第1步：傳感器芯片 - RPi配置

我們將在該項(xiàng)目中使用SGP30 CO2和VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）傳感器。它講的是I2C，它在Raspberry Pi上相對(duì)容易使用。 Adafruit的Arduino和CircuitPython板已有預(yù)先存在的庫(kù)，但我找不到Pi的庫(kù)，所以我自己寫(xiě)了。

將傳感器連接到Pi

首先，我們讓Pi設(shè)置為I2C。

在本指南中，我引用 物理Pi引腳數(shù) ，不 Broadcom或GPIO號(hào)碼。在本PDF中，我使用的是中間的（白色背景，在鍵中標(biāo)記為“位置”）。

在你的Pi上，運(yùn)行 sudo raspi-config 。在“接口選項(xiàng)”下，找到并啟用“I2C”。

在Raspbian的最新版本中，我們需要的軟件已經(jīng)安裝，但為了以防萬(wàn)一，使用 apt-get 來(lái)安裝 python-smbus 和 i2c-tools：

$ sudo apt-get update

$ sudo apt-get install python-smbus i2c-tools

關(guān)閉pi并連接SGP30突破端的引腳，如下所示：

SCL →Pi pin 5

SDA →Pi pin 3

Vin →Pi 5v（任何會(huì)做）

Gnd →Pi接地（任何會(huì)做）

1v8 未連接

打開(kāi)Pi電源并檢查是否檢測(cè)到SGP30。運(yùn)行 i2cdetect -y 1 并查找地址為0x58的設(shè)備。 （注意，在其他一些Pis上，你想要 i2cdetect -y 0 ，顯然）。

就是這樣！讓我們?cè)囍務(wù)勥@件事。

第2步：傳感器芯片 - 腳本

現(xiàn)在連接并檢測(cè)到傳感器芯片，讓我們測(cè)試一下。

從Github下拉SGP30 RPi庫(kù)：

$ git clone https://github.com/misterfifths/sgp30.git

將目錄更改為克隆的倉(cāng)庫(kù)：

$ cd sgp30

運(yùn)行演示腳本：

$ python demo.py

SGP30需要大約15秒才能預(yù)熱，所以希望看到“熱身。..。..“一會(huì)兒。最終你應(yīng)該看到如上圖所示的輸出。

疑難解答

IOError ：檢查與突破的連接板。這通常意味著I2C連接出現(xiàn)問(wèn)題。

使用SMBus的

ImportError ：未安裝SMBus。運(yùn)行 apt-get install python-smbus。

第3步：演講者

Raspberry Pi Zero沒(méi)有專(zhuān)用音頻輸出，因此我們將使用PWM引腳來(lái)模擬它。我們將遵循Adafruit的本指南中的一些內(nèi)容，不幸的是，這些內(nèi)容已經(jīng)過(guò)時(shí)了。還有一些小的調(diào)整，主要是因?yàn)槭褂脝温暤酪纛l。

Raspberry Pi設(shè)置

啟用PWM音頻的設(shè)備樹(shù)覆蓋，記錄在這里。在您喜歡的編輯器中以root身份打開(kāi)/boot/config.txt ，并在最后添加此行：

dtoverlay=pwm

您可以跳過(guò)此步驟Adafruit將PWM引腳設(shè)置為Alt-5模式的指南;對(duì)于設(shè)備樹(shù)覆蓋，這似乎是不必要的。

您也可以跳過(guò)Adafruit指南中的低通濾波器，除非您有冒險(xiǎn)精神。沒(méi)有它我們從Pi得到了不錯(cuò)的音頻。

運(yùn)行`sudo raspi-config`，在“Audio”下，強(qiáng)制輸出超過(guò)3.5mm（耳機(jī)）插孔。這將確保即使連接HDMI電纜，揚(yáng)聲器仍然可以工作。

重新啟動(dòng)Pi。

連接放大器

現(xiàn)在已將Pi設(shè)置為PWM音頻，我們需要連接放大器。規(guī)格表說(shuō)如果我們沒(méi)有差分輸出（我們沒(méi)有），我們應(yīng)該接地音頻。所以布線(xiàn)是這樣的：

