HOLU-kit v2

Sensortechnologie wordt steeds goedkoper en beter. Ook sensoren om kwaliteit van de lucht te meten ontwikkelen zich in rap tempo. Bij Waag hebben we de afgelopen jaren veel onderzoek gedaan naar betaalbare sensortechnologie voor luchtkwaliteit. Dit onderzoek blijft in volle gang. Ook bij Hollandse Luchten zullen we kijken hoever we de kwaliteit van de metingen kunnen oprekken. Dit gebeurt in nauwe samenwerking met het RIVM en de GGD Amsterdam. De expertise van deze instituten is hard nodig om de kalibratie en ijking te kunnen doen.

HoLu-sensorkit v2

De HoLu-sensorkit is een modulaire sensorkit ontwikkeld door Waag om de buitenluchtkwaliteit te meten. Het biedt de mogelijkheid aan inwoners en gemeenschappen om de omgeving beter te begrijpen door bepaalde stoffen in de lucht te meten. De kit is al geprogrammeerd, zodat de gebruiker geen firmware hoeft te installeren. De gegevens worden gevisualiseerd op de kaart op deze website.

De HoLu-sensorkit wordt geleverd in twee versies: Basic HoLu-kit en Extended HoLu-kit. De Basic meet fijnstof, temperatuur en luchtvochtigheid. De Extended heeft naast de sensoren van de Basic ook twee gassensoren voor Stikstofdioxide en Ozon.


HoLu-sensorkits Basic en Extended, van binnen

 


HoLu-sensorkits Basic en Extended, van buiten

 

De HoLu-sensorkit is geen in elkaar gezet product maar wordt geleverd als een doe-het-zelf pakket, de gebruiker zal het complete apparaat moeten monteren volgens de instructies van de handleiding.


HoLu-sensorkit Basic bouwpakket

Sensoren en metingen

Sensor Wat meet het? Datasheet HoLu-sensorkit v2
BME280 Temperatuur (°C)
Relatieve Luchtvochtigheid (%)

link

Basic/Extended
SDS011 PM2.5 en PM10 (μg/m3) link Basic/Extended
NO2-B43F NO2 (ppb) link Extended
OX-B431 O3 (ppb) link Extended

 

 

Waarom meten we temperatuur en luchtvochtigheid?

We hebben besloten om sensoren voor temperatuur- en vochtigheid in de HoLu-sensorkit te integreren, omdat temperatuur en luchtvochtigheid zeer invloedrijke factoren zijn voor het gedrag van de andere sensoren. Bijvoorbeeld: de sensor die fijnstofdeeltjes meet (pm2.5) geeft onzekere gegevens als de relatieve vochtigheid hoger is dan 70%, om dit probleem te verhelpen, meten we de luchtvochtigheid en compenseren we de fijnstof-metingen. Kortgezegd: de fijnstofmeter ziet hele kleine waterdeeltjes (bijvoorbeeld mist) aan voor fijnstof, die kunnen we nu uitfilteren omdat we kunnen herkennen dat dit vocht betreft.

Een van de redenen waarom we de temperatuur meten, zijn de gassensoren. In de beschrijving is te lezen dat het operationele temperatuurbereik ligt tussen -30 en 40 ° C. Op die manier kunnen we in de gaten houden of de sensoren niet te heet worden, en of de metingen beïnvloed worden door temperatuur.

Sensoren en data

Om de drie minuten zijn de sensoren actief en meten ze gedurende 30 seconden. Aan het einde van de 30 seconden worden de waarden gemiddeld en verzonden.

De meetcyclus wordt getoond in de onderstaande afbeelding.

De data worden online gepubliceerd en opgeslagen op de SD-kaart in de sensorkit.

Afmetingen met behuizing

Afmeting (ongeveer): L 310 mm x B 155 mm x H 155 mm. Gewicht (ongeveer): 900gr.

