M5Stack Air Quality Kit v1.1: پایش PM/CO2 با نمایشگر E-Ink

بلاگ خبری

163 بازدید

۱۴۰۴-۰۶-۳۱

4 دقیقه

نویسنده: مریم میریان
درباره نویسنده: ---

M5Stack Air Quality Kit v1.1 یک مانیتور مستقل مبتنی بر ESP32-S3 (Stamp-S3A) است که با سنسورهای Sensirion SEN55 و SCD40، ذرات معلق PM1.0/2.5/4/10، VOC، NOx، CO2، دما و رطوبت را اندازه‌گیری می‌کند. این نسخه با بهینه‌سازی مصرف توان، آنتن Wi-Fi بهتر و کلید بزرگ‌تر عرضه شده و نمایشگر ۱.۵۴ E-Ink (۲۰۰×۲۰۰)، اتصال Wi-Fi 4 (۲.۴GHz)/Bluetooth 5.0 LE+Mesh، باتری ۶۰۰mAh، USB-C و Grove دارد. پشتیبانی از UIFlow2/Arduino/PlatformIO/ESP-IDF و ارسال داده به پلتفرم ابری Ezdata، آن را برای مانیتورینگ محیطی و استقرار سریع IoT مناسب می‌کند.

معرفی و تغییرات نسخه v1.1

M5Stack Air Quality Kit v1.1 یک پایشگر مستقل کیفیت هوا بر پایه ESP32‑S3 است که با ترکیب Sensirion SEN55 و SCD40 طیف کامل سنجه‌های محیطی را ارائه می‌دهد: ذرات معلق در اندازه‌های PM1.0/2.5/4/10، ترکیبات آلی فرّار (VOC)، گازهای اکسیدکننده مانند NOx، دما، رطوبت و غلظت CO2. نسخه نخست این کیت در ژانویه 2024 معرفی شد و اکنون نسخه v1.1 با ارتقاهای کلیدی عرضه شده است: استفاده از کنترل‌گر اصلی Stamp‑S3A، بهینه‌سازی مصرف توان، طراحی بهبود‌یافته آنتن Wi‑Fi و کلید بزرگ‌تر برای تجربه کاربری بهتر.

مشخصات فنی

جدول زیر نمای کلی از اجزای کلیدی، قابلیت‌ها و پارامترهای سخت‌افزاری دستگاه را نشان می‌دهد.

مولفه	مشخصات	توضیحات
ماژول بی‌سیم	M5Stack StampS3A	کنترلگر اصلی در نسخه v1.1
WiSoC	Espressif Systems ESP32‑S3FN8	SoC با Wi‑Fi/BT مجتمع
CPU	Dual‑core 32‑bit Xtensa LX7 تا 240MHz	دارای دستورهای برداری AI؛ همکار: RISC‑V ULP
ULP Co‑processor	RISC‑V	پردازش مصرف‌کم/بیدارسازی زمان‌بندی‌شده
حافظه	512KB SRAM	SRAM داخلی SoC
حافظه ذخیره‌سازی	8MB Flash	برای فریمور و داده‌ها
Wi‑Fi	2.4GHz Wi‑Fi 4 (802.11 b/g/n)	کانال 20/40MHz، حداکثر 150Mbps
Bluetooth	Bluetooth 5.0 LE + Mesh	نرخ 125K/500K/1M/2Mbps؛ پشتیبانی برد زیاد
آنتن	2.4GHz 3D antenna	طراحی بهبود‌یافته در v1.1
USB	1× USB Type‑C	تأمین توان و برنامه‌ریزی
نمایشگر	1.54″ E‑Ink، 200×200 (GDEY0154D67)	خوانایی بالا و مصرف پایین
درگاه توسعه	Grove 4‑pin	سوئیچینگ ورودی/خروجی 5V
دکمه‌ها	Power On، Reset/Power Off، A، B	کلید پاور بزرگ‌تر در v1.1
RTC	RTC8563	بیدارسازی زمان‌بندی‌شده
buzzer	Passive buzzer	هشدار ساده
نصب	سوراخ‌های LEGO، پایه مغناطیسی، 4× M3	گوشواره‌های M3 قابل جداسازی
تأمین توان	5V از USB‑C یا Grove	باتری 3.7V/600mAh داخلی
ابعاد	72.0 × 56.0 × 26.5 mm	—
وزن	91.4 g	—
بازه دمای کاری دستگاه	0 ~ 40°C	برای خود کیت

سنسورهای محیطی و پارامترهای اندازه‌گیری

کیت از دو سنسور کلیدی Sensirion استفاده می‌کند که با آدرس‌های I2C مجزا متصل‌اند: SEN55 @ 0x69 برای ذرات معلق، VOC/NOx، دما و رطوبت؛ و SCD40 @ 0x62 برای اندازه‌گیری CO2 به همراه دما و رطوبت محیطی.

