Monk สร้างฮาร์ดแวร์ V1A CO2 Dock สำหรับ Micro Bit

การแนะนำ

CO2 Dock คือเซ็นเซอร์ CO2 ที่แท้จริง ทำงานร่วมกับเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ที่ออกแบบมาเพื่อใช้กับ BBC micro:bit บอร์ดนี้สามารถทำงานร่วมกับบอร์ด micro:bit เวอร์ชัน 1 และ 2 ได้ หนังสือเล่มนี้ประกอบด้วยการทดลอง XNUMX ชิ้น พร้อมโค้ดในบล็อก MakeCode

CO2 และสุขภาพ

ระดับของ CO2 ในอากาศที่เราหายใจเข้าไปมีอิทธิพลโดยตรงต่อความเป็นอยู่ที่ดีของเรา ระดับ CO2 เป็นที่สนใจเป็นพิเศษจากหน่วยงานด้านสาธารณสุขของ view กล่าวโดยสรุปก็คือ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นหน่วยวัดปริมาณอากาศที่เราหายใจเอาอากาศของผู้อื่นเข้าไป มนุษย์เราหายใจเอาก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา ดังนั้น หากมีคนหลายคนอยู่ในห้องที่มีการระบายอากาศไม่ดี ระดับของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับละอองลอยของไวรัสที่แพร่กระจายโรค ผลกระทบสำคัญอีกประการหนึ่งของระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์คือความสามารถในการคิดของคุณ ข้อความต่อไปนี้มาจากศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติในสหรัฐอเมริกา: “ที่ระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 2 ppm พบว่ามีการลดลงในระดับปานกลางและมีนัยสำคัญทางสถิติใน 2 ระดับของประสิทธิภาพการตัดสินใจ 2 ระดับ ที่ระดับ 1,000 ppm พบว่ามีการลดลงอย่างมากและมีนัยสำคัญทางสถิติใน 2 ระดับของประสิทธิภาพการตัดสินใจ” ที่มา: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3548274/ ตารางข้างล่างนี้เป็นข้อมูลจาก https://www.kane.co.uk/knowledge-centre/what-are-safe-levels-of-co-and-co2-in-rooms และแสดงระดับที่ CO2 อาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพได้

ระดับ CO2 (ppm)	หมายเหตุ
250-400	ความเข้มข้นปกติในอากาศโดยรอบ
400-1000	ความเข้มข้นเป็นเรื่องปกติของพื้นที่ในร่มที่มีการใช้งานซึ่งมีการแลกเปลี่ยนอากาศที่ดี
1000-2000	อาการง่วงนอนและอากาศไม่ดี
2000-5000	ปวดหัว ง่วงนอน และ stagแนนท์ เหม็นอับ อากาศอบอ้าว อาจมีสมาธิไม่ดี สูญเสียสมาธิ อัตราการเต้นของหัวใจเพิ่มขึ้น และคลื่นไส้เล็กน้อย
5000	ขีดจำกัดการสัมผัสในสถานที่ทำงานในประเทศส่วนใหญ่
มากกว่า 40000	การได้รับสารอาจทำให้ร่างกายขาดออกซิเจนอย่างร้ายแรง ส่งผลให้สมองถูกทำลายอย่างถาวร โคม่า หรือแม้แต่เสียชีวิต

การเริ่มต้น

การเชื่อมต่อ
CO2 Dock ได้รับพลังงานจาก BBC micro:bit ซึ่งโดยปกติจะจ่ายไฟผ่านพอร์ต USB ของ micro:bit การเชื่อมต่อ BBC micro:bit เข้ากับ CO2 Dock ก็เพียงแค่เสียบ micro:bit เข้ากับ CO2 Dock ดังภาพด้านล่าง

โปรดทราบว่าขั้วต่อแบบวงแหวนที่ด้านล่างของ CO2 Dock เชื่อมต่อกับขั้วต่อแบบวงแหวนของ micro:bit ช่วยให้คุณสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์อื่นๆ เข้ากับ micro:bit ได้ หาก micro:bit มีพลังงาน ไฟ LED สีส้มในโลโก้ MonkMakes ของ CO2 Dock จะสว่างขึ้นเพื่อแสดงว่าอุปกรณ์มีพลังงาน