Verbinding

LoraWAN
De HoLu-sensorkit v2, standaard en uitgebreid, wordt geleverd met een Lora-radio en is ontworpen om de verzamelde gegevens via het back-endplatform van The Things Network (TTN) via het LoraWAN-netwerk te verzenden. Als er een TTN-gateway aanwezig is in het gebied van de sensorkit, maakt de HoLu-kit automatisch verbinding met het netwerk en verzendt de gegevens, zonder enig configuratieproces. Om je kit op de kaart te zien, moet je deze echter wel registreren op het platform.

SD-kaart
De HoLu-kit wordt geleverd met een micro SD-kaart, in de kit zit ook de adapter om de kaart te lezen. De gegevens die via Lora-radio worden uitgezonden, worden ook op de kaart opgeslagen in een TXT-bestand en worden gebruikt als back-up. Telkens wanneer de kit wordt ingeschakeld, wordt een nieuw bestand gemaakt en worden de oude bestanden niet overschreven. Wat te doen met de gegevens op de SD-kaart?

Stroomtoevoer

HoLu-sensorkit v2 wordt voorzien van stroom via de micro USB-kabel die bij de kit wordt geleverd. Als u erover denkt een accu te gebruiken, moet u rekening houden met de volgende informatie: de kit wordt geleverd bij 5V (standaard USB-domein) en tijdens de actieve fase van de sensoren verbruikt de basiskit ~ 90mA, tijdens de passieve fase kit verbruikt ~80mA. Het gemiddelde stroomverbruik per uur is ~47mA. Een 5000mA-batterij zou ongeveer 4 dagen meegaan, het verbruik tijdens transmissies tellen zou de batterij nog minder lang meegaan. Je moet ook rekening houden met het feit dat de batterij niet kan worden blootgesteld aan water, dus het moet in een waterdichte behuizing zitten.

Hoe de kit te bedienen

De sensorkit heeft stroom nodig en een LoraWAN-netwerk van The Things Network. De gebruikershandleiding legt uit hoe u de feedback kunt lezen die wordt gegeven door de kleur van het licht dat in de HoLu-kit is geïntegreerd.

Modules and functies

Feather M0 LoRa Radio

Deze module is het "elektronische brein" van de HoLu-sensorkit, de microcontroller is de ATSAMD21G18 ARM Cortex M0-processor. De module bevat ook de Lora-radio: RFM69HCW 868MHz.

Feather Adalogger

Deze module heeft twee hoofdfuncties: de eerste is de Real Time Clock-chip, PCF8523, die wordt gebruikt om de tijdstempel op de SD-kaart op te slaan; de tweede functie is de SD-kaarthouder, waarmee gegevens kunnen worden opgeslagen in een tekstbestand.

HoLu Sensors pcb

De printplaat van de HoLu-sensoren is een op maat gemaakte kaart (of pcb) die wordt gebruikt om de sensoren fysiek en eenvoudig aan het "elektronische brein" aan te sluiten, zodat de gegevens online kunnen worden gelezen, opgeslagen en gepost.

Interface pcb

De interface-pcb heeft de functie om visuele feedback (via gekleurd licht) te geven over de werking van de HoLu-sensorkit, zie (handleiding).

Temp/Hum OUT pcb

De Temp / Hum OUT pcb is op maat gemaakt, deze host de Temperatuur / Luchtvochtigheid-sensor en de kabel die naar de HoLu Sensors pcb gaat.

Temp/Hum Sensor

De temperatuur- en luchtvochtigheidssensor: bme280 op een breakout-bord.

PM-sensor

De fijnstofsensor, SDS011, meet PM2.5, deze wordt geleverd met een eigen kabel en die gaat rechtstreeks naar de Sensors-printplaat.

De uitgebreide HoLu-kit heeft alle hierboven genoemde modules en daarbij ook de volgende modules:

O3 and NO2 pcb

De O3 (Ozon)- en NO2 (stikstofioxide)-pcb zijn op maat gemaakte kaarten die de fysieke verbinding tussen de sensor en de microcontroller mogelijk maken.

ADS

De ADS-kaarten zijn analoog/digitaal-omzetter en worden gebruikt om het elektrische signaal van de gassensoren te lezen en naar de microcontroller te verzenden.

O3 and NO2 sensoren

De gassensoren worden geproduceerd door Alphasense en ze zijn voorzien van een eigen ondersteuningscircuit.