Žiji v Ostravě, kde je velká prašnost z místního průmyslu pro výrobu a zpracování oceli, tak mě samozřejmě zajímaly možnosti měření prachových částic. Z hlediska kvality ovzduší se měří pevné částice (PM - particulate matter) menší než 10 μm, označované jako PM10. Profesionální měřící stanice kvality ovzduší stojí kolem milionu korun a různé venkovní senzory prachu stojí několik tisíc, proto mě zaujala novinka od firmy Sensirion, která nabízí levné řešení (na SOS electronic aktuálně stojí tisíc korun).
Čidlo SPS30 je malé (41 x 41 x 12 mm3) a bezúdržbové - nemusí se ručně čistit nebo vyměňovat filtry, vzduch koluje uvnitř senzoru pomocí větráčku a prachové částice jsou měřeny opticky (komůrka se prosvítí laserem a počítá se rozptyl). Počet μg/m3 (mass concentration) měří pro PM1.0, PM2.5, PM4, PM10 a pokud toto zařízení běží 24 hodin denně, uvádí výrobce životnost více než 8 let. Nevýhodou je spotřeba při měření až 80 mA, takže se nehodí pro provoz na baterky a rozsah provozních teplot od -10 do +60 °C, který je limitující pro měření v zimě. Ovšem pokud je mírná zima a nejste ve vyšších nadmořských výškách, tak to nemusí být problém.
Jako mikrokontrolér s rádiem jsem použil Core Module z mé oblíbené stavebnice HARDWARIO. Pro propojení je ještě potřeba jeden konektor a pět nakrimpovaných káblíků. Káblíky už jsou připravené, jenom se zasunou do tělesa konektoru. Senzor komunikuje s mikrokontrolérem přes I²C sběrnici a potřebuje 5V, takže je nejjednodušší použít poslední revizi Core Module, kde je k tomu na desce vyveden pin.
| Sensirion SPS30 | HARDWARIO Core Module (revize >= 2.3) |
|---|---|
| VDD (1) | +5V |
| SDA (2) | P17 (SDA1) |
| SCL (3) | P16 (SCL1) |
| SEL (4) | GND |
| GND (5) | GND |
Pro SPS30 jsem napsal a otestoval ovladač, je již v SDK a také jsem připravil firmware bcf-radio-pm-sensor. Měření probíhá každých 10 minut a senzor v každém intervalu běží 30 sekund. Delší měření je kvůli tomu, aby se stihl dostatečně vyfoukat starý vzduch a nasát nový.
První verze mé měřící stanice kvality ovzduší vypadá takto:
Celkem dost jsem tunil zobrazení v Grafaně:
Barevné čáry v grafu jsou thresholdy pro jednotlivé stupně kvality ovzduší, nad červenou už je velmi špatná. Bohužel hodnoty v čase hodně skáčou, různě foukne vítr a je to hned jinak apod., takže jsem přemýšlel nad tím, jak dostat tento hezký graf - normálně to jsou samé zuby. Různě jsem zkoumal, jak to dělá ČHMÚ, pročítal souhrnné ročenky, kde popisovali měření, apod. Nakonec jsem skončil na klouzavém průměru (moving average), který Grafana umí nativně.
Dále jsem začal sbírat data z okolních profesionálních stanic, abych měl srovnání. V následujícím grafu je zelená čára ze SPS30 a žlutá ze stanice Ostrava-Radvanice OZO:
Samozřejmě ne vždy je to takto podobné, záleží na směru větru apod. S výsledky jsem ale spokojen a senzor Sensirion SPS30 mohu jen doporučit.