การแสดงค่า CO2

ลิงก์ MakeCode: https://makecode.microbit.org/_A3D9igc9rY3w โปรแกรมนี้จะแสดงค่า CO2 ในหน่วยส่วนต่อล้าน โดยรีเฟรชทุก 5 วินาที เมื่อคุณคลิกลิงก์โค้ดที่ด้านบนของหน้า ระบบ MakeCode จะเปิดหน้าต่าง Pre-Releaseview หน้าต่างที่มีลักษณะเช่นนี้:

คุณสามารถล่วงหน้าได้view แต่คุณไม่สามารถเปลี่ยนแปลงโปรแกรมได้ หรือที่สำคัญกว่านั้นคือไม่สามารถใส่ไว้ใน micro:bit ของคุณได้ จนกว่าคุณจะคลิกปุ่ม "แก้ไข" ที่ระบุไว้ การดำเนินการนี้จะเปิดโปรแกรมแก้ไข MakeCode ตามปกติ และคุณสามารถอัปโหลดโปรแกรมลงใน micro:bit ได้ตามปกติ

เมื่อโปรแกรมเริ่มทำงานครั้งแรก คุณอาจเห็นค่า CO2 ที่อ่านได้ไม่ชัดเจน ซึ่งเป็นเรื่องปกติ เซ็นเซอร์ที่ CO2 Dock ใช้จะใช้เวลาสักครู่เพื่อให้ค่าคงที่ เมื่อค่าคงที่แล้ว ให้ลองหายใจเข้า CO2 Dock เพื่อเพิ่มค่า CO2 โปรดทราบว่าจะใช้เวลาสักครู่เพื่อให้ค่า CO2 เพิ่มขึ้น และนานกว่านั้นเพื่อให้ค่าลดลงมาอยู่ที่ระดับ CO2 ของห้อง เนื่องจากอากาศที่เข้าไปในห้องของเซ็นเซอร์จะใช้เวลาสักพักในการผสมกับอากาศจากภายนอกเซ็นเซอร์

โค้ดนี้ค่อนข้างง่าย บล็อกเริ่มต้นมีข้อมูลระดับความสูงของบล็อก บล็อกนี้มีประโยชน์หากคุณอาศัยอยู่ที่สูง (มากกว่า 500 เมตร) คุณควรเปลี่ยนค่าจาก 0 เป็นความสูงเป็นเมตร เพื่อให้เซ็นเซอร์สามารถชดเชยความดันบรรยากาศที่ลดลงซึ่งส่งผลต่อการวัด CO2 ได้ บล็อกทุกๆ 5000 มิลลิวินาทีมีโค้ดที่จะทำงานทุกๆ 5 วินาที คุณจะพบว่าโค้ดนี้มีประโยชน์ในทุกบล็อกในส่วน Loops ของแผงบล็อก บล็อกแต่ละบล็อกประกอบด้วยบล็อกหมายเลขที่แสดง ซึ่งใช้บล็อก CO2 ppm เป็นพารามิเตอร์เพื่อเลื่อนดูบนหน้าจอของ micro:bit หากคุณมีปัญหาในการใช้งาน โปรดดูส่วนการแก้ไขปัญหาที่ท้ายคำแนะนำเหล่านี้

เครื่องวัด CO2

ลิงก์ MakeCode: https://makecode.microbit.org/_9Y9Ka2AWjHMW
โปรแกรมนี้สร้างขึ้นจากการทดลองครั้งแรก โดยเมื่อกดปุ่ม A จะแสดงอุณหภูมิเป็นองศาเซลเซียส และเมื่อกดปุ่ม B จะแสดงความชื้นสัมพัทธ์เป็นเปอร์เซ็นต์tage.

ติดตั้งโปรแกรมนี้ลงใน micro:bit ของคุณด้วยวิธีเดียวกับที่คุณทำในการทดลองที่ 1 โดยใช้ลิงก์โค้ดที่ด้านบนของหน้านี้ เมื่อกดปุ่ม A อุณหภูมิเป็นองศาเซลเซียสจะปรากฏขึ้นเมื่อค่า CO2 ปัจจุบันแสดงเสร็จแล้ว ปุ่ม B จะแสดงความชื้นสัมพัทธ์ (ปริมาณความชื้นในอากาศ)

