先来两张完成的图镇楼

斜着来一张

斜照
斜照

正面再来一张

正面照
正面照

起源

我是一名面向google的码农,曾经想改变世界,后来发现为了生存,在城市里打拼,世界没改变,只博得一个租来的鸽子笼。后来有一天,被北方雾霾的恐惧支配之后,我买了一台空气净化器,虽说可以看得到PM2.5,但除了PM2.5,空气中其他的污染物什么情况,我并不清楚。什么某某品牌车主车内苯超标得病;某某租房平台,租给租客的房子甲醛超标,导致其得病的消息非常多。

想想,我也有家人,有的刚提新车,有的刚装修新房,有的公司搬刚装修的新址,大家知道空气中我们吸入的是一些什么东西吗?于是我在淘宝搜了一下TVOC传感器,结果如下:

某宝TVOC传感器
某宝TVOC传感器

发现稍微好点的,大都300元左右左右,并且这种检测模式吧,我也不可能上班天天哪个这玩意儿按呀?我便有了一个念头。

需求

我希望自己做一个检测仪出来,它能满足一下条件:

  • 能够直观反映空气中苯、甲醛等有害物质的含量,保证结果具备可参考的价值。
  • 体积足够的小巧,不能说有多高的颜值,起码不像淘宝上搜到的,都是一大坨吧,摆放在桌上起码得不占地方吧。
  • 即插即用。放办公桌,放家里,放车上,总之插上电,稍作等待,即可看到实时传感器芯片测得的读数。工作之余、开车休息之余瞟一眼,就知道当前空气的状况。
  • 价格足够低,保证能把成本压缩在几十元的范围内。

为什么是TVOC

维基百科: 挥发性有机物(英语:Volatile Organic Compounds,首字母缩略字:VOCs),有时也用TVOC来表示( 英语:Total Volatile Organic Compound )。

实际上,TVOC,就指的是空气中所有挥发性有机物的总量,那什么是挥发性有机物呢?常见的笨、甲醛等,都属于挥发性有机物。我不可能想起来苯,就去买个苯的检测仪,想起来甲醛,就去买个甲醛的检测仪,当然,不差钱另说。所以用TVOC检测仪,一次性检测一下空气中所有挥发性有机物的含量,也许是对于普通人而言,性价比最高,推断当前空气的质量的方式了。如果TVOC值过高,则说明空气确实有一定的问题,就需要找专业的检测机构做相关的检测了。那么TVOC的标准是多少呢?见下表:

各国TVOC标准
各国TVOC标准

甲醛之类的有害物质怎么去除

想到去甲醛,首先想到的肯定是活性炭,空气净化器。实际上不同于PM2.5,可以使用带HEPA滤网的空气净化器吸附。甲醛这类有害物质挥发性极强,非常可悲的是,活性炭以及带活性炭的空气净化器,确实可以吸附(是吸附、不是去除)空气中的甲醛,但吸附一段时间后,气温一高,活性炭中的甲醛又挥发出去了。

面对甲醛这类有害物质,个人建议,最好的方式就是开窗通风,养一些绿植吧,当然,不差钱可以考虑新风系统。对啦,经常监测室内的有害物质含量,以防生活在毒气室里。

芯片选型

传感器芯片

由于限定了我想做的这款传感器的价格,总成本在100元之内,翻遍了淘宝,最终确定了一款芯片,ccs811。这款芯片由ams公司出品,虽然不是崇洋媚外,但传感器这种东西还是需要积累的,这样一家老牌的传感器解决方案厂商的芯片,质量应该可是可靠的。

主控芯片

这一点就没啥好说的,直接上STM32,F103用的最熟,C8T6用过,便宜,所以最终选择了STM32F103C8T6。

成本

因为电阻、电容之类的很难计算每个板子的成本,加上快递之类的,这里只是给出一个大致的价格。

1
分类 |价格(元) 
2
CCS811 |50 
3
STM32F103C8T6 |8 
4
OLED显示屏 |13 
5
电阻、LED、电容、usb接口等 |10 
6
PCB打样 |6 
7
亚克力外壳 |2 
8
队友手焊贴片请奶茶(23333) |10 
9
总价 |99

暂时发现的问题

  1. 这款传感器TVOC是测量出来的,但eCO2都是计算出来的,不会非常精准,结果仅供参考。另外,人一吹气,变动较大,变动大的时候,停止呼吸?
  2. 传感器未带风扇,由于空气有流通性,所以想快速检测的时候,张牙舞爪,致命shake一波?
  3. MCU检测到传感器掉线或者异常,会重新初始化传感器,无大碍,但确实这款传感器不是很好用。
  4. 传感器需要预热,通常实际测试,10-20分钟左右(预热时间还是比较长),读数才会稳定。
  5. 没钱做SMT,队友手焊贴片,难受啊,马飞。

最后还想说两句

新车、新房、新家具,作为普通人的我们,很难要求环境改变改变一些什么,能做的也只能是了解我们身处的环境,然后尽可能避免受到更严重的伤害吧。笔者的父母说,以前不知道,夏天新装的房子,还让笔者关着门窗在家里午休,也不知道受了多少伤害。现在笔者长大了,起码不会再让自己的家人,吸着有害的空气,还浑然不知吧!

很庆幸自己大学的专业和结识的小伙伴,允许自己在有一些小想法之后去实现它。自己做的这款TVOC传感器,说复杂不复杂,说简单不简单,本着他好我也好的原则开源出来,但是很难一行一行说代码如何实现的(说不定日后开一个专栏,跟我一起面向搜索引擎做电子设计?),感兴趣的小伙伴可以尝试自己也做一个出来。

目前准备把主控芯片32换成ESP8366,可以用APP查看历史趋势,敬请期待吧。

项目地址:https://github.com/scarleast/airQ-TVOC-sensor