Проекты

Датчик СО2

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Электроника и приборостроение»

Направление работы: Приборостроение, Конструирование
Авторы работы: ГБОУ Школа № 709
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Ранее считалось, что концентрация углекислого газа только в большом количестве может быть опасна для жизнедеятельности человека. Последние исследования учёных показали, что даже малые дозы СО2 могут пагубно сказываться на здоровье человека. Поэтому тема определения содержания углекислого газа в воздухе и его влияние на самочувствие человека является актуальной.

Цель

Изготовить прибор для определения уровня концентрации СО2 в помещении и выяснить, каким способом можно снизить концентрацию.

Задачи

  1. Изучить литературу по данной теме.
  2. Создать датчик определения СО2.
  3. Научиться пользоваться приборами на аппаратном и программном уровне и осуществлять их взаимодействие.
  4. Измерение концентрации СО2 в воздухе классного кабинета.
  5. Выявление мер по уменьшению содержания углекислого газа в помещениях.

Гипотеза

Если уровень концентрации углекислого газа влияет на самочувствие учащихся, то возможность поддержания его в определённых пределах различными способами позволяет решить проблему качества воздуха.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Отладочная плата Arduino Nano на базе микроконтроллера ATmega328p
  • Модуль подключения SD-карты
  • SD-карта с объёмом памяти 4 Гб
  • RGB-светодиод с общим катодом
  • OLED-дисплей 128х32, голубой цвет
  • Тактовая кнопка без фиксации
  • Движковый переключатель
  • Плата заряда и защиты li-ion аккумуляторов на базе микросхемы TP4056
  • Джампер на 2 положения
  • Пьезоэлектрический зуммер с активным генератором
  • Инфракрасный сенсор углекислого газа MH-Z18B
  • Повышающий DC-DC преобразователь
  • Корпус для РЭА G909G 105х75х26,4 мм, пластиковый, серый
  • Провода одножильные, медные
  • Аккумулятор li-ion, 3,7v 4200mAh 95x70x3,5 мм
  • Колпачок для тактовой кнопки, квадратный, зелёный
  • Резисторы различных номиналов

Описание

Автором была изучена литература по работе Arduino и концентрации углекислого газа, создана установка измерения концентрации СО2 на платформе Arduino, исследованы оптимальные нормы содержания углекислого газа в помещении, предложен ряд рекомендаций по вентиляции школьного кабинета, определены направления аппаратного и программного совершенствования данной установки.

Результаты работы/выводы

Был изготовлен датчик и измерен уровень концентрации СО2. В проветриваемом помещении учащиеся чувствовали себя комфортно. В непроветриваемом помещении учащиеся жаловались на духоту и дискомфортное состояние, работоспособность в таких условиях была снижена.
Углекислый газ является токсичным для человека даже в относительно низких концентрациях и требует постоянного контроля в школьных помещениях. Измерения показали: на уроках в непроветриваемом помещении количество углекислого газа в воздухе превышает 700 ppm, а иногда и 900 ppm. В таких условиях трудно сосредоточиться, способность к восприятию информации снижается, повышаются риски заболеваний. В непроветриваемом помещении увеличивается количество пылевых частиц, аллергенов, микроскопических клещей, создаются благоприятные условия для развития плесени на стенах.

Получать знания или работать в таких условиях невозможно и запрещено по

санитарно-гигиеническим правилам.

Проветривание на переменах даёт снижение СО2. Этого достаточно для поддержания допустимого уровня. Однако для поддержания уровня концентрации около 600–800 ppm необходимо держать окна в режиме проветривания в течение всего урока.

Перспективы использования результатов работы

Данная работа станет для авторов шагом в дальнейшем использовании Arduino и другой микропроцессорной техники в разработках автоматизированных устройств.