当你到户外探险并深吸一口气时，你期望吸入的是大量新鲜空气，尤其是当你身处乡村的时候。但事实上，你很可能吸入的是来自泥土、灰尘、花粉孢子、各种气体甚至是铅的污染物，这些污染物充满你的肺部。不可否认的是，相当一部分空气可被认为是不健康的，所以能够通过轻轻一按开关，在外出活动时就能监测空气质量，这可能是个好消息。
屏幕以数字形式显示当前空气质量，并对该数字的含义作出解释。
阿尔诺夫·夏尔马（Arnov Sharma）制作了一款手持式空气质量检测仪，它使用连接到气体传感器的树莓派Pico 2来显示一系列有害物的当前浓度水平。“我制作空气质量检测仪的初衷是测量我所在城市的空气污染程度，” 他解释道，“因为我居住的新德里刚刚出现了一个空气质量问题，所以我觉得尝试开发一个项目来测量污染程度会是个好主意。”
德里最近遭受了创纪录的污染，2024年11月空气质量指数（AQI）高达1500。如此严重的有毒空气导致雾霾笼罩该地区，其污染程度是世界卫生组织认定的适宜呼吸水平的15倍。情况非常糟糕，学校暂时停课，建筑施工停工，航班也受到了影响。
此外，自那以后空气质量也没有大幅改善，2025年1月的空气质量指数显示，空气仍然很差，尽管数值降至262。
化身 “侦探”
通过他的项目，阿尔诺夫试图检测空气中的二氧化碳、烟雾、苯、酒精、氮氧化物和氨。这样一来，他最终制作出的设备能够显示由化石燃料、木材和煤炭不完全燃烧产生的气体浓度水平，以及一些由车辆排放和危险废物处理场所释放的气体浓度。对氨的检测可以反映出牲畜粪便、腐烂有机物以及化肥生产的量。阿尔诺夫说，这有助于全面了解任何特定地点的空气质量。
所以，虽然阿尔诺夫的检测仪还不能完全等同于空气质量指数评估（空气质量指数评估还包括对PM2.5和PM10这类颗粒物，以及氧气、二氧化氮、二氧化硫和一氧化碳的评估），但它仍然非常有用。此外，他在设计检测仪时还考虑到要使其成本低廉，这意味着这个开源项目应该能被很多人所采用。这也影响了他对组件的选择。
为了测试这个装置，阿尔诺夫使用了一块面包板，简单地将传感器和树莓派Pico 2连接了起来。
“我用了MQ135传感器，发现它在污染控制、环境监测以及检测空气质量方面用途极为广泛，” 阿尔诺夫谈到这个售价不到10英镑（10美元）的模块时说道，“在各种我需要监测周围空气质量的项目中，它都非常实用，尤其是在检测有害气体方面。最棒的是，它很容易就能买到。价格也不贵，总体来说是个很棒的选择。”
显示数值
阿尔诺夫说，规划这个项目很简单。“我已经想好要用哪些组件了，就是PCBWay的MQ135传感器搭配树莓派Pico 2 —— 对于不涉及无线局域网的项目来说，Pico是我首选的微控制器。我首先搭建了一个由Pico和MQ135传感器组成的基本面包板电路。” 这使他能够利用传感器的输出：一个是根据气体浓度产生的模拟电压信号，另一个是当气体浓度超过阈值时产生的数字信号。
在编写了一个简短的程序来测试传感器的读数，并确保它能返回模拟值和数字值之后，阿尔诺夫接着希望进一步完善这个项目。为了让这个装置发挥作用，他需要将读数显示在屏幕上 —— 屏幕能实时显示特定的颗粒物浓度水平 —— 所以他选择了一个小巧的0.96英寸SSD1306有机发光二极管（OLED）显示屏，同样价格极低。“然后我制作了一个外壳，把所有组件都安装在一个漂亮的机壳里，” 他继续说道，并解释说他使用了欧特克（Autodesk）Fusion的计算机辅助设计（CAD）功能来完成这项任务。“这并不难：我有工业设计方面的经验，所以制作一个外壳还算容易。”
这个外壳设计成可以进行3D打印，而且除了具备实用功能外，阿尔诺夫还增添了一些美观的装饰元素。气体恐慌
在这个阶段，阿尔诺夫做了一个重大决定。他把树莓派Pico 2微控制器换成了Firebeetle 2 ESP32-E，这听起来可能有些大逆不道，但他有自己的理由。其中最主要的原因是外壳内空间不足，导致了一个与电源相关的问题。“我当时使用锂电池作为电源，为了给锂电池充电，Pico需要使用一块额外的电路板，” 他解释道，“而Firebeetle有一个板载的TP4056锂电池充电电路。”
不过，正如他所说，“Pico也同样有效”，而且他计划重新使用树莓派。“我会把RP2040芯片直接用在一块定制的印刷电路板（PCB）上，这块电路板也会集成一个锂电池充电电路，” 他解释道。和使用Firebeetle一样，这将解决空间问题。
不管怎样，这个设备运行良好。阿尔诺夫使用Arduino集成开发环境（IDE）编写代码并上传到电路板上。该程序获取原始的模拟值（范围在0到4095之间），并将其缩小到0到1023的范围，这是进行空气质量测量所需要的。然后，程序会贴心地将这个数值描述为 “非常差”“差”“中等”“好” 或 “优”，这样用户就能立即评估环境中有害气体的当前状况。
为了让设备更便于携带和操作，阿尔诺夫设计了可以将钥匙链或身份证挂绳系在设备上的功能。
那么这个设备的表现如何呢？在测试中，阿尔诺夫发现，无论他身处主干道附近、工业区还是绿地，城市中的读数都在550到620之间。这进一步证明了（如果还需要证明的话），这类小装置在帮助人们应对不安全的环境方面可能会很有用，同时也表明在世界上的一些地区，改善空气质量的工作刻不容缓。
评论
发表评论