放大器A + →Pi引腳12（這是 pwm 疊加使用的PWM音頻引腳默認(rèn)）

放大器A - →Pi接地（任何會(huì)做）

放大器輸入→Pi 5v（任何會(huì)做）

Amp Gnd →Pi接地（任何會(huì)做）

Amp SD 未連接（這是關(guān)機(jī)引腳 - 可以很有趣，但不是必需的）

將放大器輸出端子連接到揚(yáng)聲器，然后重新啟動(dòng)Pi。

測(cè)試音頻并最大限度地減少靜電

由于我們使用PWM偽裝音頻輸出，因此波形非常嘈雜。以下是我們?nèi)绾螐腜i獲得合適的音頻：

運(yùn)行 alsamixer 并將音量調(diào)高。

使用 aplay 播放聲音。你應(yīng)該聽(tīng)到聲音，之后可能會(huì)聽(tīng)到很多靜電。

使用小螺絲刀調(diào)節(jié)放大器板上的電位計(jì)。如果您聽(tīng)到靜電，請(qǐng)將其關(guān)閉只是，直到您不再使用它為止。如果您什么也聽(tīng)不到，請(qǐng)將其翻轉(zhuǎn)直至聽(tīng)到靜電，然后再向下聽(tīng)。

再次運(yùn)行 aplay ，看看它是如何發(fā)聲的。即使低于靜態(tài)限制，我們也會(huì)在音頻文件的響亮點(diǎn)上發(fā)出嘶啞的聲音。根據(jù)需要調(diào)整電位計(jì)。

請(qǐng)記住，揚(yáng)聲器最終會(huì)放在一個(gè)盒子里，所以你可能希望它盡可能大。

故障排除

如果您無(wú)法讓揚(yáng)聲器播放任何內(nèi)容，請(qǐng)檢查接線(xiàn)，并確保在調(diào)整 config.txt 后重新啟動(dòng)。還要檢查 gpio readall 的輸出：您應(yīng)該看到物理引腳12處于模式ALT5。如果沒(méi)有，請(qǐng)嘗試運(yùn)行 gpio -g mode 18 alt5 。這應(yīng)該是設(shè)備覆蓋的默認(rèn)設(shè)置，但值得一試。

步驟4：燈光

用于呼吸和咳嗽動(dòng)畫(huà)，我們需要一些燈！我碰巧有一個(gè)Pimoroni Blinkt！方便，但你可以很容易地使用一條NeoPixels。

Blinkt被設(shè)計(jì)為盾牌，但這對(duì)我們沒(méi)有好處;我們想要很多這些針腳。事實(shí)證明，從檢查引腳排列，Blinkt實(shí)際上只使用了4個(gè)引腳。因此，我們只需將這些內(nèi)容直接連接到Pi，這樣我們就可以使用Python庫(kù)而無(wú)需更改。

連接Blinkt

連接以下引腳：

Blinkt pin 2 →Pi 5v（任何會(huì)做）

Blinkt pin 4 →Pi ground（任何人都會(huì)這樣做）

Blinkt pin 16 →Pi pin 16

Blinkt pin 18 →Pi pin 18

所有其他Blinkt引腳可以不連接

測(cè)試

啟動(dòng)Pi并安裝Blinkt帶有 sudo的Python庫(kù)apt-get install python-blinkt

運(yùn)行 python 并嘗試一個(gè)簡(jiǎn)單的燈光演示，也許是這樣的：

import blinkt

blinkt.set_clear_on_exit（）

blinkt.set_all（128， 50， 50）

blinkt.show（）

# admire for a few seconds

# hit ctrl+d to exit

疑難解答

男人，Blinkt pinout實(shí)在令人困惑。確保你的方向正確（注意圓角）。在我們的模型中，如果您將Pimoroni盜版徽標(biāo)放在頂部，則需要在標(biāo)題的左側(cè)放置引腳（參見(jiàn)照片）。

