NBIOT/LTE-M Air Monitor : อุปกรณ์ตรวจวัดสภาพอากาศที่ใช้โซล่าเซลล์ โดยใช้ ESP32-S3 พร้อมเซนเซอร์หลายตัว

NBIOT/LTE-M Air Monitor เป็นอุปกรณ์สำหรับการตรวจวัดสภาพอากาศใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ โดยใช้โมดูล ESP32-S3 และ SIM7080G สำหรับตรวจสอบสภาพแวดล้อมจากระยะไกล อุปกรณ์นี้ตรวจสอบและส่งพารามิเตอร์ทางสิ่งแวดล้อม เช่นวัดค่าอุณหภูมิ, ความชื้น, CO2, TVOC และความเข้มของแสง โดยใช้เทคโนโลยี low-power wide-area network (LPWAN) ทำให้เครือข่ายเชื่อมต่อในระยะทางไกลได้โดยใช้พลังงานต่ำ มีประสิทธิภาพ และการส่งข้อมูลที่เชื่อถือได้

เราเคยเขียนบทความเกี่ยวกับอุปกรณ์ตรวจวัดสภาพอากาศที่คล้ายกัน เช่น Airlytix ES1, Sonoff SC WiFi, V-Air Monitro และอุปกรณ์ เช่น Arduino MKR IoT Carrier Rev2 ,  Radair mini gateway และ Nicla Sense ME  ที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานตรวจสอบสภาพแวดล้อม

สเปคของ NBIOT/LTE-M Air Monitor

• โมดูลไร้สาย – ESP32-S3-WROOM-1-N16R8
  • Espressif Systems ESP32-S3R8  –  Dual-core Tensilica LX7 ความเร็วสูงสุด 240 MHz พร้อมคำสั่งเวกเตอร์สำหรับ AI acceleration, RAM 512KB, PSRAM 8MB
  • หน่วยเก็บข้อมูล – flash 16 MB
  • Wireless – 2.4 GHz WiFi 4 และ Bluetooth
  • สายอากาศ PCB
• การเชื่อมต่อเซลลูล่าร์
  • โมดูล – โมดูล SIMCom SIM7080G LTE Cat M1/NB-IoT พร้อม GNSS
  • Bands
    • Cat-M – B1/B2/B3/B4/B5/B8/B12/B13/B14/B18/B19/B20/B25/B26 /B27/B28/B66/B85
    • NB IoT – B1/B2/B3/B4/B5/B8/B12/B13/B18/B19/B20/B25/B26/B28 /B66/B71/B85
  • อัตราการรับส่งข้อมูล
    • LTE Cat-M1 – Uplink: 589Kbps, downlink: 1119Kbps
    • LTE Cat-NB2 – Uplink: 136Kbps, downlink: 150Kbps
  • การระบุตำแหน่ง GNSS – GPS, GLONASS, BeiDou และ Galileo
  • ช่องเสียบ SIM card socket
• สายอากาศ
  • สายอากาศ PCB บนโมดูล ESP32-S3 สำหรับ Wi-Fi และ Bluetooth
  • สายอากาศ NBIOT/LTE-M ภายนอก
  • คอนเนกเตอร์สายอากาศ LTE ภายนอก
  • คอนเนกเตอร์สายอากาศ GPS ภายนอก
• เซนเซอร์ตรวจวัดสิ่งแวดล้อม
  • ASAIR ATH10 เซนเซอร์วัดค่าอุณหภูมิและความชื้น
    • ช่วงการวัดความชื้น: 0 – 100% RH
    • ความแม่นยำในการวัดความชื้น: +/- 2% RH
    • ช่วงการวัดอุณหภูมิ: -40°C – 85°C
    • ความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิ: +/- 0.3°C
  • SENSIRION SGP30 เซ็นเซอร์วัดค่า TVOC และ CO2eq
    • ช่วงสัญญาณ CO2eq ช่วง: 400~60000ppm
    • ความแม่นยำของสัญญาณ CO2eq: 10% ของค่าที่วัดได้
    • สัญญาณ TVOC ช่วง: 0 ถึง 60000 ppb
    • ความแม่นยำของสัญญาณ TVOC: 15% ของค่าที่วัดได้
  • ROHM BH1750 เซนเซอร์วัดแสงรอบข้าง
    • ช่วงความเข้มแสง: 1 – 65535 lx
    • ความแม่นยำของความเข้มของแสง: 0.96 ถึง 1.44 S/A times
• อื่น ๆ
  • สวิตซ์เปิด/ปิด
  • ปุ่ม Flash, WiFi, RST, PWK, และ Boot
• การจัดการพลังงาน
  • แรงดันไฟฟ้าขาเข้า – 4.5 ถึง 28V สำหรับอินพุตพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์
  • ช่องเสียบแบตเตอรี่ LiPo 18650 ภายใน
  • BMS – IC ป้องกันแบตเตอรี่ DW06 สำหรับเซลล์เดียว
    • การป้องกันการเชื่อมต่อเครื่องชาร์จแบบย้อนกลับ
    • การป้องกันการเชื่อมต่อย้อนกลับของเซลล์แบตเตอรี่
    • การป้องกันอุณหภูมิเกิน
    • การป้องกันกระแสไฟเกิน
    • การป้องกันการคายประจุเกิน
  • MPPT – CN3791 สำหรับการจัดการการชาร์จเพื่อการติดตามพลังงานสูงสุดจากโซล่าเซลล์
• ช่วงอุณหภูมิ – -40°C ถึง +85°C

 

จากที่สังเกตเห็น จะมีเพียงพินสำหรับการเขียนโปรแกรมเท่านั้น เมื่อทำการเขียนโปรแกรม ให้เสียบโมดูล USB2UART CH340K เข้ากับ “P1” header (“P1” เป็นขั้วต่อ 6 พินสำหรับการเขียนโปรแกรม ESP32สำหรับ ESP32 ซึ่งรวมถึงพินสำหรับ RST, BOOT, TXD, RXD, GND และ VOUT) โมดูลนี้รองรับการแปลง USB to serial และมีวงจรที่จำเป็นสำหรับการเขียนโปรแกรม ESP8266/ESP32

Makerfabs เน้นการองรับ Arduino ด้วยโมดูลไร้สาย ESP32-S3 และอธิบายวิธีการส่งอีเมลจากอุปกรณ์ตรวจวัดสภาพอากาศและการรวมเข้ากับ ThingSpeak IoT cloud สามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับฮาร์ดแวร์ การเขียนโปรแกรม ไดรเวอร์ และเฟิร์มแวร์บนหน้าเพจ wiki และ GitHub

NBIOT/LTE-M Air Monitor มีจำหน่ายที่ร้าน official Makerfabs store ราคา $68.80 (~2,400฿) นอกจากนี้ยังมีบอร์ด ESP32 Programmer (USB2UART CH340K) จำหน่ายในร้านเดียวกันในราคา $3.90 (~140฿)

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : NBIOT/LTE-M Air Monitor – A solar-powered ESP32-S3 multi-sensor board with SIM7080G NB-IoT & LTE-M modem