سنسور محیطی Sensirion SEN55 (I2C: 0x69)

پلتفرم سنجش چندپارامتری با پوشش ذرات معلق، VOC، گازهای اکسیدکننده (مانند NOx)، دما و رطوبت. مشخصات کلیدی:

پارامتر	مقدار	توضیح
ذرات معلق (PM)	PM1.0 / PM2.5 / PM4 / PM10	پوشش اندازه ذرات
دقت جرم ذرات	±10%	Mass concentration precision
بازه جرم ذرات	0 – 1000 μg/m³	—
VOC Index	خروجی 0–500	شاخص VOC سنسور
بازه اندازه‌گیری VOC	0 – 1000 ppm (Ethanol eq.)	بر حسب معادل اتانول
زمان پاسخ VOC (τ63%)	< 10 s	پاسخ‌گویی سریع
حد تشخیص VOC	< 0.05 ppm یا < 10% از setpoint	بزرگ‌تر ملاک است
دقت دما (Typical)	0.45°C	—
بازه دمای کاری	-10 – 50°C	برای ماژول سنسور
دقت رطوبت نسبی (Typical)	4.5 %RH	—
بازه RH کاری	0 – 90 %RH	—

سنسور CO2 Sensirion SCD40 (I2C: 0x62)

اندازه‌گیری غلظت CO2 برای کاربردهای داخلی با پشتیبانی کالیبراسیون خودکار یا دستی:

پارامتر	مقدار	توضیح
بازه اندازه‌گیری CO2	تا 2000 PPM	مناسب محیط‌ های داخلی
حداکثر مقدار قابل‌گزارش	تا 40000 PPM	سقف اندازه‌گیری توسعه‌یافته
دقت CO2	±50 PPM، 5% MV	MV =Measured Value
کالیبراسیون	Automatic / Manual	قابل انتخاب
بازه دمای کاری	-10°C تا 60°C	برای SCD40
بازه RH کاری	0 تا 95% RH	—

مانیتور کیفیت هوا M5Stack SEN55 SCD40 ESP32 S3

پورت‌های حسگر کیت کیفیت هوا M5Stack

فریمور کارخانه و گزینه‌های برنامه‌نویسی

فریمور کارخانه داده‌های سنسورها را روی نمایشگر E‑Ink نشان می‌دهد و امکان ارسال و مشاهدهٔ راه‌دور داده‌ها در پلتفرم ابری M5Stack Ezdata را فراهم می‌کند. توسعه‌دهندگان می‌توانند دستگاه را با محیط‌ های زیر برنامه‌ریزی کنند:

UIFlow2 (محیط برنامه‌نویسی بصری)
Arduino IDE
PlatformIO
ESP‑IDF

وب‌سایت مستندات M5Stack راهنمای شروع به‌کار این کیت، چند آموزش کاربردی و جزئیات فنی بیشتر را ارائه می‌دهد.

برنامه‌نویسی مانیتور کیفیت هوا UIflow-2

طراحی، مکانیک و نصب

بدنه کیت امکان استقرار در سناریوهای گوناگون را می‌دهد: پایهٔ مغناطیسی برای سطوح فلزی، سوراخ‌های LEGO برای یکپارچه‌سازی سریع و چهار گیره رزوه‌دار M3 قابل جداسازی برای نصب ثابت. دکمه‌های اختصاصی Power On، Reset/Power Off، A و B تعامل مستقیم را ساده می‌کنند، و RTC8563 امکان بیدارسازی‌های زمان‌بندی‌شده را فراهم می‌آورد. وجود Passive buzzer نیز برای اعلان‌های ساده مفید است.

اتصالات و شبکه

اتصال بی‌سیم شامل 2.4GHz Wi‑Fi 4 با پهنای باند 20 و 40MHz (IEEE 802.11 b/g/n) و Bluetooth 5.0 LE + Mesh با نرخ‌های 125K/500K/1M/2Mbps و پشتیبانی برد بلند است. طراحی آنتن سه‌بعدی 2.4GHz در نسخه v1.1 بهبود یافته تا پایداری ارتباط بهتری در محیط‌های داخلی فراهم شود.

پورت USB‑C برای تغذیه و برنامه‌ریزی و کانکتور چهارپین Grove با سوئیچینگ 5V در نظر گرفته شده است. تغذیه از طریق USB‑C یا Grove انجام می‌شود و باتری داخلی 3.7V/600mAh، جابجایی و استقرار آزاد از کابل را ممکن می‌سازد.