第5步：軟件 - Google表格設(shè)置

每隔幾秒鐘，代碼會(huì)將空氣質(zhì)量讀數(shù)記錄到Google電子表格中。我們正在使用gspread庫(kù)。授予對(duì)Google表格的gspread訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限有點(diǎn)復(fù)雜，他們的指南有點(diǎn)過(guò)時(shí)了。請(qǐng)按照以下步驟操作：

轉(zhuǎn)到Google Cloud Resource Manager。您可能必須注冊(cè)Google開(kāi)發(fā)人員計(jì)劃才能訪(fǎng)問(wèn)此計(jì)劃。

點(diǎn)擊頂部的“創(chuàng)建項(xiàng)目”按鈕，隨意填寫(xiě)詳細(xì)信息。

在下一頁(yè)的“API”面板中，選擇“轉(zhuǎn)到API概述”。

在該頁(yè)面上，點(diǎn)擊頂部的“啟用API和服務(wù)”。

搜索并啟用Google Drive API和Google表格API。不要擔(dān)心有關(guān)憑據(jù)的警告;我們接下來(lái)會(huì)處理。

返回API Dashboard并從左側(cè)列表中選擇“Credentials”。

下拉“創(chuàng)建憑據(jù)”按鈕并選擇“服務(wù)帳戶(hù)密鑰”。當(dāng)需要對(duì)Sheet進(jìn)行更改時(shí)，這將創(chuàng)建一個(gè)“用戶(hù)”，我們的腳本將充當(dāng)該用戶(hù)。

在下一頁(yè)上，為帳戶(hù)指定一個(gè)名稱(chēng)（任何將要執(zhí)行的操作），并從“角色”下拉列表的“服務(wù)帳戶(hù)”部分為其指定“服務(wù)帳戶(hù)用戶(hù)”角色。

確保在“密鑰類(lèi)型”部分中選擇“JSON”并點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。 JSON憑證文件將自動(dòng)下載。保持安全，不要在任何地方發(fā)布！它等同于密碼（雖然它只能訪(fǎng)問(wèn)您授予它訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限的密碼，但它仍然是最安全的）。

最后，我們需要找到服務(wù)帳戶(hù)用戶(hù)的完整用戶(hù)名。選擇左上方的漢堡菜單，然后選擇“IAM＆admin”，然后選擇“IAM”，轉(zhuǎn)到“IAM”儀表板。記下服務(wù)用戶(hù)帳戶(hù)的電子郵件地址。它應(yīng)該是“username@appname.12345.iam.gserviceaccount.com”形式的東西。 （請(qǐng)注意，這也在我們之前下載的JSON文件中，如果您只是想從那里抓取它。）

好的，這很令人筋疲力盡。最后一步是為數(shù)據(jù)記錄制作電子表格并授予對(duì)服務(wù)用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限。我們會(huì)這樣做：

制作新的Google表格。不需要任何特別的東西。您可能想要制作一個(gè)列標(biāo)題（將有三個(gè)：時(shí)間戳，CO2（ppm）和VOCs（ppb））。

授予我們之前制作的服務(wù)帳戶(hù)用戶(hù)的編輯權(quán)限。在右上角，選擇“共享”，粘貼服務(wù)用戶(hù)的電子郵件地址，下拉鉛筆按鈕并選擇“可以編輯”。點(diǎn)擊“發(fā)送”，你應(yīng)該好好去！

記下電子表格網(wǎng)址中非常長(zhǎng)的ID部分（/spreadsheets/d/和/edit 之間的部分）。我們需要在下一步配置gspread。

第6步：軟件 - 現(xiàn)在全部在一起

好吧，讓我們下拉并配置完全可以使用的軟件！

安裝一些依賴(lài)項(xiàng)：

$ sudo apt-get install python-pip python-pyaudio

$ pip install pydub oauth2client gspread

克隆存儲(chǔ)庫(kù)：

$ git clone https://github.com/misterfifths/planter.git

轉(zhuǎn)換到新的 planter 目錄：

$ cd planter

將SGP30驅(qū)動(dòng)程序復(fù)制到 planter 目錄。如果您以前克隆過(guò)它，那應(yīng)該類(lèi)似于。..。..