สัญญาณเตือน CO2

ลิงก์ MakeCode: https://makecode.microbit.org/_EjARagcusVsu
โปรแกรมนี้จะแสดงระดับ CO2 เป็นกราฟแท่งบนจอแสดงผลของ micro:bit แทนที่จะเป็นตัวเลข นอกจากนี้ เมื่อระดับ CO2 เกินค่าที่ตั้งไว้ จอแสดงผลจะแสดงสัญลักษณ์เตือน หากคุณมี micro:bit 2 หรือลำโพงที่ต่อกับ P0 โปรเจกต์จะส่งเสียงบี๊บเมื่อค่า CO2 เกินเกณฑ์ที่กำหนด

การบันทึกข้อมูลลงใน A FILE

ลิงก์ MakeCode: https://makecode.microbit.org/_YeuhE7R7zPdT
การทดลองนี้จะทำงานได้กับ micro:bit เวอร์ชัน 2 เท่านั้น

ในการใช้โปรแกรม ให้กดปุ่ม A เพื่อเริ่มการบันทึกข้อมูล – คุณจะเห็นไอคอนรูปหัวใจเพื่อแสดงว่าทุกอย่างเรียบร้อยดี Sampling ถูกตั้งค่าไว้ที่ 60000 มิลลิวินาที (1 นาที) ซึ่งเหมาะสำหรับการทดลองข้ามคืน แต่ถ้าคุณต้องการเร่งความเร็ว ให้เปลี่ยนค่านี้ในทุกบล็อก การลด sampการบันทึกข้อมูลจะใช้เวลานานขึ้น ซึ่งหมายความว่าจะมีการรวบรวมข้อมูลมากขึ้นและหน่วยความจำจะหมดเร็วขึ้น เมื่อคุณต้องการบันทึกข้อมูลให้เสร็จสิ้น ให้กดปุ่ม A อีกครั้ง คุณสามารถลบข้อมูลทั้งหมดได้โดยกดปุ่ม A และ B พร้อมกัน หากหน่วยความจำแฟลชของ micro:bit หมด ระบบจะหยุดการบันทึกข้อมูลและแสดงไอคอน 'หัวกะโหลก' ข้อมูลจะถูกเขียนลงใน file เรียกว่า MY_DATA.HTM หากคุณไปที่ไดรฟ์ MICROBIT บน file ระบบคุณจะเห็นสิ่งนี้ file. การ file จริงๆ แล้วไม่ใช่แค่ข้อมูลเท่านั้น แต่ยังมีกลไกด้วย viewกรอกข้อมูล หากคุณดับเบิลคลิกที่ MY_DATA.HTM จะเปิดขึ้นในเบราว์เซอร์ของคุณ และมีลักษณะดังนี้:

นี่คือข้อมูลบนไมโครบิตของคุณ หากต้องการวิเคราะห์และสร้างกราฟของคุณเอง ให้ถ่ายโอนข้อมูลไปยังคอมพิวเตอร์ คุณสามารถคัดลอกและวางข้อมูล หรือดาวน์โหลดเป็นไฟล์ CSV ได้ file ซึ่งคุณสามารถนำเข้าสู่สเปรดชีตหรือเครื่องมือสร้างกราฟได้ เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการบันทึกข้อมูล micro:bit

หากคุณคลิกที่ Visual preview ปุ่มนี้จะแสดงกราฟข้อมูลแบบง่าย ๆ

ไมโคร: บันทึกข้อมูลบิต

นี่คือภาพก่อนview ของข้อมูลบนไมโครบิตของคุณ หากต้องการวิเคราะห์ข้อมูลอย่างละเอียดหรือสร้างกราฟของคุณเอง ให้ถ่ายโอนข้อมูลไปยังคอมพิวเตอร์ของคุณ คุณสามารถคัดลอกและวางข้อมูล หรือดาวน์โหลดเป็นไฟล์ CSV ได้ fileซึ่งคุณสามารถนำเข้าสู่สเปรดชีตหรือเครื่องมือสร้างกราฟได้

โปรเจ็กต์นี้ใช้งานได้กับ micro:bit เวอร์ชัน 2 เท่านั้น เนื่องจากใช้ส่วนขยาย Data Logger ซึ่งตัวส่วนขยายเองก็ใช้งานได้กับ micro:bit 2 เท่านั้น ส่วนขยาย Data Logger มีชุดบล็อกคอลัมน์ที่ให้คุณตั้งชื่อคอลัมน์ของข้อมูลที่คุณกำลังบันทึก เมื่อต้องการเขียนแถวข้อมูลลงในตาราง ให้ใช้บล็อกข้อมูล log นอกจากนี้ ส่วนขยาย Data Logger ยังมีบล็อก on-log-full ที่จะรันคำสั่งภายในบล็อก หาก micro:bit ไม่มีพื้นที่เพียงพอสำหรับเก็บค่าที่อ่านได้

