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Mindful Droid – Bewusstseinsbildung und Veränderung der Luftverschmutzungswerte: Teil 2

Mindful Droid 2.0 - Bauanleitung

Der Mindful Droid ist ein Gerät zur Sensibilisierung des Themas Luftverschmutzung. Der digitale Warnroboter fördert auf passive Weise den Aktivismus von Schulkindern auf ihrem Schulweg, warnt visuell vor den Auswirkungen von Luftverschmutzung und trägt zur Vermeidung bei.

Mit der Montage des ESDK, einem Gerät, das die Luftqualität mithilfe des PM2.5-, VOC- und CO2-Sensors erfasst, kann der Droid Daten zur Luftqualität auslesen und Benutzern diese Daten in verständlicher Form visuell darstellen.

The Droid also have the ability to monitor data outdoor, giving appropriate warning signs based on the environment it's in. In this case, it will be during “to and from” school commutes.

The Build for the Mindful Droid was following the design principle of simplicity and being thorough to the last detail. Hence, the approach of constant refining ensures the ease for others to assemble and operate.

Moving on from part 1 of my article, the next phase was getting the PCB board design made and ordered, with other materials for the build-in place for construction.

Mindful Droid in construction - showing PCB

Entwurf der Leiterplatte und Auflistung der elektronischen Bauteile

Werkzeuge

  • Draht für Verdrahtung der Leiterplatte (sollte den Sensoren beiliegen)
  • Doppelseitiges Klebeband
  • Lötstation, Lötkolben
  • Klebepistole
  • Skalpell
  • Pinzette
  • Seitenschneider
  • Messschieber
  • Handbohrer
  • Dremel / Handfeile

Leiterplatten-Teileliste

Kommentar Wert Beschreibung Designator Footprint Menge Teile-Nr. (UK)
BUZZER   8.5mm 3.3mm Externally Driven 8.5mm 80dB@5V,10cm 2.5V~4.5V B1 BUZZER - 8.5mm 3.3mm 1 C94599
BAT-CON     BAT1, BAT2 LIPO BAT-CON 2 C47647
Cap 0.1uF Kondensator C1 0603 cap 1 C519438
Cap 100uF Kondensator C2, C3, C4 1206 CAP 3 C312983
Diode General purpose   Default Diode (IN4007) D1 SOD123 1 C181127
mmbt2222a   NPN General Purpose Amplifier Q1 SOT23 1 C181121
Res 100 Resistor R1 0603 res 1 C22775
Res 10K Resistor R2, R3, R4 0603 res 3 C25804
Push-button   Push-button (C3318895) S1, S2 PUSH BUTTON-3x4.65mm 2 C318895
MKR WIFI 1010     U1 MKR WIFI 1010 1  
GROVE AIR QUALITY CON     U2 4 PIN SMD Steckverbinder 1 C541776
MICS5524     U3 MICS5524 1  
A-LED   WS2812B Addressable led U4, U5, U6, U7, U8, U9 WS2812B-2020 212 C965555

Hinweis

Wenn das für Sie Neuland ist, wie es für mich der Fall war, wäre es am besten, den Entwurf der Leiterplatte und die Anbringung der Hauptkomponenten auf der Leiterplatte direkt vom Hersteller durchführen zu lassen. Ich stelle die Dateien für die Bestellung der Leiterplatte und den Link mit Herstellern zur Verfügung. Wenn Sie sich jedoch damit auskennen, wird Ihnen die obige Teileliste beim Bau der Leiterplatte helfen.

Bau- und Montagephase

Die Bauphase dieses Projekts war für mich ein enormer Lernprozess, und als Konstrukteur würde man erwarten, dass ich viel mehr weiß, aber das war nicht der Fall. Bei diesem Projekt habe ich gelernt, wie man lötet (unglaublich, ich weiß), und habe einige andere neue Entdeckungen gemacht.

Wie erwartet, gab es auch bei diesem Projekt einige Herausforderungen. Dazu gehörten: ein Sensor, der keine angemessenen Ergebnisse lieferte, das Ablöten des Sensors und der Versuch, es mit einer anderen Sensorkomponente zu reparieren, das Erlernen des Programmierens und auch der Umgang mit praktischen Designfragen für die Gehäusevorrichtungen des Droid.

