2023/11/19

DIY濾網過濾效率檢測儀(2)傳感器連接電腦之介面選用

這次DIY的檢測儀,希望數據直接進到電腦,並製作即時圖表,所以需要把傳感器連接到電腦上,但傳感器與電腦無法直接通訊,需要一個介面,首先想到的是最多人用,coding資源最多的Arduino開發板,但Arduino版本很多,到底哪個版本能同時接兩個UART傳感器?

經過一番搜尋,發現Mega 2560有4個UART埠,而且也比較多人用,也曾經有人成功連接兩個攀藤傳感器,應該是最優解。主要參考網頁如下:

https://makerpro.cc/2015/09/a-selection-guide-for-arduino-family/
https://forum.arduino.cc/t/connecting-two-pm2-5-air-quality-sensors-and-receiving-data-simultaneously/574536
https://www.facebook.com/groups/arduinotaipei/posts/2787851977908902/

不過淘寶上副廠的Mega 2560也不便宜,要500NT以上,就在想有沒有成本更低的辦法?

Arduino開發板其實是台微電腦,如果目標是傳感器要連接PC,似乎中間也不太需要Arduino,因為Arduino能作的(接收數據包、解碼、計算),PC也全都能作,去問chatGPT,對話如下:

問:我有一個激光PM2.5傳感器,型號是Plantower PMSA003,請問如何透過個人電腦的USB接口來接收Plantower PMSA003的數據?

GPT 3.5答:

Plantower PMSA003是一種激光顆粒物(PM)傳感器,可用於測量空氣中的懸浮微粒濃度。這款傳感器通常使用UART(通用異步收發器)或PWM(脈衝寬度調變)等通信協議,而不是直接透過USB。

要將Plantower PMSA003連接到個人電腦的USB接口,您可能需要一個USB轉串口(UART)模塊。以下是一個一般的步驟:

  1. 確保您有正確的硬體: 購買一個USB轉UART模塊。這樣的模塊通常有USB插頭的一端,UART插頭的另一端,而UART插頭可以連接到PMSA003的串口引腳。

  2. 連接硬體: 使用連接線將USB轉UART模塊的USB插頭連接到您的個人電腦,將UART插頭連接到PMSA003的相應引腳上。請確保連接正確,以免損壞您的設備。

  3. 安裝驅動程式: 如果您的USB轉UART模塊需要驅動程式,請在您的個人電腦上安裝正確的驅動程式。

  4. 設定通信協議: PMSA003通常使用UART通信。請檢查PMSA003的技術文件以了解正確的波特率(Baud rate)和其他通信參數。使用通信軟體(例如PuTTY、Minicom或Arduino IDE的序列監視器)來設定您的USB轉UART模塊,以便接收PMSA003的數據。

  5. 處理數據: 一旦成功連接,您應該能夠在通信軟體上看到PMSA003發送的數據。這些數據可能需要根據PMSA003的技術文件進行解釋和處理。

請注意,這只是一個一般的指南,實際操作可能因具體硬體和軟體而有所不同。請仔細閱讀PMSA003的技術文件,以確保正確連接和設定。

看來是可行的,只需要把UART TLL串口轉換成電腦的USB串口,用關鍵字「usb 轉接 攀藤」在淘寶上搜尋,果然有,還是微創聯合的:

因為另一款轉換器是需要驅動(driver)的,所以問了客服有沒有驅動程式,客服答覆不用驅動,只要「网上下载 串口调试助手  就可以 接收数据」,另外根據ChatGPT的建議,Arduino IDE應該也可以接收數據,軟體上應該沒問題。加上成本只要Mega 2560的1/5,決定就是他了!

2023/11/18

DIY濾網過濾效率檢測儀(1)PM 2.5 雷射傳感器選用

因為發現snaildream靜電濾網存在品質問題,所以就來DIY一套濾網過濾效率檢測儀。這次需要coding,已超出我的能力範圍,可能失敗,所以硬體上盡量節約成本,以免最後爛尾,損失過大。

首先選用PM 2.5 激光傳感器,必須有0.3 μm粒子計數功能。

由於整套DIY新風機都處在室外, 最適合的應該是泵吸式傳感器,這樣傳感器可以裝在室內,只要用鐵氟龍管接到戶外即可,但看了價格...馬上放棄:

剩下有0.3 μm粒子計數功能的不多,大概就是攀藤Plantower PMS7003(G7)、PMS9003M、PMSA003(G10),其中G7最多人用,PMS9003M最耐用,G10體積最小。

接著在網路上搜尋此款的數據手冊,Github上有英文完整版。





英文數據手冊上的注意事項:

Circuit Attentions電路注意事項
1) DC 5V power supply is needed because the FAN should be driven by 5V. But the high level of data pin is 3.3V. Level conversion unit should be used if the power of host MCU is 5V.
風扇需要5V驅動,需要直流5V電源。 但數據引腳的高電平為3.3V。 如果主機MCU的電源為5V,則需要使用電平轉換單元。

2) The SET and RESET pins are pulled up inside so they should not be connected if without usage.
SET和RESET腳位內部已上拉,不使用時請勿連接。

3) PIN6 and PIN8 should not be connected.
PIN6 和PIN8 不應連接。

4) Stable data should be got at least 30 seconds after the sensor wakeup from the sleep mode because of the fan’s performance.
由於風扇性能的原因,感測器從睡眠模式喚醒後至少需要 30 秒才能獲得穩定數據。

Installation Attentions 安裝注意事項
1) Metal shell is connected to the GND so be careful not to let it shorted with the other parts of circuit except GND.
金屬外殼與GND相連,注意不要與GND以外的電路其他部分短路。

2) The best way of install is making the plane of inlet and outlet closely to the plane of the host. Or some shield should be placed between inlet and outlet in order to prevent the air flow from inner loop.
最好的安裝方式是讓進、出口平面緊貼主機平面。 或在進風口和出風口之間加一些防護罩,以防氣流產生內循環。

3) The blowhole in the shell of the host should not be smaller than the inlet.
主機外殼上的通氣孔不得小於進氣口。

4) The sensor should not be installed in the air flow way of the air cleaner or should be shielded by some structure.
感知器不應安裝在空氣清淨機的氣流通道內或應採用某種結構屏蔽。

5) The sensor should be installed at least 20cm higher than the grand in order to prevent it from blocking by the flock dust.
感測器安裝位置應距場地至少20cm以上,以免被絨屑遮擋。

6) When the sensor is used to outdoor fixed equipment, the equipment should be completed for the protection of sandstorm,rain,snow,etc.
當感測器用於室外固定設備時,設備應做好防風沙、雨、雪等防護。

7) Do not break up the sensor.
請勿拆開感應器。

8) The two screw holes can be used for positioning and fixing,For fixing holes,the screw depth can reach 3.4mm,and the other shoule not exceed 1.9mm.
兩個螺絲孔可用於定位固定,固定孔螺絲深度可達3.4mm,其他不超過1.9mm。

Other Attentions 其他注意事項
1) Only the consistency of all the PM sensors of PLANTOWER is promised and ensured. And the sensor should not be checked with any third party equipment.
僅承諾並保證PLANTOWER所有PM感測器的一致性。 且感測器不應使用任何第三方設備進行檢查。

2) The sensor is usually used in the common indoor environment. So some protection must be added if using in the conditions as followed:
感測器通常用於普通室內環境。 因此,在以下情況下使用時必須增加一些保護:

a) The time of concentration ≥300μg/m³ is longer than 50% of the whole year or concentration≥500μg/m³ is longer than20% of the whole year. 濃度≥300μg/m3的時間長於全年的50%或濃度≥500μg/m3的時間長於全年的20%。
b) Kitchen 廚房
c) Water mist condition such as bathroom or hot spring. 浴室、溫泉等水霧環境。
d) Outdoor 戶外

PMSA003使用UART(通用非同步收發傳輸器)進行訊號溝通,屬序列通訊,並使用TTL(Transistor Transistor Logic)作為電壓標準,電壓低(0~5V),傳輸距離也短。所謂「同步」是指一報一答,收到答覆才會發送下一個數據包,「非同步」是指不須收到答覆,直接發送下一個數據包。

查完資料再買:


 

全目錄:

DIY濾網過濾效率檢測儀(1)PM 2.5 雷射傳感器選用
DIY濾網過濾效率檢測儀(2)傳感器連接電腦之介面選用
DIY濾網過濾效率檢測儀(3)傳感器到貨與試機
DIY濾網過濾效率檢測儀(4)程式源代碼初探與目標降級
DIY濾網過濾效率檢測儀(5)攀藤PMSA003傳感器互校
DIY濾網過濾效率檢測儀(6)snaildream靜電濾網實測

