Het meten van fijnstof kan inzichtelijk maken hoe schoon de lucht in je omgeving is. Er zijn wereldwijd richtlijnen voor de maximale fijnstof concentratie waar je aan blootgesteld zou mogen worden. Voor fijnstof heeft de WHO de volgende AQG levels (air-quality-guidelines) voorgeschreven:
| PM | gemiddelde over | AQG |
|---|---|---|
| PM2.5 | jaarlijks | 5 ug/m^3 |
| PM2.5 | 24 uur | 15 ug/m^3 |
| PM10 | jaarlijks | 15 ug/m^3 |
| PM10 | 24 uur | 45 ug/m^3 |
In Nederland zijn andere waarden als grenswaarden ingesteld:
| PM | gemiddelde over | AQG |
|---|---|---|
| PM2.5 | jaarlijks | 25 ug/m^3 |
| PM10 | jaarlijks | 40 ug/m^3 |
| PM10 | 24 uur | 50 ug/m^3 |
In dit project ga je onderzoeken welke blootstelling je in je eigen omgeving ervaart. En hoe nauwkeurig deze blootstelling is te meten. Het lectoraat Smart Sensor Systems van de Haagse Hogeschool doet zelf ook actief onderzoek naar blootstelling aan verschillende grootheden, waar fijnstof er een van is.
Om je onderzoek richting te geven is het belangrijk om duidelijke onderzoeksvragen te stellen. Hier staan geen kant-en-klare onderzoeksvragen, maar wel richtingen waarin je je onderzoek focus kan geven:
- Hoe reproduceerbaar zijn de gemeten waarden van de sensor?
- Hoe vergelijkbaar zijn de gemeten waarden van de sensor ten opzichte van dezelfde sensoren, maar ook de sensoren uit andere meetnetwerken?
- Hoe variabel is de fijnstofconcentratie rond een (drukke) weg?
- Hoe schoon is de lucht op school?
- Welke blootstelling aan fijnstof krijg je onderweg van huis naar school, en is die elke dag hetzelfde?
De fijnstof sensor Sensirion SPS30 maakt met behulp van een laser het mogelijk de hoeveelheid deeltjes met een bepaalde grote te tellen. Deze waarden worden dan omgezet in massa fijnstof per volume ($\mu$g/m$^3$). De sensor kan ook andere waarden weergeven, maar voor nu laten we het bij de massa per volume. Als je de handleiding van de sensor goed doorleest zie je zelfs dat de sensor de PM4.0 en PM10 waarden niet meet, maar aan de hand van de andere waarden berekent. De nauwkeurigheid is welke spreiding de sensor mag aangeven bij het meten van dezelfde concentratie. Heb je meerdere sensoren dan kan je bij dezelfde blootstelling, binnen deze grenzen, meetwaarden verwachten.
De sensor geeft de volgende waarden terug:
| naam | grootte bereik | nauwkeurigheid |
|---|---|---|
| PM1.0 | 0.3 - 1.0 um | 5 ug/m^3 + 5% meetwaarde |
| PM2.5 | 0.3 - 2.5 um | 5 ug/m^3 + 5% meetwaarde |
| PM4.0 | 0.3 - 4.0 um | 25 ug/m^3 |
| PM10 | 0.3 - 10.0 um | 25 ug/m^3 |
De sensor moet via de 5V aansluiting van de Raspberry Pi Pico aangesloten worden. Met de groene kant onder en kijken naar de sensor ziet de zijkant er zo uit:
---------------
| 12345 |
| * * * * |
---------------
Pin 1 tot en met 5 zijn dan:
- VDD (5V)
- SDA
- SCL
- GND (voor I2C)
- GND
Pin 4 moet net als pin 5 met de GND verbonden zijn om de I2C aansluiting van de sensor te gebruiken. De software om de sensor met een Raspberry Pi Pico uit te lezen staat in de lib directory van dit repositorie. In diezelfde directory staan ook bibliotheken die je kan gebruiken om een GPS sensor uit te lezen, of een OLED scherm aan te sturen.
Voor gebruik moet de melanchthon_sps30.py en de sps30.py file naar de lib folder op de Raspberry Pi Pico geupload worden. Daarna kunnen de sps_...py files gebruikt worden, afhankelijk van de toepassing.
Door deze files te hernoemen naar main.py worden ze bij opstarten van de Raspberry Pi Pico gelijk uitgevoerd. Op die manier is het mogelijk zonder computer in de buurt toch gebruik te maken van de sensor.
Het bestand melanchthon_sps30.py is zo gemaakt dat deze alleen de PM1.0, PM2.5, PM4.0 en PM10 waarden teruggeeft. Daarnaast begint de sensor eerst met een schoonmaak routine zodra het bestand uitgevoerd wordt.
Om data op een (makkelijke) manier uit de sensor weg te schrijven (met of zonder GPS unit of schermpje) staan hier verschillende voorbeeld scripts Deze code kan je uitvoeren of eventueel uitbreiden en aanpassen. Bij een deel van de scripts zijn ook afbeeldingen toegevoegd van een mogelijke aansluiting.
In de plotten folder staan (python) voorbeelden om de gemeten data weer te geven.