Dieses Projekt wäre ohne die Hilfe und Anleitung eines Wizz-Freundes nicht möglich gewesen. Er gehört ebenfalls zu den DesignSpark-Influencern: Ahmed Oyenuga (Ahmsville). Bitte schauen Sie sich sein großartiges Projekt und seine Fortschritte an. Ahmsville.

Bauteile auf der Leiterplatte

Ich begann mit dem Anlöten der Arduino-Platine an die Leiterplatte, indem ich die Stifte durch die Löcher steckte und auf der Plattenrückseite anlötete. Mit dem Sensor tat ich dasselbe und verwendete dafür die Stiftleiste. Da ich zum ersten Mal lötete, musste ich sicherstellen, dass ich die richtige Temperatur zum Erhitzen des Lots hatte (350 °C). Außerdem durfte ich die Stifte nicht mit Lot überbrücken.

Assembling the droid - connecting Arduino

Ich erwähnte, dass ich Probleme mit einem Sensor hatte, der keine genauen Ergebnisse lieferte. Das war der MICS5524 Gassensor (Breakout), den ich nicht in die Teileliste aufgenommen habe, obwohl er sich auf der Leiterplatte befindet. Ich musste ihn gegen einen MQ-7 Gassensor austauschen, von dem ich hoffe, dass er die gewünschten CO-Außenmesswerte liefert. Mein finaler Artikel wird sich mit der Verbindung des neuen CO-Sensors mit der Leiterplatten befassen.

CO Sensor fitting to PCB

Nachdem dies erledigt war, ging es in der nächsten Phase darum, die adressierbaren RGB-LEDs, die gelöteten Bauteile und die Konnektivität zu prüfen. Unten sehen Sie ein kurzes Video, das ich während des Tests des Mindful Droid aufgenommen habe. Darin freuen wir uns, also Ahmed und ich, über das Testergebnis.

Hier sind einige weitere Beispiele für die möglichen Ergebnisse, die wir mit den adressierbaren LEDs erzielen können.

Display examples

Nachdem die LEDs wie vorgesehen funktionierten, ging es nun darum, all dies in ein kompaktes und robustes Gehäuse einzubauen, das sowohl für den Innen- als auch Außeneinsatz geeignet war und auch den Ansprüchen von Kindern gerecht werden würde.

Die folgenden Bilder zeigen den aktuellen Stand der Arbeiten am Gehäuse, das eine ziemliche Herausforderung darstellte. Ich versuchte, eine Lösung zu finden, um die beiden Gehäuse miteinander zu verbinden und gleichzeitig Platz zu sparen. Mein letzter Ausweg war, es möglicherweise größer zu machen, wozu ich aber nicht bereit war. Ich versuchte es mit Lippenrillen an den Kanten und Karabinerhaken, die jedoch fehlschlugen und zerbrachen, was Zeit und mehrere misslungene Drucke kostete.

Droid Enclosures

Mit viel Beharrlichkeit kam ich darauf, dem Droid zusätzliche Körperteile wie Ohren und Füße hinzuzufügen, die als Halterung für winzige, aber belastbare Schrauben dienten. Das Ergebnis ist unten zu sehen.

Final version of the Mindful Droid

Der finale Artikel wird weitere Änderungen am neuen CO-Sensor enthalten. Darin wird außerdem ausführlich auf die Montage, Echtzeittests und Datenerfassung mit Cloud-Verbindung, die Programmierung und die Erstellung der LED-Pixel-Art-Anzeige mit Open-Source-Programmen eingegangen.

CAD-Dateien und Schaltpläne werden im finalen Artikel ebenfalls aktualisiert.

Michael is an Industrial Design Engineer, Maker and winner of the Young Innovators Award 2021, with over 9 years experience working in various industry sectors. Having a problem solving background, he is always enthusiastic about finding solutions to problems that challenge everyday living. His key focus points are inclusivity, functionality with consciousness, and sustainability.

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