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wiki:projets:open-air:proto

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wiki:projets:open-air:proto [2017/09/17 14:33]
Vincent Dupuis [Contexte du projet] 		wiki:projets:open-air:proto [2017/09/17 15:08] (Version actuelle)
Vincent Dupuis [Développement d'un prototype en dur v1]
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 Chaque jour, l’air que nous respirons est plus ou moins pollué, chaud et humide. Il varie selon l’heure, selon la météo et les sources d’émission de polluants, selon vos activités (à l’intérieur ou à l’extérieur, à proximité du trafic, dans un parc, …). Quel est l’air que vous respirez ? Il nous entoure, on le respire… mais il est invisible, sauf en cas de forte pollution. L’évaluation de la qualité de l’air (confort thermique et pollution) est possible par la mesure de paramètres météorologiques et de polluants atmosphériques.\\ Chaque jour, l’air que nous respirons est plus ou moins pollué, chaud et humide. Il varie selon l’heure, selon la météo et les sources d’émission de polluants, selon vos activités (à l’intérieur ou à l’extérieur, à proximité du trafic, dans un parc, …). Quel est l’air que vous respirez ? Il nous entoure, on le respire… mais il est invisible, sauf en cas de forte pollution. L’évaluation de la qualité de l’air (confort thermique et pollution) est possible par la mesure de paramètres météorologiques et de polluants atmosphériques.\\
-Au quotidien, nous sommes informé(e)s sur la qualité de l’air et la météo, via les médias, sites internet et panneaux d’affichage municipaux. Pour l’Île-de-France, cette information est principalement issue des mesures de l’air par MétéoFrance et [[https://www.airparif.asso.fr/|AirParif]], mesures réalisées ponctuellement dans des stations et complétée par des modèles. Elles ne sont pas forcément représentatives de notre propre exposition à la pollution de l'air selon nos activités.+Au quotidien, nous sommes informé(e)s sur la qualité de l’air et la météo, via les médias, sites internet et panneaux d’affichage municipaux. Pour l’Île-de-France, cette information est principalement issue des mesures de l’air par [[http://www.meteofrance.com/accueil|MétéoFrance]] et [[https://www.airparif.asso.fr/|AirParif]], mesures réalisées ponctuellement dans des stations et complétée par des modèles. Elles ne sont pas forcément représentatives de notre propre exposition à la pollution de l'air selon nos activités et des changements de température et d'humidité selon les espaces fréquentés.
  
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-Les fablab, « laboratoire de fabrication numérique », mettent à disposition des outils permettant à tous de créer des objets, électroniques ou non, tels que des drones, des figurines ou encore des capteurs environnementaux. Ils font partie d’un mouvement de démocratisation de la science où chaque citoyen peut créer des capteurs et collecter des données grâce à des tutoriaux ouverts à tous, disponibles généralement sur internet, et à de l’électronique à bas prix. La collecte de données citoyennes permet à chacun de créer sa propre information sur ses expositions environnementales par exemple, voire d’enrichir une base de données scientifiques (sciences citoyennes).+Les fablabs, « laboratoire de fabrication numérique », mettent à disposition des outils permettant à tous de créer des objets, électroniques ou non, tels que des drones, des figurines ou encore des capteurs environnementaux. Ils font partie d’un mouvement de démocratisation de la science où chaque citoyen peut créer des capteurs et collecter des données grâce à des tutoriaux ouverts à tous, disponibles généralement sur internet, et à de l’électronique à bas prix. La collecte de données citoyennes permet à chacun de créer sa propre information sur ses expositions environnementales par exemple, voire d’enrichir une base de données scientifiques (sciences citoyennes).
  
 ==== Premier prototype sur breadboard === ==== Premier prototype sur breadboard ===
 +
 +Le tout début de l'histoire commence avec un capteur de particule, un arduino et un montage sur breadboard. Ca fonctionne mais ce n'est absolument pas mobile puisque qu'il faut un ordinateur relié à la carte arduino pour pouvoir affichée les mesures du capteur.
  
