第1步：傳感器芯片 - RPi配置

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

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號碼。在本PDF中，我使用的是中間的（白色背景，在鍵中標記為“位置”）。

在你的Pi上，運行 sudo raspi-config 。在“接口選項”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，但為了以防萬一，使用 apt-get 來安裝 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（任何會做）

Gnd →Pi接地（任何會做）

1v8 未連接

打開Pi電源并檢查是否檢測到SGP30。運行 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！讓我們試著談?wù)勥@件事。

第2步：傳感器芯片 - 腳本

現(xiàn)在連接并檢測到傳感器芯片，讓我們測試一下。

從Github下拉SGP30 RPi庫：

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

將目錄更改為克隆的倉庫：

$ cd sgp30

運行演示腳本：

$ 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)問題。

使用SMBus的

ImportError ：未安裝SMBus。運行 apt-get install python-smbus。

第3步：演講者

Raspberry Pi Zero沒有專用音頻輸出，因此我們將使用PWM引腳來模擬它。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)過時了。還有一些小的調(diào)整，主要是因為使用單聲道音頻。

Raspberry Pi設(shè)置

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

dtoverlay=pwm

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

您也可以跳過Adafruit指南中的低通濾波器，除非您有冒險精神。沒有它我們從Pi得到了不錯的音頻。

運行`sudo raspi-config`，在“Audio”下，強制輸出超過3.5mm（耳機）插孔。這將確保即使連接HDMI電纜，揚聲器仍然可以工作。

重新啟動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)格表說如果我們沒有差分輸出（我們沒有），我們應(yīng)該接地音頻。所以布線是這樣的：

放大器A + →Pi引腳12（這是 pwm 疊加使用的PWM音頻引腳默認）

放大器A - →Pi接地（任何會做）

放大器輸入→Pi 5v（任何會做）

Amp Gnd →Pi接地（任何會做）

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

將放大器輸出端子連接到揚聲器，然后重新啟動Pi。

測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：

運行 alsamixer 并將音量調(diào)高。

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

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

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

請記住，揚聲器最終會放在一個盒子里，所以你可能希望它盡可能大。

故障排除

如果您無法讓揚聲器播放任何內(nèi)容，請檢查接線，并確保在調(diào)整 config.txt 后重新啟動。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。如果沒有，請嘗試運行 gpio -g mode 18 alt5 。這應(yīng)該是設(shè)備覆蓋的默認設(shè)置，但值得一試。

步驟4：燈光

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

Blinkt被設(shè)計為盾牌，但這對我們沒有好處;我們想要很多這些針腳。事實證明，從檢查引腳排列，Blinkt實際上只使用了4個引腳。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庫而無需更改。

連接Blinkt

連接以下引腳：

Blinkt pin 2 →Pi 5v（任何會做）

Blinkt pin 4 →Pi ground（任何人都會這樣做）

Blinkt pin 16 →Pi pin 16

Blinkt pin 18 →Pi pin 18

所有其他Blinkt引腳可以不連接

測試

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

運行 python 并嘗試一個簡單的燈光演示，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盜版徽標放在頂部，則需要在標題的左側(cè)放置引腳（參見照片）。

第5步：軟件 - Google表格設(shè)置

每隔幾秒鐘，代碼會將空氣質(zhì)量讀數(shù)記錄到Google電子表格中。我們正在使用gspread庫。授予對Google表格的gspread訪問權(quán)限有點復(fù)雜，他們的指南有點過時了。請按照以下步驟操作：

轉(zhuǎn)到Google Cloud Resource Manager。您可能必須注冊Google開發(fā)人員計劃才能訪問此計劃。

點擊頂部的“創(chuàng)建項目”按鈕，隨意填寫詳細信息。

在下一頁的“API”面板中，選擇“轉(zhuǎn)到API概述”。

在該頁面上，點擊頂部的“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;我們接下來會處理。

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)帳戶密鑰”。當需要對Sheet進行更改時，這將創(chuàng)建一個“用戶”，我們的腳本將充當該用戶。

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

確保在“密鑰類型”部分中選擇“JSON”并點擊“創(chuàng)建”。 JSON憑證文件將自動下載。保持安全，不要在任何地方發(fā)布！它等同于密碼（雖然它只能訪問您授予它訪問權(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)帳戶用戶的完整用戶名。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)用戶帳戶的電子郵件地址。它應(yīng)該是“username@appname.12345.iam.gserviceaccount.com”形式的東西。 （請注意，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服務(wù)用戶的訪問權(quán)限。我們會這樣做：

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列標題（將有三個：時間戳，CO2（ppm）和VOCs（ppb））。

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

記下電子表格網(wǎng)址中非常長的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！

安裝一些依賴項：

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

$ pip install pydub oauth2client gspread

克隆存儲庫：

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

轉(zhuǎn)換到新的 planter 目錄：

$ cd planter

將SGP30驅(qū)動程序復(fù)制到 planter 目錄。如果您以前克隆過它，那應(yīng)該類似于。..。..

$ 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?。┎⑵浞湃?planter 目錄中。

在您喜歡的編輯器中，打開“planter.py”文件。

在初始化GoogleSheetsLogger的第22行附近，將長串數(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！運行 。/planter.py 以完成整個過程。如果空氣質(zhì)量良好，前幾秒鐘前LED將以輕松的藍色“呼吸”。如果不好，揚聲器會發(fā)出咳嗽聲，燈光會同步發(fā)出紅色脈沖。

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

第7步：案例

我們用激光切割機制作外殼為種植者。我們設(shè)計了兩個部件：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PDF，你可以看到我們在畫板之外使用的設(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個面板選項 - 兩個帶有非常大的格柵用于燈的小孔和第三個帶有較大圓圈的孔，Blinkt上每個LED一個。

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。徹底測試密封用水填充套管，讓它靜置一段時間，然后在外面尋找水滴。根據(jù)需要重新開始直到你滿意為止。

切割后，我們?nèi)玖四绢^并涂上了巴西棕櫚樹基于蠟的輕質(zhì)防水。盒子應(yīng)以相當明顯的方式裝配在一起。后面有四個孔的面，下面的孔是SGP30芯片穿過（上下顛倒）。兩個小塊在上面PDF的右側(cè)是芯片頂部的小蓋子。沒有孔的部分是“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

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

關(guān)于從哪里開始的想法：

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的準確度

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

盡可能多的陽光。