Привет.
Меня зовут Игорь, мне 40+ (кажется, официально уже бумер).
Пока мир летит в жопу, старательно набирая скорость я продолжаю делать стартап под названием Atmy. Маленькой командой мы пилим мало кому известный хардварный проект – уличные датчики качества воздуха в оболочке умного домашнего устройства.
А здесь на Хабре обычно пишу хронику, как наш стартап не успешно не вышел на рынок. Так сказать, сериал про предпринимательскую реальность.
Ну штош. В этот раз о «железках».
Главный элемент нашего устройства — лазерный сенсор.
Он работает довольно просто:
есть лазерный диод
есть фотодиод
между ними проходит поток воздуха
частицы пыли рассеивают лазерный луч
фотодиод фиксирует вспышки рассеянного света
По количеству и интенсивности этих вспышек сенсор оценивает концентрацию частиц PM.
Принцип примерно такой:
(когда-то я даже делал анимацию этого процесса)
Участники сегодняшнего вскрытия
Сегодня сравним два сенсора:
Plantower PMS7003
Sensirion SPS30
Если вы когда-нибудь делали DIY-датчик воздуха — почти наверняка использовали датчики Plantower 5003 или Novafitness SDS011. Так же известные сети мониторинга воздуха ими пользуются:
PurpleAir, AirGradient —PMS5003
Luftdaten / Sensor.community — SDS011
Самый оптимальный на мой взгляд вариант Plantower, Novafitness заметно менее точный https://ph01.tci-thaijo.org/index.php/lej/article/view/263189/175126
Все остальные решения на рынке примерно похожи, но именно Plantower считаются одними из лучших. Сейчас в наших устройствах используется модель PMS7003.
Я уже писал подробно, как нам удалось получить довольно качественные данные из PMS7003: https://habr.com/ru/articles/848320/
Но сегодня мы поговорим про конструкцию.
Я аккуратно разложил датчики на коврике с сеткой 10×10 мм.
Честно говоря, это просто мой рабочий коврик. Но оказалось, что по нему удобно оценивать размеры.
Вскрытие Plantower PMS7003
Корпус сенсора сделан из нержавеющей стали и держится на защёлках.
Тут важно отметить, что корпус покрыт черным пластиковым слоем для уменьшения отражения света. Слева на плате можно заметить пружинку, которая касается корпуса. Похоже, это заземление с корпусом.
Вентилятор
Сверху стоит вентилятор с маркировкой PLANTOWER. Он засасывает воздух в нижнюю камеру, где происходит измерение.
Поток воздуха проходит через:
лазер и фотодиод
затем выходит через отверстие в плате
И тут есть один момент.
Воздух обдувает саму плату. Если воздух грязный (а мы вообще-то именно это и измеряем), пыль постепенно оседает на электронике, забивается в углах и самом вентиляторе.
Спойлер: со временем это приводит к проблемам — засоряется камера лазера, а вентилятор начинает выдавать «шум», пока в итоге совсем не выходит из строя.
Электроника
На плате находится микроконтроллер с маркировкой: PLANTOWER PT-DSC0916. Дата производства — 37 неделя 2022 года.
Камера измерения
Снимаем нижний экран именно здесь камера измерения.
Внутри:
разъём Molex
лазерный модуль в пластиковом кожухе
фотодиод
Лазерный модуль припаян прямо к плате. Фотодиод установлен напротив отверстия в корпусе. Отсоединив и разобрав вентилятор, какой-то дополнительной маркировки не нашел.
Больше ничего интересного.
Вскрытие Sensirion SPS30
Здесь всё собрано на винтах Torx.
Снимаем верхнюю зелёную крышку. Под ней лежит странная прокладка. Честно говоря, я до конца не понял её функцию. Если у вас есть идеи — напишите в комментариях.
Внутренний модуль
Под стальной крышкой находится ещё одна камера — в ней лазер и фотодиод. Чтобы до неё добраться, нужно открутить винты на плате. Когда всё разобрано, становится видно главное отличие конструкции.
Камера измерения
В Sensirion камера:
без острых углов
с гладким пластиком внутри
В Plantower камера имеет довольно резкие углы. Это кажется мелочью, но на практике это влияет на накопление пыли. Гладкая камера Sensirion меньше зарастает пылью со временем. Плюс у SPS30 есть программная функция самоочистки (продувки).
Вентилятор
И вот здесь самое интересное.
В Sensirion используется MagLev-вентилятор фирмы SUNON.
Теперь понятно, почему этот сенсор дороже: существенная часть стоимости приходится на вентилятор, поэтому Sensirion и заявляет срок службы сенсора до 10 лет.
Электроника
На плате находится микроконтроллер с маркировкой LO31U6 GQ20C19 VGCHNX 936. Я не нашел никакого упоминания этого чипа и скорее всего это кастомный чип. Может вы так же поможете разобраться в его архитектуре.
На этом все? Почти.
Есть ещё одно отличие, но оно не критичное.
Plantower PMS7003
передаёт целочисленные значения количества частиц
Поэтому при очень чистом воздухе он иногда показывает 0. Есть упоминание в исследования: https://www.mdpi.com/1424-8220/22/7/2755
На это, кстати, обращал внимание профессор Achim Dittler из Karlsruhe Institute of Technology. В некоторых случаях наши датчики показывали ноль, а эталонный прибор всё ещё фиксировал частицы.
Sensirion SPS30
передаёт значения с плавающей точкой
Поэтому провалов до нуля практически не бывает. Но на практике это не самая большая проблема.
Итог
Plantower PMS7003
дешёвый
широко используется
с хорошей калибровкой даёт вполне достойные данные
Sensirion SPS30
лучше конструкция камеры
меньше накапливается пыль
MagLev вентилятор
больший срок службы
Поэтому в новых моделях Atmy мы переходим на SPS30.
Не потому, что PMS7003 плохой. Просто у Sensirion конструкция получилась более инженерно аккуратной. А для уличных датчиков, которые должны работать годами, такие детали начинают играть роль.
Финалим!
Если у вас есть вопросы, хотите поделиться собственной болью или просто наблюдать за моей — велкам в наш общий телеграм чат Atmy Hub.
А прямо сейчас мы пилим Android-приложение для Atmy.
Параллельно наш схемотехник открывает новую версию платы, выкидывает оттуда Plantower, аккуратно вставляет SPS30 и, судя по ощущениям, периодически втыкает иголки в мою куклу Вуду.
Стартап-процесс, как он есть.
В итоге всё выглядит примерно так:
немного инженерии
немного хаоса
и какая-то подозрительная турбо-уверенность, что всё получится
В общем, вот такой у нас стартап.
Если вам было интересно — напишите комментарий.
Если было не интересно — тоже напишите.
Стартапы — это весело.
