เริ่มต้นเนื้อหา

สร้างเครื่องวัดฝุ่น PM2.5 แบบตั้งโต๊ะ จากชุด Dustation Dev Kit

ในโปรเจคนี้เราจะทำการสร้างเครื่องวัดฝุ่น PM2.5 เพื่อใช้ตรวจสอบคุณภาพอากาศในสำนักงงานหรือบ้านพักอาศัย โดยออกแบบให้มีขนาดกะทัดรัด (3x7x10 ซม.) โดยใช้กล่องใส่แผงวงจร IMI-C27 ABS Plastic Project Box มาใส่ตัวบอร์ด Dustation Dev Kit V1.4 เนื่องจากเห็นว่ามีความเข้ากันได้อย่างลงตัว สามารถจัดวางอุปกรณ์ทั้งหมดลงในกล่องได้พอดีโดยใช้การปรับแต่งเพียงเล็กน้อย สามารถวางไว้บนโต๊ะทำงานได้โดยไม่เกะกะ พร้อมแสดงผลการวัดที่ชัดเจนผ่านหน้าจอ OLED

คุณสมบัติของเครื่อง

อุปกรณ์

	Dustation Dev Kit V1.4 บอร์ดพัฒนาชุดวัดคุณภาพอากาศ	X 1
	ESP32 DEVKIT V1 / NodeMCU	X 1
	โมดูล PMS7003 Laser Dust Sensor วัดฝุ่น PM2.5 และคุณภาพอากาศ	X 1
	AM2302/DHT22 Digital เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นอากาศ Capacitive	X 1
	กล่องใส่แผงวงจร IMI-C27 ABS Plastic Project Box	X 1
	Spacer ยึดบอร์ด ขนาด M3 พร้อมสกรู	X 2
	Spacer ยึดจอ ขนาด M2 พร้อมสกรู	X 2
	แผ่นตะแกรงพลาสติก 3.5x3.5 cm	X 1

ซอฟแวร์ที่เกี่ยวข้อง

ขั้นตอนการปฏิบัติ

เตรียมเครื่องมือ

1. หัวแร้งและตะกั่วสำหรับบัดกรี
2. สว่าน
3. มีดคัตเตอร์
4. คีมตัด
5. สายไฟอ่อน 4 สี ความยาวเส้นละ 20 ซม.
6. เทปกาว 2 หน้าแบบบาง
7. ไขควงแฉก
8. ตะไบ
9. กระดาษทราย
10. กาวเอนกประสงค์
11. แผ่นฉนวนกันลัดวงจร 4×4 ซม.
12. เทปพันสายไฟ
13. สาย Micro USB 1 สำหรับ Flash โปรแกรมและจ่ายไฟเลี้ยง 1 เส้น

ออกแบบตัวเครื่อง

ในโปรเจคนี้เราเลือกใช้กล่องใส่แผงวงจร IMI-C27 ABS Plastic Project Box มาใส่ตัวบอร์ด Dustation Dev Kit V1.4 เนื่องจากมีความเข้ากันได้อย่างลงตัว สามารถจัดวางอุปกรณ์ทั้งหมดลงในกล่องได้พอดีโดยใช้การปรับแต่งเพียงเล็กน้อย อีกทั้งตัวกล่องมีขนาดที่พอเหมาะกับการตั้งวางใช้งานบนโต๊ะโดยไม่เกะกะเกินไป ด้านล่างนี้คือภาพรวมของตัวเครื่องที่เราจะสร้างในโปรเจคนี้

ด้านหน้าเครื่อง มีช่องสำหรับดูจอ OLED

ด้านหลังเครื่อง ด้านซ้ายมีช่องสำหรับระบายอากาศและความร้อนจาก Esp32 ด้านขวามีช่องสำหรับอากาศเข้า

ด้านข้างเครื่อง มีช่องสำหรับเสียบสาย micro USB

ด้านในเครื่อง ติดจอ OLED ไว้ด้านในสุด ชั้นต่อมาเป็นตัวบอร์ด ชั้นบนสุดติดเซนเซอร์ DHT22 ไว้บนเซนเซอร์ PMS7003

จัดการฝากล่องด้านหน้า

1. ใช้สว่านเจาะรูและแต่งด้วยตะไบทั้งหมด 2 ช่องคือ

1.1 เจาะช่องสำหรับแสดง OLED ตามตำแหน่งและขนาดดังรูป

1.2 เจาะช่องสำหรับเสียบสาย micro USB ตามตำแหน่งและขนาดดังรูป

2. ใช้คัตเตอร์ตัด Spacer 3 ชิ้นดังนี้

2.1 Spacer สำหรับรองยึดบอร์ดยาว 0.5 cm จำนวน 2 ชิ้น

2.2 Spacer สำหรับรองยึด OLED ยาว 0.3 cm จำนวน 1 ชิ้น

3. ใช้คีมตัดสกรู ขนาด 2.5 mm และ 2 mm ให้เหลือความยาวตัวละประมาณ 4 mm

4. ใช้กาวติด Spacer ทั้ง 3 ชิ้น และติดโฟมรองจอ OLED ตามตำแหน่งดังรูป

จัดการฝากล่องด้านหลัง

1. ใช้สว่านเจาะรูและแต่งด้วยตะไบทั้งหมด 2 ช่องคือ

1.1 เจาะช่องอากาศเข้าและช่องระบายความร้อน ตามตำแหน่งและขนาดดังรูป

1.2 ตัดแผ่นตะแกรงพลาสติกสำหรับปิดช่องอากาศเข้าและติดด้วยกาวให้แน่น เพื่อใช้ป้องกันแมลง

จัดการบอร์ดพัฒนา

1. ใช้ตะไบหรือกระดาษทรายแต่งบอร์ดด้านพื้นที่เซนเซอร์ PMS7003 ออกประมาณ 2-3 มม. ให้บอร์ดเหลือความยาว 10.3 ซม.