 {{ :wiki:projets:open-air:openair-proto00.png?600 |}} {{ :wiki:projets:open-air:openair-proto00.png?600 |}}
  
-==== Développement v1 ====+==== Second prototype sur breadboard (mobile) === 
 + 
 +Pour le second prototype, nous nous sommes largement inspiré du projet OpenGeiger qui était en cours de réalisation au même moment au fablab et nous avons utilisé un [[http://www.rfduino.com/|RFduino]], "sorte d'arduino" capable d'envoyer des données en Bluetooth à un smartphone. Nous avons réalisés des tests avec plusieurs capteurs pour tester leur variabilité. 
 + 
 +{{ :wiki:projets:open-air:openair-proto0.png?600 |}} 
 + 
 +==== Développement d'un prototype "en dur" v1 ====
  
 Nous avons développé une première version du capteur en Septembre 2015. Cette version se présente sous la forme d'un kit et comprend deux capteurs: un capteur de température et d'humidité relative ([[https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Temperature/DHT22.pdf|DHT22]]) et un capteur de particules fines ([[https://www.sharpsde.com/products/optoelectronic-components/model/GP2Y1010AU0F/|SHARP GP2Y1010AU0F]]). Nous avons développé une première version du capteur en Septembre 2015. Cette version se présente sous la forme d'un kit et comprend deux capteurs: un capteur de température et d'humidité relative ([[https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Temperature/DHT22.pdf|DHT22]]) et un capteur de particules fines ([[https://www.sharpsde.com/products/optoelectronic-components/model/GP2Y1010AU0F/|SHARP GP2Y1010AU0F]]).
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 {{ :wiki:projets:open-air:openairv1_2.png?direct&200 }} {{ :wiki:projets:open-air:openairv1_2.png?direct&200 }}
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-Le schéma sous Eagle+La conception a été réalisé sous le logiciel Eagle. Le schéma sous Eagle est le suivant
 {{ :wiki:projets:open-air:openair_schema.png?direct&600 }} {{ :wiki:projets:open-air:openair_schema.png?direct&600 }}
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-     +Le premier proto a été réalisé entièrement au fablab (le PCB a été réalisé par gravure chimique et les vias ont été réalisés "à la main").
-==== Principe de la station connectée et contenu du kit ==== +
- +
-\\ +
-La station connectée que vous allez assembler et utiliser contient essentiellement deux capteurs : un capteur de température & humidité, le DHT22, qui va convertir ces grandeurs physiques en signal électrique ; un capteur de particules fines basé sur le principe de diffusion de la lumière qui va convertir la lumière déviée par les particules entrant dans le capteur en signal électrique. Pour fonctionner, ces capteurs utiliseront l’énergie fournie par une batterie rechargeable via le port USB d’un ordinateur par exemple. Les signaux électriques qu’il vont générer seront transmis par l’intermédiaire de la puce RFDUINO en bluetooth vers une application installable sur un smartphone (ANDROID ou IOS). Cette application permettra au “citoyen participatif” d’envoyer la donnée et ses coordonnées temporelles et GPS vers un serveur sur internet permettant une cartographie des mesures enregistrées au sein d’une base de données. +
- +
-==== Montage de la station OpenAir ==== +
- +
-\\ +
-Le montage de la station se déroule en plusieurs étapes :\\ +
-- 5 blocs à souder : (1) le chargeur de batterie, (2) les résistances, (3) les diodes électroluminescentes (LEDs), (4) le gros condensateur, (5) le capteur de température-humidité (DHT22)\\ +
-- puis 2 blocs à brancher : (6) le capteur de particules fines (Sharp) et (7) la batterie. Après il ne reste plus qu’à insérer le tout dans le boîtier fabriqué avec une imprimante 3D et un couvercle avec une découpeuse laser.\\ +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:openair_kit.png?direct&400 }} +
- +
-==== 1 - Le chargeur de batterie ==== +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:chargeur_batterie1.png?direct&400 }} +
- +
-  * 1) positionner le régulateur sur le PCB à l’emplacement A, pour voir comment le plier +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:regulateur.png?direct&100 }} +
- +
-  * 2) l’insérer sur le PCB par le dessus +
-  * 3) souder les pattes +
-  * 4) les couper si possible de manière identique, environ 2 mm +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:regulateur2.png?direct&200 }} +
- +
-  * 5) l’interrupteur : insérer à l’emplacement B, par le dessus ; souder. Mettre le bouton de l’interrupteur vers la droite en position “éteint”. +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:interrupteur.png?direct&200 }} +
- +
-  * 6) les condensateurs : 
La plus petite patte / avec le (-) écrit = la masse
Insérer les condensateurs à l’emplacement C, par le dessus, avec la masse à droite pour le condensateur en haut et la masse en haut pour le condensateur en bas. Plier les pattes derrière pour faciliter la soudure. Les souder et les couper. +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:condensateur.png?direct&100 }} +
- +
- +