2023/11/17

DIY第三代新風機(2)大面積初效濾網的選用

第三代新風機最大的改進是重用初效濾網,因為之前的成本分析發現初效濾網攔截了大部分的污染物,可有效降低過濾成本,詳見:

DIY室外型新風機更換濾網、評估耗材成本以及測量HEPA含水量

但最近發現使用多年的snaildream靜電濾網出現品質問題,就在考慮換供應商。決定再給廠商一次機會。這次購入的是snaildream最大張的濾網,標示尺寸1200x100 cm,厚度未標。整卷出貨,讓我被收了材積費...


展開用尺慢慢量,實測是1230x102.5 cm:

上秤是607.05g:

經計算,厚度是48.155 g/㎡,應該是snaildream最薄的一款。單位重量與單位面積的價格比較詳見:

從比較表得知,這次買的濾網雖然大張,單位面積最便宜,但因為很薄,單位重量並不是最划算的,反而是小米123機身版最划算。雖然第三代新風機預計會裝到1x1米的超大初濾,用12*1米來裁切比較省事,但就是太薄,成本也不划算,因此最後決定用3張110*35 cm來拼接,厚度是70 g/㎡。

另外一個更大的問題是:到底過濾效果好不好? 全新的靜電濾網從外觀根本無法判斷,每次都要上機用目視法作比較也很麻煩,靜電強度儀也很貴,至少要4000NT,而且對於雙極的駐極體可能也無法測量,所以最後決定效法J大,直接測量0.3 μm粒子的過濾效率。

計畫用Arduino開發板接兩個攀籐PM 2.5傳感器,同時測量濾網前後的粒子數,即可獲得即時的過濾效率,成本估計約1000NT,但困難點就是要coding、debug。之前曾買書自學python,但後來發現學電腦語言就跟學外語一樣要背單字、學文法,很燒腦,很快就放棄了,這次打算借助ChatGPT來coding...唉...就愛折騰..

2023/11/15

EC遙控風機DIY分離式靜音抽油煙機並與新風機連動(5)換裝得利來全光譜書桌燈DL818

上回在抽油煙機上裝了充電式感應燈,用一陣子就發現不實用,因為感應燈太敏感,只要人靠過去就亮,結果就是要常常拿下來充電,最後決定換成插電的,感應燈則換到大門口,夜間關燈出門時可以照明。

因為炒菜時燈具會很靠近人的頭部,所以電源選用12V,這樣電磁波應該會比110V少很多。希望用手掃來控制開關,這樣不會一靠近就亮,也不需要用手去接觸開關。

趁11月特價在淘寶上買了得利來書桌燈DL818:


長度80.6公分,寬度4公分,手掃控制,12V電源,功率27W。
藍光危害等級RG0(無危害),Ra97,可無段調光、調色溫。

LED全是特貨,用官方集運會被退貨,只能走比較貴的私人集運。

到貨,賣家出貨還加了兩條木棒,預防折斷:

外包裝有標示「全光譜」,但目前已知真正用紫光LED做光源的全光譜技術只有美國普瑞與首爾半導體的Sunlike LED,其他沒出示第三方頻譜圖的,看看就好,反正只是廚房使用,不是用來讀書,不用太挑。

附上一顆全電壓變壓器,110V也能用:

構造很簡單,就是不知道手掃開關耐不耐用。

背面可以磁吸,發光燈珠有249顆,所以發光非常均勻:

直接吸到抽油煙機上面,通電後照明效果遠勝原來的抽油煙機,可能也勝過臺灣市面上大部分的抽油煙機,很滿意。

照片中LED燈色溫為4000K(自然光)


2023/11/5

DIY升級電腦並安裝aster虛擬終端機(拖機軟體)供兩人同時使用

上回在新風機出風口裝了一台單極負離子發生器,結果沒多久,放在附近的的迷你電腦華碩VC66就故障了,送修快2個禮拜,花了1500元,回來沒幾個月又壞了,打算不修了。

家中剩一台電腦,家人不接受輪流使用的方案。本來想把VC66上能用的零件都拆下來,再組一台,但買主板、機殼、電供、作業系統...花費可能會超過10000,於是就上網找看看有沒有一台電腦可以同時供兩人使用的辦法。

