Construire son propre détecteur de particules fines

Suite à un reportage à la radio, je me suis lancé dans le montage d'une petite station de détection des particules fines.

Liste du matériel nécessaire

• NodeMCU ESP8266, CPU/WLAN Version 3 Amazon, AliExpress
  
  
  
• Capteur de particules fines SDS011 Amazon, AliExpress
  
  
• Thermomètre et hygromètre et pression BME280 Amazon, AliExpress
  Remarque : il est aussi possible d'utilsier un BMP180 ou un BMP280 (température, pression atmosphérique) ou encore un DHT22 (température, humidité relative). Le BME280 a l'avantage, tout en ne coûtant pas plus cher, d'effectuer les 3 mesures : température, humidité relative et pression atmosphérique. J'ai donc opté pour le BME280.
  
  
• Petits cables de connexion AliExpress
  
  
• Cable USB Micro-USB plat 2m AliExpress
  
  
• Adaptateur secteur vers USB
  
• Serre-câbles
  
• Prise d'air, tube flexible transparent, diamètre 6 mm
  
• Boîte étanche 190 x 140 x 70 IP55 Amazon
  
  
• Du petit matériel : Quelques colsons, des feutres à placer sous les pieds de chaise, une paille, ...
  

Si vous avez le temps (c'était mon cas) AliExpress est moins cher. Pour les livraisons vers la Belgique, faites attention de ne pas dépasser 22€ par commande.

Le montage

J'ai récupéré le fond d'une ancienne armoire afin de l'utiliser comme support.

Placé au fond du boîtier, il permettre de fixer toutes les pièces, et sera facilement amovible.

Chaque pièce est attaché avec des colsons, et protégée du fond par un feutre.

Installation l'IDE Arduino

Téléchargez l'IDE Arduino et l'installer (suivre les instructions disponibles sur le site).
Dans les options de l'IDE, ajoutez cette adresse dans le champ URL du "manager de cartes supplémentaires" : http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json Dans Outils > Type de carte > Gestionnaire de cartes, cherchez "esp8266" et installez "esp8266 by ESP8266 Community"

Installation du firmware sur le Node MCU

Téléchargez le firmware.
Branchez votre Node MCU sur votre ordinateur avec un cable USB (ca fonctionne mieux avec un cable court, donc pas le cable de 2m).

Installez le avec la commande suivante sous Linux :
sudo ~/.arduino15/packages/esp8266/tools/esptool/0.4.13/esptool -vv -cd nodemcu -cb 57600 -ca 0x00000 -cp /dev/ttyUSB0 -cf ~/latest_en.bin

Le port (dans mon cas /dev/ttyUSB0 ) peut être trouvé dans l'IDE Arduino. Sous Outils > Ports.
Sous Mac la commande est ~/Library/Arduino15/packages/esp8266/tools/esptool/0.4.13/esptool -vv ...
Sous Windows la commande est %USERPROFILE%\AppData\Local\Arduino15\packages\esp8266\tools\esptool\0.4.13\esptool.exe -vv ...
Il est possible que sous Windows un driver soit nécessaire, vous le trouverez sur CP210x Windows Driver
Il existe une solution alternative à l'IDE Arduino sour Windows : NodeMCU-Flasher

J'ai utilisé la solution sous Linux, le firmware en Français n'a jamais voulu s'installer, j'ai donc opté pour la version Anglaise.

Les branchements

Attention: le branchement dépend du matériel acheté

Sur cette photo, il s'agit d'un Node MCU d'une ancienne version (pas V3), d'un detecteur de particule SDS011, et d'une sonde BME280

Branchement du SDS011 au Node MCU

SDS011 Pin 1 TXD -> Node MCU Pin D1 / GPIO5
SDS011 Pin 2 RXD -> Node MCU Pin D2 / GPIO4
SDS011 Pin 3 GND -> Node MCU GND
SDS011 Pin 4 -> Pas utilisé
SDS011 Pin 5 -> VU (NodeMCU v3) / VIN (NodeMCU v1,v2) = 5V Input
SDS011 Pin 6 -> Pas utilisé
SDS011 Pin 7 -> Pas utilisé

Branchement du BME280 (idem pour un BMP180 ou un BMP280) au Node MCU

BME280 Pin 1 VCC -> Pin 3V3 = 3.3V Input
BME280 Pin 2 GND -> Pin GND
BME280 Pin 3 SCL -> Pin D4 / GPIO2
BME280 Pin 4 SDA -> Pin D3 / GPIO0

Branchement du DHT22 au Node MCU

DHT22 Pin 1 -> Pin 3V3 = 3.3V Input
DHT22 Pin 2 -> Pin D7 / GPIO13
DHT22 Pin 3 -> Pas utilisé
DHT22 Pin 4 -> Pin GND

Démarrage

Il suffit de brancher le Node MCU avec le port USB.

Configuration du détecteur

Le Node MCU ne connait pas votre Wifi, il va donc falloir le configurer
Faites une recherche des réseaux Wifi, vou devriez trouver un Wifi ouvert ayant pour nom Feinstaubsensor-ID où ID est l'identifiant de votre détecteur.
Retenez cet ID
Connectez-vous à ce réseau Wi-Fi et allez sur la page
Il suffit de configuer vos paramètres Wifi sous "WiFi Settings", les décteurs branchés sous "Sensors" (dans mon cas SDS011 et BME280).

Maintenant votre Node MCU va se connecter au Wifi, les prochaines fois vous pourrez vous connecter via son ip sur votre réseau ou son nom.

Envoi des données

Si vous avez coché "API Madavi.de", vous trouverez assez rapidement votre détecteur sur cette page grâce à votre ID

Envoi des données sur votre site web

Il suffit de cocher "Send data to own API", en indiquant l'url ou l'ip de votre serveur web, le chemin d'accès vers votre page php et le port 443 en https ou 80 en http.

Installation

Il n'y a plus qu'à placer le boîtier à l'extérieur, de préférence à un endroit aéré et à l'ombre.

J'ai utilisé une paille (du McDo) pour la prise d'air et un petit filet pour éviter la colonnisation du boîtier par des insectes.
Il ne reste plus qu'à refermer.

Comment cela fonctionne-t-il ?

L'air est aspiré par l'ouverture où on a fixé la paille. Les particules contenues dans l'air s'écoulent par l'entrée d'échantillonnage et pénètrent dans la chambre de détection, où le faisceau laser est diffusé en fonction de leur taille. Un amplificateur à faible bruit fonctionne comme un transducteur, en transformant la lumière collectée en diverses intensités de signal.

L'air est expulsé au travers du ventilateur et le signal envoyé vers le Node MCU.

La fréquence de mesure est paramétrée sur le Node MCU.

Qualité de l'air