-  * 7) insérer puis souder les broches de connexion dans le chargeur de batterie (le petit côté par le dessous du chargeur) +
-  * 8) insérer et souder alors le chargeur sur le PCB à l’emplacement D par le dessous +
- +
-==== 2 - Les résistances ==== +
- +
-\\ +
-Insérer les pattes des résistances par le dessus : +
- +
-  * A : 2 rouges +
-  * B : 1 bleue +
-  * C : 1 rouge en haut, 1 bleue en bas +
- +
-\\ +
-Les tordre pour faciliter la soudure. Les souder et les couper. +
- +
-==== 3 - Les diodes électroluminescentes (LEDs) et le petit condensateur ==== +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:leds_board.png?600 }} +
- +
-  * 1) Préparer les pattes des LEDs tricolores : +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:ledrgb.png?100 }} +
- +
-Les petites à gauche, les grandes à droite.
La première vers l’arrière, la seconde vers l’avant, etc. +
- +
-  * 2) Les insérer à l’emplacement A, par le dessus, les petites pattes sur la gauche, les grandes vers la droite +
-  * 3) Tordre les pattes pour aider et souder (et c’est parti pour 12 soudures !)… et couper +
-  * 4) « Découder » les pattes du condensateur, à la pince +
-  * 5) L’insérer par le dessus, à l’emplacement B, souder, couper +
- +
-==== 4 - Le gros condensateur ==== +
- +
-{{  :wiki:projets:open-air:gros_condo.png?50}} +
- +
-\\ +
-Insérer le condensateur par le dessus, à l’emplacement A, avec la masse (petite patte ou le signe -) vers le bas du PCB. Le plier pour qu’il soit plus bas que les LEDs. Souder, couper. +
- +
-==== 5- Le capteur de température-humidité 
(DHT22) ==== +
- +
-  * 1) Plier les pattes +
- +
-{{  :wiki:projets:open-air:dht22.png?200  }} +
- +
-  * 2) Insérer à l’emplacement B, par le dessous, la grille vers l’extérieur +
- +
-{{  :wiki:projets:open-air:board_dht22.png?200  }} +
- +
-  * 3) Souder +
- +
-{{  :wiki:projets:open-air:board_dht22_soldered.png?200  }} +
- +
-\\ +
-Voilà, on a fini de souder les différents composants au circuit imprimé, alias le PCB ! Il reste deux blocs à brancher pour finaliser la station environnementale. +
- +
-==== 6 - Le capteur de particules fines (Sharp) ==== +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:sharp.png?100 }} +
- +
-Brancher le capteur à l’emplacement C. On peut repérer le sens : avec les 2 encoches vers l’extérieur. +
- +
-==== 7 - La batterie ==== +
- +
-Brancher la batterie à l’emplacement D, ATTENTION par le dessous du circuit imprimé. Si tout va bien, ça s’allume ! +
- +
-{{  :wiki:projets:open-air:batterie.png?100 }} +
- +
-\\ +
-Et on rentre le montage dans un des 2 boîtiers. +
- +
- +
-==== Que mesurons-nous ? ==== +
- +
-La température et l’humidité de l’air : \\ La température est, en physique, le degré d’agitation moléculaire des particules d’un corps. Ici elle est donnée en °Celsius (où 0°C correspond à la température de l’eau qui gèle et 100°C). La station OpenAir mesure la température de l’air. +
- +
-{{  :wiki:projets:open-air:humidex.png?400  }} +
-\\ +
-Source : Wikipédia +
- +
-\\ +
-L’humidité relative est le rapport entre la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air et la quantité maximale de vapeur d’eau que pourrait contenir l’air (variable selon la température). Elle est donnée en %. Une valeur de 100% indique la saturation de l’air et donc une condensation de la vapeur d’eau. L’indice de confort thermique Humidex intègre les données d’humidité et de température de l’air. Il permet d’estimer un degré d’inconfort : de aucun à un coup de chaleur. +
- +
- \\ Les concentrations de particules \\ Les particules sont « les poussières respirables par l’homme ». Leur diamètre est tellement fin qu’elles pénètrent facilement dans les voies respiratoires. Elles ont des conséquences sur la santé (maladies respiratoires, cardio-vasculaires, cancers, perturbateurs endocriniens…). Les capteurs montés mesurent plus particulièrement les particules les plus fines (d’un diamètre inférieur à 2,5 µm). La principale source d’émission est le trafic routier, mais il existe d’autres sources tels que la fumée des feux de cheminée, les rejets des usines, l’épandage dans les zones agricoles… +
- +
-==== Utilisation de la station ==== +
- +
-  * Allumer / éteindre la station avec l’interrupteur +
-  * Signification des LEDs +
- +
-{{  :wiki:projets:open-air:signif_leds.png?300  }} +
- +
-  * Temps d’autonomie et recharge +
- +
-Le temps d’autonomie est fonction de l’utilisation de la station. En conditions normales, la batterie est prévue pour une autonomie d’environ 7h. Pour recharger la station, ATTENTION, il faut la brancher sur l’adaptateur secteur (présent dans le kit). Environ 1h. +
- +
-  * Installation de l’application +
- +
-Pour Android: +
- +
-Pour iOS AppStore +
- +
-  * Utilisation de l'application +
- +
-Quand on lance l’application : +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:app1.png?300  }} +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:app2.png?320  }} +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:app3.png?300  }} +
- +
-{{ :wiki:projets:open-air:openair_photo1.jpg?direct&450  }}+
  