$ cp 。./sgp30/sgp30.py 。

將Google表格JSON憑證文件從上一步復(fù)制到種植者目錄，并將其命名為“gsheets-creds.json”。

查找或記錄您喜歡的咳嗽聲（嘗試freesound.org！）并將其放入 planter 目錄中。

在您喜歡的編輯器中，打開(kāi)“planter.py”文件。

在初始化GoogleSheetsLogger的第22行附近，將長(zhǎng)串?dāng)?shù)字和字母替換為您在上一步中創(chuàng)建的工作表的ID。

在第143行附近，更改設(shè)置 cough_filename 的行中的文件名，以匹配您在步驟6中選擇的咳嗽的文件名。

就是這樣！運(yùn)行 。/planter.py 以完成整個(gè)過(guò)程。如果空氣質(zhì)量良好，前幾秒鐘前LED將以輕松的藍(lán)色“呼吸”。如果不好，揚(yáng)聲器會(huì)發(fā)出咳嗽聲，燈光會(huì)同步發(fā)出紅色脈沖。

在代碼中逛逛并改變一些東西 - 時(shí)間，“好”和“壞”的空氣質(zhì)量閾值，顏色等

第7步：案例

我們用激光切割機(jī)制作外殼為種植者。我們?cè)O(shè)計(jì)了兩個(gè)部件：木制外箱，帶電子設(shè)備的隱藏隔間和傳感器伸出的孔，以及用于工廠(chǎng)的防水丙烯酸套管。

兩件式的PDF均可在這里找到。盒子的骨架是使用激光切割器Ruby Gem構(gòu)建的（如果你用Illustrator打開(kāi)PDF，你可以看到我們?cè)诋?huà)板之外使用的設(shè)置）。我們使用了1/8“厚的木材;如果你使用不同的厚度，或者如果你的激光切割機(jī)的切口與我們的切口明顯不同，你將需要調(diào)整盒子.PDF包括3個(gè)面板選項(xiàng) - 兩個(gè)帶有非常大的格柵用于燈的小孔和第三個(gè)帶有較大圓圈的孔，Blinkt上每個(gè)LED一個(gè)。

為了防水丙烯酸，我們用硅膠粘合劑密封它，我們讓它在一夜之間固化。徹底測(cè)試密封用水填充套管，讓它靜置一段時(shí)間，然后在外面尋找水滴。根據(jù)需要重新開(kāi)始直到你滿(mǎn)意為止。

切割后，我們?nèi)玖四绢^并涂上了巴西棕櫚樹(shù)基于蠟的輕質(zhì)防水。盒子應(yīng)以相當(dāng)明顯的方式裝配在一起。后面有四個(gè)孔的面，下面的孔是SGP30芯片穿過(guò)（上下顛倒）。兩個(gè)小塊在上面PDF的右側(cè)是芯片頂部的小蓋子。沒(méi)有孔的部分是“架子”帽子安裝在盒子三面的插槽中，為播種機(jī)套筒和電子設(shè)備的分離提供支撐。

步驟8：將所有內(nèi)容和后續(xù)步驟拼湊起來(lái)

現(xiàn)在一切都在運(yùn)行，現(xiàn)在是時(shí)候把它全部塞進(jìn)去了。我們這里沒(méi)有任何好的建議。我們確實(shí)使用半尺寸面包板的電源導(dǎo)軌為所有組件提供了一個(gè)電源和接地源，但是我們只是把東西塞進(jìn)去并用一點(diǎn)熱膠和膠帶固定。

關(guān)于從哪里開(kāi)始的想法：

添加土壤濕度傳感器，或植物健康的其他傳感器（根電容，葉子顏色等）

在你的推文上

添加溫度和濕度傳感器以提高SGP30的準(zhǔn)確度

添加輪子和光電傳感器以使工廠(chǎng)停留在空氣質(zhì)量不佳的情況下老板或城市或EPA

盡可能多的陽(yáng)光。