之前在辦公室用過硬體虛擬終端機,體驗很差,就是這台:

這次在youtube上看到aster這個軟體(點我看影片),應該能用,就來試試。

一台電腦同時給兩人使用,會消耗較多系統資源,就先升級一下硬體。三年前組裝的電腦配置如下:

CPU:i5-9600k
內存:金士頓HyperX Fury DDR4 3466 8Gb*2套條
顯卡:核顯UHD 630
硬碟:WD SN750 250G nvme M.2 SSD(系統)
                  SN520 256G nvme M.2 SSD(D槽)
主板:華擎 Z390M-ITX/ac
電供:海盜船 SF450
機殼:聯力 PC Q34

首先花了1350裝了Geforce GT 1030顯卡,功耗只有30W,採無扇設計:

雖然是N卡 GTX 10系中最便宜的一塊,userbenchmark顯示其速度是核顯UHD 630的162%,大概是2.6倍,供兩人同時上網是綽綽有餘,這樣偶爾作影片轉檔也可以快一點,但打怪是不行的。

趁機把速度快、發熱高的系統碟散熱器從佳翼N80升級成冰川之翼(淘寶貨),原來的N80換到D槽 SSD:

兩條硬碟的待機溫度由原來的5X度降低為45~48度,還不賴。

原本SSD佔用的PCIe插槽讓位給了獨立顯卡,SSD只好透過轉接卡(M.2 Key A/E轉M.2 nvme SSD)插到無線網卡的插槽上:

通道從PCIe  3.0 x16直連變成PCIe  3.0 x1走南橋,讀寫速度砍半,不是系統碟,使用上無感。

原來16GB開雙通道的記憶體,大部分情況是夠用的,但偶爾為了處理影片要開到10G以上的虛擬磁碟,會不太夠。最近DDR5上市,DDR4降價不少,就趁機升級32GB。

在順發3C的露天賣場買了金士頓 FURY Beast DDR4 3600 16GB*2 套條,只要2250還免運費:

拆下塔散:

換上新的記憶體之後,散熱膏家裡沒庫存,還好沒硬化,抹平繼續用,實測對溫度沒影響。

舊的記憶體在露天上用920元賣出:

記憶體頻率從3466提高到3600,使用Ramdisk來對記憶體測速,讀寫速度確實略有提昇:


硬體升級完畢,接著是軟體的部份。先上aster官網下載14天試用版,按照youtube影片安裝、設定。硬體分配如下:

這裡說明兩台螢幕的連接方式。

首先在bios裡面開啟多顯卡,讓核顯、獨顯都能獨立作業。開啟成功的話,在工作管理員視窗可以看到兩張GPU:

接著兩台螢幕分別接到主機板與獨顯的HDMI接口即可。

音源的分配方式,本來是參考youtube影片用229元含運買了usb外接音效卡:

但買來才發現是多餘的,對於內建揚聲器的螢幕來說,HDMI音源可以分開輸出,設定方式如下:

實測兩人同時上網、看影片,資源佔用都不高,完全不會感到卡頓:

軟硬體測試都沒問題,最後就來購買軟體授權,對這種可以省錢、省時間的軟體,我是很願意花錢的。家中只有2人,只要買2人版:

官網上提供的三家臺灣代理商:

上代理商的網站,第1家實際上是俄國公司,要價2900台幣。第二家友環,要詢價。第三家官網上找不到aster。最後決定直接在aster官網上刷卡購買,只要54.99USD,信用卡帳單是1768台幣。

付款後就能看到啟動金鑰:


算一下成本:

顯卡 1350元
內存 2250元
舊內存-920元
aster 1768元
冰川之翼49rmb
M.2轉接卡23rmb
合計:約4800台幣

個人認為aster的優點如下:

1. 省錢,組裝一台電腦的成本肯定比兩台低,光是作業系統就能省下好幾千。

2. 在花費相同的情況下,只組一台電腦能獲得的最高效能,肯定比組兩台高。

3. 節省硬體的維護管理成本。

4. 環保,以後可以減少電子垃圾。

5. 省電。

家裡有多人同時使用電腦需求的讀者可以參考。 

相關資源:

一台電腦多人使用整理,NComputing、BeTwin、Aster、Unraid

舊電腦快速升級與重新安裝 Windows11 22H2 跳過TPM2.0 跳過安全開機

後記1:

迷你電腦VC66拆賣,CPU賣了1100,兩條DDR4 8G賣580,兩個電供賣360,再回血2040,成本降到2760,遠比購買新機便宜~~~  

後記2:

2024.11升級成Win11電腦後,繼續使用aster,但2025年發現這個軟體頻繁與Win11更新相衝,Win11更新後,會出現藍白死機畫面、Win32K_critical_failure、正在修復等錯誤,故不推薦。 

 

2023/11/3

Snaildream靜電濾網品質問題

今年38品質節的時候,趁特價買了4包初效濾網:

 

貨到拆封就發現濾網材質不太一樣,用手靠近面料時,纖維也不太會晃動,似乎沒什麼靜電力,而且還比較小張:

最近用目視法比較了一下:




目視之下,很明顯新材質的吸附力較差(比較白)。客觀測量下,從像素的亮度分佈也說明新材質確實比較白,吸附力較差:

結論:品質節買的品質比較差orz...

後記:使用第11天更換初濾,拆下比對,兩者差異更明顯...


 


2023/10/29

DIY第三代新風機(1)想法及目標

 DIY二代機才剛優化完成,心裡又冒出了DIY三代機的想法,但之前有打算二代機完成之後,就這樣一直用下去,所以三代機可以緩一緩,畢竟DIY要投入的精神跟金錢都不少...不過,就先把想法寫下來,以後再決定要不要去做。

三代機目標:

1. 增加機殼,進一步改善外觀,而且可為消音管、風機、高效濾網防曬、防雨。

2. 機殼上可以安裝100x100cm snaildream大面積初效濾網,初效濾網面積增加3倍,表面風速降到1/3,如此可增加初效濾網的過濾效率、延長HEPA壽命,同時能把更換初效濾網的頻率減少為1/3,雖然耗材成本不一定能降低(大張初濾沒比較便宜),但維護成本可以降低。

3. 二代機的風機支架需要打4支高張力螺絲,濾網支架又要4支,總共8支,希望能將螺絲數量減到4支甚至2支。

4. 商品化?恐怕很難,幫朋友做一兩個或許有辦法。

2023/10/28

DIY新風機優化(12)濾網支架安裝成功

上集:DIY新風機優化(11)濾網支架重新設計

集運到貨,不鏽鋼板裁的挺好(雷切),鑽孔也很圓:

3.2mm萬用鑽頭鑽孔後,用高張力螺絲鎖上304支架:

放上30x30cm 304鋼板,鎖上3個彈簧銷:


HEPA濾芯底板中心鑽3mm引孔:

用一顆自攻螺絲鎖上直徑27 cm 厚度1 mm的圓形鋼板,凸緣在安裝初效濾網時有引導功能,並且可以增加底板的剛性,讓HEPA受力平均,比較不會變形:

放上HEPA濾芯,旋轉底部的3個彈簧銷,將底板推上來與風機對接。對接時,風機底部與HEPA頂部保持平行:

對接完成,釋放底部彈簧,每個彈簧提供了2~3公斤的迫緊力:

用手搖晃HEPA,非常牢固,很滿意,第二代DIY新風機完全體竣工~

優化前:

兩光的一代機也拿出來回味:


最倆光的原形機:


二代機總目錄:

塔峰遙控管道風機+352 H050L HEPA DIY室外新風機
DIY新風機優化(1)目標
DIY新風機優化(2)安裝風機壁掛架
DIY新風機優化(3)電源降壓並提昇過載保護靈敏度
DIY新風機優化(4)連接消音器、彎頭與鋁箔風管
DIY新風機優化(5)訂製落地窗擋板&升級8寸法蘭與8寸風管
DIY新風機優化(6)門窗縫隙安裝密封條並實測對新風機風量的影響
DIY新風機優化(7)換裝小米4 pro原廠濾網並實測風量及能效
DIY新風機優化(8)進風口新增溫度顯示器、單切開關及過熱保護裝置
DIY新風機優化(9)優化效果檢驗—連續5夜監測臥室PM 2.5及二氧化碳濃度
DIY新風機優化(10)濾網支架試作
DIY新風機優化(11)濾網支架重新設計