เกี่ยวกับ ES-Mask:

ES (Environmental Sense) Mask เน้นไปที่อันตรายจากสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ในสภาพแวดล้อมภายในอาคาร VOCs เป็นก๊าซที่ปล่อยออกมาจากผลิตภัณฑ์และกระบวนการต่างๆ ที่พบได้ทั่วไปในที่ร่ม เช่น สี, น้ำยาทำความสะอาด และวัสดุก่อสร้าง การสัมผัสกับ VOCs อาจนำไปสู่ปัญหาสุขภาพหลายอย่าง ตั้งแต่การระคายเคืองระบบทางเดินหายใจ ปวดศีรษะ ไปจนถึงการก่อมะเร็งได้เลยทีเดียว

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ โปรเจคนี้จึงเสนอระบบตรวจสอบคุณภาพอากาศระยะไกล โดยใช้บอร์ด Arduino Nicla Sense ME เป็นเซ็นเซอร์ และ Arduino MKR WiFi 1010 เป็นตัวประมวลผลและส่งข้อมูล ระบบสามารถวัด ดัชนีคุณภาพอากาศ (Air Quality Index), ก๊าซ VOCs, คาร์บอนไดออกไซด์, อุณหภูมิ และความชื้น ได้แบบเรียลไทม์ และสื่อสารข้อมูลไปยังแอปพลิเคชันบน Android ได้ ระบบมีขนาดกะทัดรัดและพกพาได้ เหมาะสำหรับการตรวจสอบคุณภาพอากาศในสภาพแวดล้อมภายในอาคารหลากหลายประเภท

โดยรวมแล้ว โปรเจคนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการเฝ้าระวังระดับ VOCs ในอาคารและการลงมือทำเพื่อลดการสัมผัส โดยการระบุแหล่งที่มาของมลพิษที่อาจเกิดขึ้น ระบบนี้สามารถช่วยส่งเสริมสุขภาพของประชาชนและสนับสนุนความพยายามในการลดการปล่อย VOCs ได้

การตั้งค่าฮาร์ดแวร์:

การตั้งค่าฮาร์ดแวร์ของเราประกอบด้วยหน้ากากที่ผนวกบอร์ด Nicla Sense ME เข้าไปเป็นเซ็นเซอร์ระยะไกลสำหรับวัดพารามิเตอร์คุณภาพอากาศ เช่น ดัชนีคุณภาพอากาศ, ก๊าซ VOCs, อุณหภูมิ, คาร์บอนไดออกไซด์ และความชื้น เพื่ออำนวยความสะดวกในการถ่ายโอนข้อมูลและจ่ายไฟ เราใช้สาย Eslov ในการเชื่อมต่อบอร์ด Nicla Sense ME กับ Arduino MKR WiFi 1010

ขา SCL (Serial Clock) และ SDA (Serial Data) ของ Arduino MKR WiFi 1010 จะถูกต่อเข้ากับจอแสดงผล OLED 0.96 เพื่อแสดงข้อมูลดัชนีคุณภาพอากาศแบบเรียลไทม์ นอกจากนี้ เรายังเพิ่มแถบไฟ LED, พัดลม และใช้ไฟเลี้ยง +5 โวลต์กับกราวด์จากบอร์ด Nicla ME (ซึ่งจ่ายไฟมาจาก Arduino MKR WiFi 1010) เข้าไปในระบบ แถบไฟ LED จะเปลี่ยนสีตามค่าดัชนีคุณภาพอากาศที่อ่านได้

โดยรวมแล้ว การตั้งค่าฮาร์ดแวร์ของเราเป็นโซลูชันที่กะทัดรัดและพกพาได้ ช่วยให้สามารถตรวจสอบคุณภาพอากาศแบบเรียลไทม์ และให้ผลป้อนกลับทันทีเกี่ยวกับคุณภาพอากาศที่กำลังหายใจเข้าไป

รายละเอียดทางเทคนิคเพิ่มเติม:

การออกแบบฮาร์ดแวร์ของ ES-Mask มุ่งเน้นการผสานเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ประสิทธิภาพสูงเข้ากับความยืดหยุ่นของผู้ใช้ องค์ประกอบหลักมีดังนี้:

1. Arduino Nicla Sense ME (โหนดเซ็นเซอร์): หัวใจของระบบคือบอร์ดจิ๋วขนาดเพียง 22.86 x 22.86 มม. ซึ่งบรรจุเซ็นเซอร์อัจฉริยะ Bosch BME688 ไว้ เซ็นเซอร์นี้ไม่เพียงแต่วัดอุณหภูมิและความชื้น แต่ยังใช้เทคโนโลยี AI ร่วมกับเซ็นเซอร์ก๊าซที่สามารถตรวจจับสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) และก๊าซไฮโดรเจนได้ในระดับส่วนในล้านส่วน (ppm)
2. Arduino MKR WiFi 1010 (ศูนย์กลางประมวลผล): ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางสำหรับการประมวลผลและจัดการข้อมูล ข้อมูลจาก Nicla Sense ME จะถูกส่งไปยัง MKR 1010 ผ่าน สาย Eslov (อินเทอร์เฟซ I2C) ซึ่งช่วยให้การสื่อสารข้อมูลมีความเสถียรและจ่ายไฟให้บอร์ดทั้งสองไปพร้อมกันได้
3. อินเทอร์เฟซแสดงผลและการป้อนกลับ:
   • จอแสดงผล OLED 0.96 นิ้ว: เชื่อมต่อผ่านโปรโตคอล I2C (ขา SCL และ SDA) เพื่อแสดงค่า IAQ และสถานะต่างๆ เป็นข้อความ
   • แถบไฟ LED RGB: ใช้เพื่อบ่งชี้สถานะคุณภาพอากาศด้วยสี (Visual Cue) โดยจะเปลี่ยนสีตามระดับมลพิษในอากาศ (เช่น สีเขียวสำหรับคุณภาพอากาศดี และสีแดงเมื่อระดับมลพิษเกินเกณฑ์)
   • พัดลมระบายความร้อนแบบแอคทีฟ: ระบบมีพัดลมเพื่อช่วยให้อากาศไหลผ่านเซ็นเซอร์ได้ทั่วถึงมากขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงความแม่นยำของค่าที่วัดได้

ระบบลอจิกและการประมวลผลข้อมูล

สำหรับลอจิกของซอฟต์แวร์ พี่ออกแบบให้บอร์ดสองตัวทำงานประสานกันแบบสอดคล้องไปเลย:

• การดึงข้อมูล (Data Acquisition): Nicla Sense ME จะไปดึงข้อมูลจากเซ็นเซอร์ BME688 โดยใช้ไลบรารี Arduino_BHY2 เพื่อเข้าถึง Virtual Sensors อย่าง SensorIAQ และ SensorBSEC จากนั้นก็แปลงข้อมูลให้เป็นค่าดิจิทัล พร้อมส่งต่อ
• สะพานสื่อสาร (Communication Bridge): ผ่านสาย Eslov ข้อมูลจะถูกดึงเข้ามาใน Arduino MKR WiFi 1010 ในส่วนนี้เราจะใช้ลอจิกการแมปค่า (value mapping) เพื่อควบคุมอุปกรณ์เอาต์พุต ตัวอย่างเช่น ถ้าค่า IAQ เกิน 100 หน่วย ระบบจะสั่งให้ LED Strip เปลี่ยนเป็นสีส้มหรือแดง และเพิ่มความเร็วพัดลมเพื่อระบายอากาศ
• การส่งข้อมูลแบบ BLE (BLE Transmission): สำหรับการเชื่อมต่อไร้สาย Nicla Sense ME จะเปิดใช้งาน BLE (Bluetooth Low Energy) เพื่อส่งข้อมูลไปยังสมาร์ทโฟน โดยใช้หลักการของ Service และ Characteristic ทำให้แอปพลิเคชันสามารถดึงและแสดงข้อมูลได้อย่างรวดเร็วและประหยัดพลังงาน

เกี่ยวกับแอปพลิเคชัน ES-Mask :

ES-Mask ถูกโปรแกรมมาให้เชื่อมต่อ BLE (Bluetooth Low Energy) จาก Nicla Sense ME ไปยังแอปบนมือถือ หลังจาก Nicla เชื่อมต่อแล้ว เราสามารถกดปุ่ม "Notify" เพื่อเริ่มรับการแจ้งเตือนข้อมูลจาก Nicla Sense ME ได้ ข้อมูลจะแสดงในพื้นที่แท็บ "PROP" หากต้องการหยุดการแจ้งเตือนสด ก็แค่กดปุ่ม "Stop Notify"

รายละเอียดทางเทคนิคเพิ่มเติม:

แอปพลิเคชัน ES-Mask ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อให้ผู้ใช้สามารถตรวจสอบคุณภาพอากาศจากระยะไกลได้ กระบวนการทำงานเริ่มต้นด้วยการเชื่อมต่อ BLE ระหว่าง Nicla Sense ME และสมาร์ทโฟน:

1. การเชื่อมต่อ: ผู้ใช้ค้นหาอุปกรณ์และเชื่อมต่อผ่านเมนูในแอป
2. การแจ้งเตือนข้อมูล: เมื่อเชื่อมต่อแล้ว ผู้ใช้สามารถกดปุ่ม "Notify" เพื่อเริ่มรับสตรีมข้อมูลแบบเรียลไทม์ ข้อมูลเช่นค่า VOC และ IAQ จะถูกอัปเดตอย่างต่อเนื่องในแท็บ "PROP"
3. การควบคุม: หากต้องการหยุดรับข้อมูลและประหยัดพลังงาน ผู้ใช้สามารถกดปุ่ม "Stop Notify" ได้ทันที นี่คือกลไกการจัดการการขัดจังหวะ (interrupt) ของ BLE ที่ช่วยลดภาระการประมวลผลทั้งบนโทรศัพท์และตัวเซ็นเซอร์เอง

แกลเลอรี่ภาพ:

วิดีโอผลลัพธ์:

จัดไปวัยรุ่น! อยากเห็นผลลัพธ์แบบเต็มๆ ก็กดเล่นในวิดีโอด้านบนได้เลยน้า สู้งานนะน้อง!