-Lien utiles :+{{ :wiki:projets:open-air:openair-proto1.png?600 |}}
  
-  * [[https://fr.wikipedia.org/wiki/Indice_humidex|https://fr.wikipedia.org/wiki/Indice_humidex]] 
-  * [[http://www.physlink.com/Education/AskExperts/ae287.cfm|http://www.physlink.com/Education/AskExperts/ae287.cfm]] 
-  * [[http://www.howmuchsnow.com/arduino/airquality/|http://www.howmuchsnow.com/arduino/airquality/]] 
  
-Code Source :+Le Code Source du firmware téléversé dans le RFduino est le suivant:
  
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-==== Développement v2 ==== +La station transmet environ toute les secondes la concentration en particules PM2.5 (en particules per cubic feet), la temperature (en degrés Celcius), l'humidité relative (pourcentage) et le niveau de charge de la batterie. 
- +
-Nous sommes en train de travailler sur la version 2 de la station qui intégrera des capteurs de gaz (Ozone et NO2).+
  
- -> [[:wiki:projets:open-air|Retour à la page principage]]+ -> [[:wiki:projets:open-air|Retour à la page principale du projet]]
  
wiki/projets/open-air/proto.1505658782.txt.gz · Dernière modification: 2017/09/17 14:33 de Vincent Dupuis

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