Het is alweer twee en een halve maand terug dat het project met de sensor metingen op locatie Berghaven / Hoek van Holland van start ging. Het project heeft inmiddels ook een naam gekregen: Visibilis.

Ik kan wel stellen dat het project tot nu to prima verloopt. De sensoren doen hun best en de resultaten zien we dagelijks in de grafieken verschijnen.
Daarom is het nu wel een goed moment om een kijkje te nemen in de sensorkast.

Inhoud

• De sensorkast
• De sensoren
• Inbouw
• Op de locatie Berghaven / Hoek van Holland

De sensorkast

Deze foto’s laten de sensorkast zien. Bezitters van een Dylos sensor zullen deze herkennen als de Dylos koffer maar dan aangepast door Dieter Pientka. Aanpassingen zijn o.a. ventilatiegaten aan onder- en zijkanten voorzien van gaas om insecten tegen te houden en op pootjes gezet om de lucht ook onder de kast de ruimte te geven.

De sensoren

Dylos DC1100 (1x)

De Dylos is een fijn stof sensor die twee meetwaarden afgeeft. Één voor het aantal fijn stof deeltjes groter dan 0,5μm (per 0,01 cubic foot) en één voor het aantal fijn stof deeltjes groter dan 2,5μm (per 0,01 cubic foot). De sensor kan ingesteld worden zodat de meetwaarde 1x per uur worden afgegeven of in een continue mode, 1x per minuut. Dat laatste zal in deze opstelling worden toegepast.
Deze Dylos was al extra afgeschermd met gaas tegen de insecten zoals op de foto’s te zien is.

SDS011 (2x)

De SDS011 is een fijn stof sensor die populair is geworden door het Luftdaten project.
De sensor geeft een meetwaarde voor PM2.5 en voor PM10. PM2.5 en PM10 staat voor fijn stof deeltjes met een grootte kleiner dan respectievelijk 2,5 en 10 micrometer. De meetwaarde geeft aan hoeveel gewicht per m3 wordt gemeten in microgram per m3 (μg/m3), althans bij benadering.

Er worden twee SDS011 sensoren ingezet. Één SDS011 als zijnde een Luftdaten sensor en de andere sensor op een door Scapeler ontwikkelde manier (aansluiting via USB-poort op de Raspberry Pi).

Op de foto beide SDS011 sensoren. Rechts de Luftdaten variant met een aangesloten NodeMCU, links de SDS011 inclusief USB-connector als de Scapeler variant. Linksboven op de foto is de Raspberry Pi te zien die dienst doet als centrale verwerkingseenheid en zorgt voor de communicatie met de server op het internet.

Omdat de ruimte in de sensorkast beperkt is hebben we de twee SDS011 sensoren op een compacte manier aan elkaar vastgezet. De bovenste is de Lufdaten variant met NodeMCU aan de zijkant aangesloten en vastgezet. Aan de onderste SDS011 is de USB-stekker gekoppeld. De losse USB-kabel (zwart) gaat de NodeMCU van stroom voorzien (Luftdaten)

PMSA003 en BME280 (3x)

Dit is een combinatie opstelling van een PMSA003 fijn stof sensor en een BME280 welke luchtdruk, temperatuur en relatieve luchtvochtigheid meet. En dat in drievoud!

De PMSA003 is een fijn stof sensor die in totaal 12 verschillende meetwaarden afgeeft en dus zeer interessant voor dit project. Naast twee varianten van PM1, PM2.5 en PM10 (μg/m3) worden ook zes verschillende aantallen deeltjes aangegeven (0.3, 0.5, 1, 2.5, 5 en 10 μm).

In totaal worden 12×3 (PMSA003) en 3×3 (BME280) dus 45 meetwaarden per minuut verwerkt. Één meetwaarde moet gezien worden als een gemiddelde van 60 metingen per minuut per sensor.

Waarom in drievoud zal je je afvragen. De reden is dat meetwaarden van verschillende sensoren onderling altijd wel verschil vertonen. Door drie sensoren direct naast elkaar op te stellen zie je deze verschillen in de meetresultaten terug. In onderstaande grafiek zie je de drie PMSA003 sensoren bij elkaar voor de PM1, PM2.5 en PM10 meetwaarden. Één sensor geeft een lagere lijn in de grafiek dan de andere sensoren maar ze volgen elkaar wel goed. Door een correctiefactor toe te passen kunnen de sensoren met elkaar in overeenstemming worden gebracht.