การบันทึกข้อมูลผ่าน USB

ลิงก์ MakeCode: https://makecode.microbit.org/_fKt67H1jwEKj
โปรเจ็กต์นี้ทำงานได้เฉพาะบน micro:bit เวอร์ชัน 2 เท่านั้น และทำงานได้ดีที่สุดเมื่อใช้เบราว์เซอร์ Google Chrome ถึงกระนั้น คุณอาจพบว่า web ฟีเจอร์ USB ของ Chrome อาจไม่สามารถทำงานได้อย่างเสถียรเสมอไป นี่เป็นโครงการที่ต้องเชื่อมต่อ micro:bit เข้ากับคอมพิวเตอร์ด้วยสาย USB แทนที่จะบันทึกข้อมูลลงใน fileเช่นเดียวกับที่เราทำในทดลองครั้งที่ 5 คุณจะบันทึกข้อมูลลงในคอมพิวเตอร์ของคุณแบบเรียลไทม์ผ่านการเชื่อมต่อ USB

หลังจากอัพโหลดโปรแกรมแล้ว ให้ใช้ไมโครบิตจับคู่ คลิกที่ปุ่มแสดงข้อมูลอุปกรณ์ และคุณจะเห็นบางอย่างเช่นนี้

เมื่อบันทึกข้อมูลแล้ว คุณสามารถคลิกที่ไอคอนดาวน์โหลดสีน้ำเงินเพื่อบันทึกเป็น CSV file ที่สามารถนำเข้าสู่สเปรดชีตซึ่งคุณสามารถพล็อตแผนภูมิได้

เนื่องจากการอ่านค่าทั้งสามรายการได้รับการบันทึกในเวลาที่ต่างกันเล็กน้อย จึงจะมีคอลัมน์เวลาแยกกันใน CSV fileสำหรับประเภทการอ่านแต่ละประเภท เมื่อสร้างแผนภูมิ ให้เลือกคอลัมน์เวลาใดคอลัมน์หนึ่งสำหรับแกน x ก็ได้ โปรเจกต์นี้ใช้บล็อกค่าการเขียนแบบอนุกรมที่คุณจะพบในบล็อกประเภทอนุกรม ซึ่งจะส่งข้อมูลการอ่านผ่านการเชื่อมต่อ USB ไปยังโปรแกรมแก้ไข Makecode ที่รันอยู่ในเบราว์เซอร์ของคอมพิวเตอร์ของคุณ

ส่วนขยาย MAKECODE

CO2 Dock ใช้ส่วนขยาย MakeCode เพื่อจัดเตรียมชุดบล็อกเพื่อทำให้การเขียนโปรแกรมง่ายขึ้น ตัวอย่างก่อนหน้านี้ampโปรแกรมต่างๆ จะมีส่วนขยายติดตั้งอยู่แล้ว แต่ถ้าคุณกำลังเริ่มโปรเจ็กต์ใหม่ คุณจะต้องติดตั้งส่วนขยายนี้ก่อน โดยทำดังนี้:

• ไปที่ MakeCode สำหรับ micro:bit webเว็บไซต์ที่นี่: https://MakeCode.microbit.org/
• คลิกที่ + โปรเจ็กต์ใหม่ เพื่อสร้างโปรเจ็กต์ MakeCode ใหม่ – ตั้งชื่อตามที่ต้องการ
• คลิกที่ส่วนขยาย + และวางสิ่งต่อไปนี้ในพื้นที่ค้นหา web ที่อยู่:
  • https://github.com/monkmakes/makecode-extension-scd41 ควรจะแสดงผลลัพธ์การค้นหารายการเดียว
• คลิกที่ส่วนขยาย MonkMakes CO2 Dock แล้วมันจะถูกติดตั้ง
• คลิก ← ย้อนกลับ และคุณจะพบว่าบล็อกใหม่บางบล็อกถูกเพิ่มลงในรายการบล็อกของคุณภายใต้หมวดหมู่ CO2 Dock

