Speleologia un multisensore per l'aria con Arduino

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Un nostro lettore con l’hobby della speleologia ci ha presentato un simpatico progetto basato su Arduino per il controllo dell’atmosfera.

Valentino è un nostro lettore, maker, riparatore con l’hobby della speleologia. Uno dei principali rischi quando si scende negli oscuri meandri del nostro pianeta è quello di imbattersi in sacche di gas nocivo. Con questo apparecchio tascabile Valentino ha risolto il problema.

Setup

1. **Display TFT ST7735

– Pin RST del display TFT collegato al pin 8 dell’Arduino.

– Pin CS del display TFT collegato al pin 10 dell’Arduino.

– Pin DC del display TFT collegato al pin 9 dell’Arduino.

– Pin VCC del display TFT collegato alla tensione di alimentazione dell’Arduino (solitamente 5V).

– Pin GND del display TFT collegato al pin GND dell’Arduino.

2. **Sensore CCS811**:

– Pin SDA del sensore CCS811 collegato al pin SDA dell’Arduino (solitamente pin A4).

– Pin SCL del sensore CCS811 collegato al pin SCL dell’Arduino (solitamente pin A5).

– Pin WAK del sensore CCS811 collegato ad un pin digitale dell’Arduino (utilizzato per il wake-up).

– Pin RST del sensore CCS811 collegato ad un pin digitale dell’Arduino (solitamente pin 7).

– Pin VCC del sensore CCS811 collegato alla tensione di alimentazione dell’Arduino (solitamente 3.3V).

– Pin GND del sensore CCS811 collegato al pin GND dell’Arduino.

3. **Sensore DHT11**:

– Pin di segnale del sensore DHT11 collegato al pin 2 dell’Arduino (definito come DHTPIN nel codice).

– Pin VCC del sensore DHT11 collegato alla tensione di alimentazione dell’Arduino (solitamente 5V).

– Pin GND del sensore DHT11 collegato al pin GND dell’Arduino.

4. **Buzzer**:

– Pin positivo del buzzer collegato al pin 3 dell’Arduino (definito come buzzerPin nel codice).

– Pin negativo del buzzer collegato al pin GND dell’Arduino.

5. **Sensori di Gas (CO, NH3, NO2)**:

– I pin analogici A0, A1 e A2 dell’Arduino collegati rispettivamente ai pin di uscita dei sensori di gas per CO, NH3 e NO2.

– Pin VCC dei sensori di gas collegato alla tensione di alimentazione dell’Arduino (solitamente 5V).

– Pin GND dei sensori di gas collegato al pin GND dell’Arduino.

In più il sistema è collegato ad un scheda di un powerbank con una batteria 3.7 v 4000 mAh slim , alla quale sono stati aggiunti quattro diodi in uscita per poter aggiornare Arduino,e un interruttore al positivo per accendere e spegnere l’apparecchio.

Codice

#include <Adafruit_ST7735.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <SPI.h>
#include <EEPROM.h>
#include "Adafruit_CCS811.h"
#include <Buzzer.h>

Adafruit_CCS811 ccs;
const int buzzerPin = 3;
#include "DHT.h"
#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

#define TFT_RST 8
#define TFT_CS 10
#define TFT_DC 9

Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

unsigned long tempo;
unsigned long tempoattesa = 500;
const float S_analog = 1023.0;
int co, nh3, co2, tvoc;
float no2;

void setup() {
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Avvio CCS811");

  ccs.begin();
  while (!ccs.available()) {
    Serial.print(".");
    delay(1000);
  }

  Serial.println("CCS811 Pronto!");

  dht.begin();

  tft.initR(INITR_BLACKTAB);
  tft.fillScreen(ST7735_BLACK);

  tft.setTextColor(ST7735_GREEN, ST7735_BLACK);
  tft.setTextSize(2);
  tft.setCursor(23, 0);
  tft.print("G.S.G.T. ");

  tft.setTextSize(1);
  tft.drawFastHLine(0, 15, tft.width(), ST7735_WHITE);
  tft.setTextColor(ST7735_RED, ST7735_BLACK);
  tft.setTextSize(2);
  tft.setCursor(2, 18);
  tft.print("CO2");

  tft.setTextSize(1);
  tft.drawFastHLine(0, 34, tft.width(), ST7735_WHITE);
  tft.setTextColor(ST7735_YELLOW, ST7735_BLACK);
  tft.setCursor(2, 37);
  tft.setTextSize(2);
  tft.print("CO");

  tft.setTextSize(1);
  tft.drawFastHLine(0, 54, tft.width(), ST7735_WHITE);
  tft.setTextColor(ST7735_GREEN, ST7735_BLACK);
  tft.setCursor(2, 57);
  tft.setTextSize(2);
  tft.print("NH3");