2. ลองวางบอร์ดลงในกล่องเพื่อหาตำแหน่งที่พอดีกับรู spacer และลองขันยึดตัวบอร์ดกับกล่อง

บัดกรีและติดตั้งอุปกรณ์

1. ใช้หัวแร้งบัดกรีเชื่อมสายเซนเซอร์ DHT22 และ OLED เข้ากับบอร์ดดังรูป

2. ใช้หัวแร้งบัดกรีเชื่อมจุด Pull-Up ที่บอร์ดดังรูป

3. เสียบเซนเซอร์ PMS7003 ลงตามตำแหน่งที่แสดงบนบอร์ด

ติดตั้งโปรแกรมและตั้งค่า WiFi

ในโปรเจคนี้เราจะใช้โปรแกรม Ready to use Dustation web monitoring & WiFi management system ซึ่งเป็น Opensource ที่สามารถดาวน์โหลดและติดตั้งใช้งานฟรี สามารถศึกษาวิธีการติดตั้งโดยละเอียดได้จากเว็บไซต์ของผู้พัฒนาโปรแกรม(ดูเว็บไซต์)

1. Flash โปรแกรมลง Esp32 และทดลองรันจะเห็นข้อมูลบนจอ OLED ดังรูป

2. สังเกตค่า PM1.0 PM2.5 PM10 และค่าอุณหภูมิ ความชื้น หากค่าขึ้นครบแสดงว่าติดตั้งเซนเซอร์และโปรแกรมถูกต้องสมบูรณ์

3. ตั้งค่าการเชื่อมต่อ WiFi ตามวิธีที่บอกไว้บนเว็บไซต์ของผู้พัฒนาโปรแกรม หากตั้งค่า WiFi สำเร็จจะเห็นข้อมูล RSSI (ความแรงสัญญาณ) และ IP Address บนหน้าจอ OLED

ติดตั้งบอร์ดและอุปกรณ์ลงกล่อง

1. ติดตั้งจอ OLED ลงกล่องยึดด้วยสกรูขนาด 2 mm 2ตัว ดังรูป

2. .รองจอ OLED ด้วยแผ่นฉนวนป้องกันการลัดวงจร แล้วติดตั้งบอร์ดลงกล่องยึดด้วยสกรูขนาด 2.5 mm 2ตัว ดังรูป

2. ติดกาว 2 หน้าแบบบางบนบอร์ดแล้วเสียบเซนเซอร์ PMS7003 ลงตามตำแหน่งที่แสดงบนบอร์ด

3. ติดกาว 2 หน้าแบบบางบนเซนเซอร์ PMS7003 แล้ววางเซนเซอร์ DHT22 ลงด้านบน พันเทปตรงขาของเซนเซอร์ป้องกันการลัดวงจร ดังรูป

4. ประกอบปิดฝากล่องด้านหลังด้วยสกรูที่มาพร้อมกล่อง ให้ช่องอากาศเข้าอยู่ตรงตำแหน่งเซนเซอร์ DHT22 และ PMS700

ทดลองใช้งาน

1. เสียบสาย micro USB เข้าตัวเครื่องและต่อแหล่งจ่ายไฟจากพอร์ต USB ของคอมพิวเตอร์หรืออะแดปเตอร์ขนาด 5VDC ทดลองใช้งานได้ทันที

2. สามารถเข้าดูข้อมูลจากเครื่องผ่านเว็บบราวเซอร์ด้วยโดเมน dst.local หรือ IP ที่แสดงบนจอ OLED

สรุปผล

เครื่องวัดฝุ่น PM2.5 ที่สร้างขึ้นมานี้สามารถใช้งานได้เป็นอย่างดีตามวัตถุประสงค์ กล่าวคือ

1. มีการแสดงค่า PM2.5 บนหน้าจอ OLED ได้ชัดเจน
2. ขนาดกะทัดรัดเพียง 3x7x10 ซม.สามารถใช้วางบนโต๊ะทำงานไว้คอยสังเกตค่าฝุ่นได้ตามต้องการ
3. สามารถเข้าดูข้อมูลจากเครื่องผ่านเว็บบราวเซอร์ด้วยคอมพิวเตอร์หรือมือถือผ่านระบบเครือข่ายภายใน
4. ช่องเสียบ micro USB ช่วยให้ง่ายขึ้นเมื่อต้องต่อกับคอมพิวเตอร์เพื่อปรับปรุงโปรแกรม หรือกรณีต้องการใช้พลังงานจากพาวเวอร์แบงค์ก็สะดวกดีมาก

ข้อสังเกตและคำแนะนำ

1. ตัวเซนเซอร์อุณหภูมิและความชื้น DHT22 ที่ติดไว้บน PMS7003 และอยู่ภายในกล่องนั้นจะทำให้อุณหภูมิและความชื้นวัดได้ไม่ตรงกับอุณหภูมิความชื้นภายนอก หากต้องการความแม่นยำควรย้ายไปติดด้านนอกกล่องแต่ก็ต้องแลกกับความสวยงามแบบมินิมอลที่ต้องเสียไป
2. ปุ่มสำหรับรีเซ็ตเพื่อตั้งค่า WiFi ใหม่จะอยู่ในกล่องต้องเปิดฝากล่องทุกครั้งหากต้องการตั้งค่า ควรติดตั้งปุ่มไว้ด้านนอกกล่องจะสะดวกต่อการใช้งานมากกว่า