IAQ BOX - Alacsony fogyasztású IOT levegőminőség-mérő

Áttekintés

Az IAQ BOX egy alacsony fogyasztású IoT eszköz, amely a BOSCH BME680 szenzor segítségével méri a levegő minőségét (hőmérséklet, páratartalom, légnyomás, VOC szint). Az E-Ink kijelző lehetővé teszi az adatok tartós megjelenítését energiafogyasztás nélkül, míg a napelemes töltés teljes önállóságot biztosít. Az eszköz alacsony energiafogyasztású működésre lett tervezve, és ESP-NOW protokollon keresztül integrálható okosotthon rendszerekbe.

Technikai megvalósítás

Hardver tervezés

Egyedi PCB: EasyEDA-ben tervezett áramkör, amely egyszerűbb és biztonságosabb csatlakozásokat tesz lehetővé:
- ESP8266 (D1 Mini v4.0): Gazdaságos Wi-Fi modul és csatlakozó shield, amely megoldja az SMD csatlakozók forrasztásának problémáját.
- HT7833 lineáris feszültségszabályozó: Minimális passzív fogyasztás és alacsony drop-out feszültség.
- TP4056 töltésvezérlő + DW01A akkuvédő chip: Elengedhetetlen a nagy kapacitású akkupakk biztonságos kezeléséhez.
- PH2.0/SH1.0 csatlakozók: Megbízható kapcsolatok az E-Ink kijelző és szenzorok számára.
Energiarendszer:
- 4x 18650 Li-ion akkumulátor 1S4P konfigurcióban.
- 5V 250mA napelem: Maximális reális méret a töltéshez.
3D nyomtatott ház:
- Fa részecskéket tartalmazó PLA filament: Fa illatú és érdes textúrájú ház.
- Mágneses rögzítőrendszer: Könnyű szerelhetőség és elektromos csatlakozás a napelemhez.

Szoftver architektúra

Energiatakarékos Firmware:
- Mélyalvó üzemmód (deep sleep): Az eszköz minden 6. futás alkalmával szinkronizál, így az átlagos áramfelvétel 2,5mA.
- Adattárolás RTC memóriában: Az adatok nem törlődnek alvás közben, mivel az RTC memória nem kapcsol ki.
- ESP-NOW kommunikáció: Energiatakarékos peer-to-peer kapcsolat egy IAQ BRIDGE eszközzel, amely átjáróként funkcionál.
Felhőintegráció:
- Adafruit IO: Valós idejű adatvizualizáció és előzményadatok tárolása.
- MQTT protokoll: Könnyűsúlyú IoT kommunikáció.
Hibatűrő működés:
- Automatikus helyreállítás kapcsolat megszakadása esetén.
- Szenzor diagnosztika és hibakezelés.
- Akkumulátor egészség monitorozása feszültségküszöbök alapján.

Kulcs funkciók

Energitakarékos kijelző: 2.9 hüvelykes E-Ink kijelző adatmegjelenítés áramfogyasztás nélkül.
Önálló működés: Napelemes töltés biztosítja az akár végtelen üzemidőt megfelelő fényviszonyok mellett.
Moduláris kialakítás: Mágneses rögzítés és csatlakozók használata egyszerű szenzor- és kijelzőcseréhez.
Okosotthon kompatibilitás: Integrálható Home Assistant és más IoT platformokkal.
Költséghatékony: Összes alkatrész költsége < 30 000 Ft.

Alkalmazott technológiák

Beágyazott rendszerek: ESP8266, FreeRTOS (Arduino Core).
Kommunikációs protokollok: ESP-NOW, MQTT.
Felhőszolgáltatások: Adafruit IO.
CAD eszközök: EasyEDA (PCB tervezés), Fusion 360 (3D modellezés), Cura (3D nyomtatás).
Energiamenedzsment: Lineáris feszültség szabályozók, lítium-akkumulátor kezelés.
Adatvizualizáció: E-Ink.

Eredmények

9,32mW átlagos fogyasztás
225 nap üzemidő
E-Ink kijelző
ESP-NOW integráció
Bemutató videó

← Vissza a projektekhez

Info