  tft.setTextSize(1);
  tft.drawFastHLine(0, 74, tft.width(), ST7735_WHITE);
  tft.setTextColor(ST7735_BLUE, ST7735_BLACK);
  tft.setCursor(2, 77);
  tft.setTextSize(2);
  tft.print("NO2");

  tft.setTextSize(1);
  tft.drawFastHLine(0, 94, tft.width(), ST7735_WHITE);
  tft.setTextColor(ST7735_CYAN, ST7735_BLACK);
  tft.setCursor(2, 98);
  tft.setTextSize(2);
  tft.print("TVOC");

  tft.setTextSize(1);
  tft.drawFastHLine(0, 114, tft.width(), ST7735_WHITE);
  tft.setTextColor(ST7735_RED, ST7735_BLACK);
  tft.setCursor(2, 124);
  tft.print("TEMP");

  tft.setTextColor(ST7735_CYAN, ST7735_BLACK);
  tft.drawFastHLine(0, 136, tft.width(), ST7735_WHITE);
  tft.setCursor(2, 144);
  tft.print("UMID");
  tft.setTextSize(2);
  tft.drawFastHLine(0, 159, tft.width(), ST7735_WHITE);
}

void loop() {
  ccs.readData();

  co2 = ccs.geteCO2();
  tvoc = ccs.getTVOC();

  int co = map(analogRead(A0), 0, S_analog, 1, 1000);
  int nh3 = map(analogRead(A1), 0, S_analog, 1, 500);
  int no2 = (map(analogRead(A2), 0, S_analog, 5, 1000)) / 100.0;

  Serial.print("CO2: ");
  Serial.print(co2);
  Serial.print(" ppm \tTVOC: ");
  Serial.print(tvoc);
  Serial.println(" ppb");
  Serial.print("CO: ");
  Serial.print(co);
  Serial.print(" ppm\t");
  Serial.print("NH3: ");
  Serial.print(nh3);
  Serial.print("ppm\t");
  Serial.print("NO2: ");
  Serial.print(no2);
  Serial.println("ppm");

  char _buffer[8];

  int humi = dht.readHumidity();
  int temp = dht.readTemperature();

  tft.setTextSize(2);
  if (temp < 0)  // if temperature < 0
    sprintf(_buffer, "-%02u.%02u", (int)abs(temp), (int)(abs(temp) * 100) % 100);
  else  // temperature >= 0
    sprintf(_buffer, " %02u.%02u", (int)temp, (int)(temp * 100) % 100);
  tft.setTextColor(ST7735_YELLOW, ST7735_BLACK);  // set text color to yellow and black background
  tft.setCursor(28, 120);
  tft.print(_buffer);
  tft.drawCircle(102, 120, 2, ST7735_YELLOW);  // print degree symbol ( ° )
  tft.setCursor(112, 120);
  tft.print("C");

  sprintf(_buffer, "%02u.%02u %%", (int)humi, (int)(humi * 100) % 100);
  tft.setTextColor(ST7735_MAGENTA, ST7735_BLACK);  // set text color to magenta and black background
  tft.setCursor(40, 142);
  tft.print(_buffer);
  tft.setTextSize(1);

  alarm();

  tft.setTextSize(1);
  tft.setCursor(70, 20);
  tft.setTextColor(ST7735_WHITE, ST7735_BLACK);
  tft.print(co2);
  tft.print("");
  tft.print("ppm");

  tft.setCursor(70, 39);
  tft.setTextColor(ST7735_WHITE, ST7735_BLACK);
  tft.print(co);
  tft.print("");
  tft.print("ppm");

  tft.setCursor(70, 59);
  tft.setTextColor(ST7735_WHITE, ST7735_BLACK);
  tft.print(nh3);
  tft.print("");
  tft.print("ppm");

  tft.setCursor(70, 79);
  tft.setTextColor(ST7735_WHITE, ST7735_BLACK);
  tft.print(no2);
  tft.print("");
  tft.print("ppm");

  tft.setCursor(70, 100);
  tft.setTextColor(ST7735_WHITE, ST7735_BLACK);
  tft.print(tvoc);
  tft.print("");
  tft.print("ppb");
}

void alarm() {
  if (co2 >= 1400) {
    buzzer_on();
  }
  if (co >= 15) {
    buzzer_on();
  }

  if (no2 >= 1) {
    buzzer_on();
  }

  if (nh3 >= 25) {
    buzzer_on();
  }

  if (tvoc >= 750) {
    buzzer_on();
  }
}

// Funzione per attivare il buzzer
void buzzer_on() {
  digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
  delay(30);
  digitalWrite(buzzerPin, LOW);
  delay(30);
}

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#include <Adafruit_ST7735.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <SPI.h>

#include <EEPROM.h>

#include "Adafruit_CCS811.h"

#include <Buzzer.h>

Adafruit_CCS811 ccs;

const int buzzerPin = 3;