คำอธิบายบล็อค

หมายเหตุ 1 การใช้บล็อกนี้จะค่อยๆ ลดประสิทธิภาพ EEPROM ของเซ็นเซอร์ (เขียน 2000 ครั้ง) ดังนั้นบล็อกนี้จึงจำกัดให้เรียกใช้ได้เพียงครั้งเดียวระหว่างการรีเซ็ต

การแก้ไขปัญหา

• ปัญหา: ไฟ LED แสดงสถานะสีเหลืองอำพันบน CO2 Dock สำหรับ micro:bit ไม่ติดสว่าง
• สารละลาย: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไมโครบิตของคุณได้รับพลังงาน หากโครงการของคุณใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ ให้ลองใช้แบตเตอรี่ใหม่
• ปัญหา: เมื่อฉันรันโปรแกรมครั้งแรก การอ่านค่า CO2 ดูเหมือนจะผิด บางครั้งเป็น 0 หรือเป็นตัวเลขที่สูงมาก
• สารละลาย: นี่เป็นเรื่องปกติ เซ็นเซอร์จะใช้เวลาสักพักกว่าจะนิ่งสนิท ไม่ต้องกังวลกับค่าที่อ่านได้ในช่วงไม่กี่นาทีแรกหลังจากเซ็นเซอร์เริ่มทำงาน

การเรียนรู้

micro:bit การเขียนโปรแกรม
หากคุณต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรม micro:bit ใน MicroPython คุณควรพิจารณาซื้อหนังสือ "Programming micro:bit: Getting Started with MicroPython" ของ Simon Monk ซึ่งมีจำหน่ายตามร้านหนังสือชั้นนำทั่วไป สำหรับไอเดียโปรเจกต์ที่น่าสนใจ คุณอาจสนใจ micro:bit for the Mad Scientist จากสำนักพิมพ์ NoStarch Press คุณสามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหนังสือของ Simon Monk (ผู้ออกแบบชุดนี้) ได้ที่: https://simonmonk.org หรือติดตามเขาบน X ได้ที่ @simonmonk2

มังก์เมกส์

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับชุดนี้ หน้าแรกของผลิตภัณฑ์อยู่ที่นี่: https://monkmakes.com/co2_mini เช่นเดียวกับชุดนี้ MonkMakes สร้างชุดอุปกรณ์และอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อช่วยในโครงการผู้สร้างของคุณ ดูข้อมูลเพิ่มเติมและหาซื้อได้ที่ไหนที่นี่: https://monkmakes.com คุณสามารถติดตาม MonkMakes บน X ได้ที่ @monkmakes

จากซ้ายไปขวา: ชุดอุปกรณ์ทดลองพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับ micro:bit, พลังงานสำหรับ micro:bit (ไม่รวมอะแดปเตอร์ AC), ชุดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 2 สำหรับ micro:bit และ 7 Segment สำหรับ micro:bit

คำถามที่พบบ่อย

ระดับ CO2 ที่ปลอดภัยในห้องคือเท่าไร?
ระดับ CO2 ที่ปลอดภัยในห้องมีดังนี้:

• 250-400 ppm: ความเข้มข้นปกติในอากาศโดยรอบ
• 400-1000 ppm: ความเข้มข้นโดยทั่วไปของพื้นที่ในร่มที่มีการใช้งานซึ่งมีการแลกเปลี่ยนอากาศที่ดี
• 1000-2000 ppm: อาการง่วงนอนและคุณภาพอากาศไม่ดี
• 2000-5000 ppm: ปวดหัว ง่วงนอน และtagอากาศไม่ถ่ายเท อาจทำให้มีสมาธิไม่ดีและอัตราการเต้นของหัวใจเพิ่มขึ้น
• 5000 ppm: ขีดจำกัดการสัมผัสในสถานที่ทำงานในประเทศส่วนใหญ่
• >40000 ppm: การสัมผัสสารดังกล่าวอาจก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพที่ร้ายแรง เช่น สมองเสียหายหรือเสียชีวิตได้

เอกสาร / แหล่งข้อมูล

Monk สร้างฮาร์ดแวร์ V1A CO2 Dock สำหรับ Micro Bit [พีดีเอฟ] คู่มือเจ้าของ ฮาร์ดแวร์ V1A, ฮาร์ดแวร์ V1A CO2 Dock สำหรับ Micro Bit, ฮาร์ดแวร์ V1A, CO2, Dock สำหรับ Micro Bit, Micro Bit

อ้างอิง

• คู่มือการใช้งาน