

เขียนโปรแกรมส่งค่าขึ้นระบบแอร์ริ (Airri)

ติดตั้งไลบารี่ Airri จากนั้นเขียนโค้ดตามรูปด้านล่างนี้

ในบล็อก Airri begin with: ให้แก้ไขดังนี้

WiFi Name – ใส่ชื่อ WiFi ที่ใช้คลื่น 2.4 GHz และออกอินเตอร์เน็ตได้
WiFi Password – ใส่รหัสผ่านของ WiFi หาก WiFi ไม่มีรหัส ให้เว้นว่างไว้
Email – ให้ใส่อีเมล์เจ้าของอุปกรณ์ (อีเมล์นี้จะใช้ล็อกอินเข้าระบบจัดการอุปกรณ์แอร์ริภายหลัง ดังนั้นต้องกรอกให้ถูกต้อง)

อัพโหลดโปรแกรม แล้วสังเกตใน Terminal หากมีข้อความ OK แสดงว่าสามารถส่งข้อมูลขึ้นระบบแอร์ริได้แล้ว

การจัดการอุปกรณ์แอร์ริ

หลังจากส่งข้อมูลขึ้นบนระบบแอร์ริแล้ว อุปกรณ์จะถูกเพิ่มเข้าระบบแอร์ริอัตโนมัติ แต่อุปกรณ์ยังไม่มีชื่อ และไม่มีตำแหน่งบนแผนที่ หากเข้าไปดูในแผนที่ใหญ่ ข้อมูลคุณภาพอากาศและสภาพอากาศประเทศไทย จะยังไม่มีอุปกรณ์แสดงบนแผนที่ จำเป็นต้องไปใส่ชื่อ และปักหมุดอุปกรณ์ในระบบจัดการก่อน

เข้า ระบบจัดการอุปกรณ์ตรวจวัดคุณภาพอากาศในระบบแอร์ริ ในช่องอีเมล์ ใส่อีเมล์ให้ตรงกับอีเมล์ที่ใส่ในโค้ด ช่องรหัสผ่าน หากยังไม่เคยเข้าสู่ระบบมาก่อน ให้กรอกรหัสผ่านที่จะใช้เข้าสู่ระบบในครั้งถัดไป จากนั้นกดปุ่ม เข้าสู่ระบบ