Ook als één sensor een afwijkend patroon tov de andere twee sensoren in de grafiek laat zien, weet je dat er iets mis is met deze sensor. Hier een voorbeeld met uitschieters van de 8F33 sensor. De andere twee volgen elkaar dus dat zijn de juiste meetwaarden. Dit bleek achteraf een tijdelijke afwijking te zijn en daarom is het vermoeden dat er toch een insect is binnengedrongen.

Op de eerste foto (hieronder) zijn de drie PMSA003 fijn stof sensor te zien. Op de tweede foto 3x de BME280 (paars gekleurde printplaatjes tussen de Wemos D1 mini en de Arduino Nano)

Voor deze sensoren en toebehoren is ook weer een compacte constructie bedacht. De foto’s hieronder laten de constructie stap voor stap zien.

De ventilator in deze behuizing zorgt voor extra afvoer van de lucht naar buiten de kast en wordt daardoor ‘verse’ lucht aangezogen via de ventilatiegaten in de sensorkast. De ventilator van de Dylos zorgt voor een constante luchtstroom in de sensorkast.

DS18B20 (buiten) temperatuur sensor

De DS18B20 temperatuursensor is onderop onderstaande foto te zien als zwart kabeltje met metalen einde. Deze sensor komt buiten de sensorkast te hangen om de werkelijke (buiten) temperatuur te meten. De BME280 sensoren meten ook de temperatuur maar die zal altijd hoger zijn door de warmteafgifte van alle componenten in de sensorkast.
De DS18B20 sensor is op een (GPIO-) poort van de Raspberry Pi aangesloten.

Inbouw

Tja, en gaat het dan ook allemaal nog passen? Best wel een verzameling met componenten en toch ook wel beperkte ruimte in de kast. Ook de stroomvoorziening moet niet vergeten worden.

Gewoon een kwestie van uitproberen, passen en meten. In eerste instantie was het idee om de Dylos met de ventilatiegaten naar boven in de kast te leggen maar later is besloten om dat juist andersom te doen. Daar was wel een speciale constructie voor nodig om de ventilatiegaten vrij te houden. Het resultaat is op de tweede foto te zien.

De twee SDS011 sensoren kregen in het midden van de metalen constructie hun plaats, als het ware tussen de twee ventilatieopeningen van de Dylos. Rechts de NodeMCU bovenop de SDS011 van de Luftdaten variant, links de tweede SDS011 die met een USB-connector is aangesloten (Scapeler variant).

Raspberry Pi als centraal verwerkingseenheid

Op de onderstaande foto de Raspberry Pi als centrale verwerkingseenheid, een belangrijk component dus, in een hoekje weggedrukt. De gele kabel is voor de aansluiting met het internet, gebruikt om de berichten naar de server te sturen. Onderop is nog de USB-connector van de tweede SDS011 sensor te zien, die wordt door de Raspberry Pi serieel uitgelezen. Ook de Dylos is op deze wijze aangesloten (USB-connector).

De Luftdaten SDS011/NodeMCU communiceert via Wifi met de Raspberry Pi. De Raspberry Pi fungeert daarvoor ook als Wifi AccessPoint. De PMSA003/BME280 met Wemos D1 mini Pro communiceert ook op deze wijze met de Pi.

Eindresultaat

Het eindresultaat, alles heeft een plek gekregen en het werkt ook nog!

Zelfs de deksel gaat nog dicht!

Op de locatie, Berghaven / Hoek van Holland

De sensorkast staat bovenop het dak van meetstation Berghaven / Hoek van Holland van het DCMR. Op die locatie staat onder andere een BAM1020 fijn stof sensor. Deze BAM1020 gebruiken we als referentie bij het analyseren, valideren en kalibreren van de eigen sensoren. Ook combineren we de meteogegevens van een KNMI meetstation met onze resultaten. Mooi dat er Open Data is. 🙂

De locatie is op bijgaande satellietfoto aangegeven. Het open data portaal van het KNMI zorgt voor een bron van meteogegevens zoals windsnelheid en windkracht. Ook staat er een webcam op locatie Berghaven waardoor we op bijzondere momenten op de locatie mee kunnen kijken.