#include "DHT.h"

#define DHTPIN 2

#define DHTTYPE DHT11

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

#define TFT_RST 8

#define TFT_CS 10

#define TFT_DC 9

Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

unsigned long tempo;

unsigned long tempoattesa = 500;

const float S_analog = 1023.0;

int co, nh3, co2, tvoc;

float no2;

void setup() {

pinMode(buzzerPin, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

Serial.println("Avvio CCS811");

ccs.begin();

while (!ccs.available()) {

Serial.print(".");

delay(1000);

}

Serial.println("CCS811 Pronto!");

dht.begin();

tft.initR(INITR_BLACKTAB);

tft.fillScreen(ST7735_BLACK);

tft.setTextColor(ST7735_GREEN, ST7735_BLACK);

tft.setTextSize(2);

tft.setCursor(23, 0);

tft.print("G.S.G.T. ");

tft.setTextSize(1);

tft.drawFastHLine(0, 15, tft.width(), ST7735_WHITE);

tft.setTextColor(ST7735_RED, ST7735_BLACK);

tft.setTextSize(2);

tft.setCursor(2, 18);

tft.print("CO2");

tft.setTextSize(1);

tft.drawFastHLine(0, 34, tft.width(), ST7735_WHITE);

tft.setTextColor(ST7735_YELLOW, ST7735_BLACK);

tft.setCursor(2, 37);

tft.setTextSize(2);

tft.print("CO");

tft.setTextSize(1);

tft.drawFastHLine(0, 54, tft.width(), ST7735_WHITE);

tft.setTextColor(ST7735_GREEN, ST7735_BLACK);

tft.setCursor(2, 57);

tft.setTextSize(2);

tft.print("NH3");

tft.setTextSize(1);

tft.drawFastHLine(0, 74, tft.width(), ST7735_WHITE);

tft.setTextColor(ST7735_BLUE, ST7735_BLACK);

tft.setCursor(2, 77);

tft.setTextSize(2);

tft.print("NO2");

tft.setTextSize(1);

tft.drawFastHLine(0, 94, tft.width(), ST7735_WHITE);

tft.setTextColor(ST7735_CYAN, ST7735_BLACK);

tft.setCursor(2, 98);

tft.setTextSize(2);

tft.print("TVOC");

tft.setTextSize(1);

tft.drawFastHLine(0, 114, tft.width(), ST7735_WHITE);

tft.setTextColor(ST7735_RED, ST7735_BLACK);

tft.setCursor(2, 124);

tft.print("TEMP");

tft.setTextColor(ST7735_CYAN, ST7735_BLACK);

tft.drawFastHLine(0, 136, tft.width(), ST7735_WHITE);

tft.setCursor(2, 144);

tft.print("UMID");

tft.setTextSize(2);

tft.drawFastHLine(0, 159, tft.width(), ST7735_WHITE);

}

void loop() {

ccs.readData();

co2 = ccs.geteCO2();

tvoc = ccs.getTVOC();

int co = map(analogRead(A0), 0, S_analog, 1, 1000);

int nh3 = map(analogRead(A1), 0, S_analog, 1, 500);

int no2 = (map(analogRead(A2), 0, S_analog, 5, 1000)) / 100.0;

Serial.print("CO2: ");

Serial.print(co2);

Serial.print(" ppm \tTVOC: ");

Serial.print(tvoc);

Serial.println(" ppb");

Serial.print("CO: ");

Serial.print(co);

Serial.print(" ppm\t");

Serial.print("NH3: ");

Serial.print(nh3);

Serial.print("ppm\t");

Serial.print("NO2: ");

Serial.print(no2);

Serial.println("ppm");

char _buffer[8];

int humi = dht.readHumidity();

int temp = dht.readTemperature();

tft.setTextSize(2);

if (temp < 0) // if temperature < 0

sprintf(_buffer, "-%02u.%02u", (int)abs(temp), (int)(abs(temp) * 100) % 100);

else // temperature >= 0

sprintf(_buffer, " %02u.%02u", (int)temp, (int)(temp * 100) % 100);

tft.setTextColor(ST7735_YELLOW, ST7735_BLACK); // set text color to yellow and black background

tft.setCursor(28, 120);

tft.print(_buffer);

tft.drawCircle(102, 120, 2, ST7735_YELLOW); // print degree symbol ( ° )

tft.setCursor(112, 120);

tft.print("C");

sprintf(_buffer, "%02u.%02u %%", (int)humi, (int)(humi * 100) % 100);

tft.setTextColor(ST7735_MAGENTA, ST7735_BLACK); // set text color to magenta and black background

tft.setCursor(40, 142);

tft.print(_buffer);

tft.setTextSize(1);

alarm();

tft.setTextSize(1);

tft.setCursor(70, 20);