AQuality32 - Thiết Bị Quan Trắc Chất Lượng Không Khí ESP32 Open-Source

Board này là gì

Đây là thiết bị quan trắc chất lượng không khí open-source chạy pin, dùng ESP32 SoM, do các nhà nghiên cứu tại Universidad Nacional de Colombia thiết kế như một giải pháp giá rẻ thay thế thiết bị quan trắc thương mại cho các nhóm nghiên cứu nhỏ. Board đo CO2, bụi mịn PM1/PM2.5/PM10, nhiệt độ và độ ẩm tương đối, ghi dữ liệu lên Google Sheets qua WiFi bằng Google AppScript. Thiết kế, BOM và dữ liệu kiểm chứng đã được công bố dưới dạng bài báo khoa học bình duyệt trên tạp chí HardwareX.

Thành phần chính

• ESP32-WROOM-32E SoM (WiFi/Bluetooth)
• Cảm biến CO2 SCD30 (Sensirion), kết nối qua header 7 chân
• Cảm biến bụi mịn HM3301 (Seeed Grove Laser PM2.5, đo PM1/PM2.5/PM10)
• IC sạc pin LiPo TP4056 cho cell 18650
• IC ổn áp LDO AMS1117 3.3V và bộ boost converter cho nguồn cảm biến/logic
• Khe cắm thẻ nhớ microSD, header mở rộng I2C cho RTC/AUX
• Công tắc nguồn, nút reset, và nút nạp chương trình riêng

Có thể dùng để làm gì

• Quan trắc chất lượng không khí di động hoặc cố định cho nghiên cứu, trong nhà hoặc ngoài trời
• Ghi log dữ liệu CO2/bụi mịn/nhiệt độ/độ ẩm lên Google Sheets kèm dashboard web đơn giản
• Tham khảo thiết kế node cảm biến ESP32 chạy pin với giao tiếp UART qua bộ nạp ngoài (không có chip USB-serial tích hợp)

Lưu ý trước khi dùng

• Nastrotek chưa tự gia công hoặc kiểm thử độc lập board này.
• Nhóm tác giả gốc đã báo cáo kiểm chứng thực tế: bài test độ ổn định 70 giờ ngoài hiện trường, và đo so sánh song song tại khu vực đô thị/công nghiệp với thiết bị GPS thương mại — xem chi tiết kết quả trong bài báo gốc.
• Board không có chip USB-to-serial tích hợp. Việc nạp chương trình cần bộ chuyển đổi USB-to-TTL (FTDI) ngoài, đấu vào GND/TX/RX ở mức logic 3.3V, và giữ board ở chế độ nạp bằng nút bấm riêng khi cấp nguồn.
• File thiết kế phần cứng cấp phép theo GPL (theo bảng metadata phần cứng trong bài báo); nội dung và hình ảnh của bài báo theo CC BY 4.0.
• Bảng kê linh kiện đầy đủ (kèm mã part number DigiKey và giá từng linh kiện, tổng ~170 USD) được công bố dưới dạng bảng trong bài báo, không phải file spreadsheet riêng.

Nguồn / tham khảo

Thiết kế phần cứng gốc bởi Daniel M. Pineda-Tobón, Albeiro Espinosa-Bedoya và John W. Branch-Bedoya (Universidad Nacional de Colombia), công bố trên HardwareX (DOI: 10.1016/j.ohx.2024.e00607), file thiết kế lưu trữ trên OSF.

Các hình từ bài báo được ghi công cho nhóm tác giả trên theo CC BY 4.0. Nastrotek chỉ resize ảnh để hiển thị trên web và không thay đổi nội dung kỹ thuật của hình.

Cách đánh giá board này

Hãy xem resource này như điểm bắt đầu để review, không phải một board nên đặt sản xuất ngay mà không kiểm tra. Trước tiên hãy mở schematic và xác định đường nguồn vào, regulator, MCU hoặc controller chính, connector ngoài, cổng nạp firmware và các giao tiếp với cảm biến hoặc màn hình. Khi các khối chức năng đã rõ, bạn sẽ dễ biết thiết kế có hợp với dự án của mình không.

Với AQuality32, phần cần review không chỉ là ESP32 mà còn là vị trí cảm biến. Nên giữ linh kiện tỏa nhiệt xa cảm biến nhiệt/ẩm, kiểm tra luồng khí quanh cảm biến bụi và CO2, xem lại đường pin/sạc, và chắc rằng board vẫn có thể log dữ liệu, nạp firmware hoặc bảo trì sau khi nằm trong vỏ.

Trước khi dùng lại file

• Kiểm tra license và ghi chú của tác giả gốc.
• Xác nhận mức điện áp trước khi nối module ngoài.
• So lại pinout connector với dây và cảm biến bạn dùng.
• Kiểm tra khả năng mua linh kiện trong BOM trước khi đặt PCB.
• Xuất lại Gerber từ tool thiết kế nếu bạn đã chỉnh sửa.
• Với thiết kế chưa tự test, hãy xem như tài liệu tham khảo cho đến khi đã gia công và đo thực tế.

Trường hợp sử dụng phù hợp

Resource dạng này hữu ích khi bạn muốn học từ một thiết kế phần cứng open-source thật, mượn một phần mạch hoặc so sánh quyết định layout trước khi tự vẽ board. Ngay cả khi không đặt sản xuất trực tiếp, schematic vẫn có giá trị để tham khảo nguồn, connector, ràng buộc cơ khí hoặc quá trình bring-up firmware.

Với prototype sản phẩm nhỏ, cách tốt nhất là dùng lại ý tưởng một cách có kiểm soát: copy nguyên lý, không copy toàn bộ board khi chưa hiểu bối cảnh. Hãy ghi rõ phần đã chỉnh, lưu lại giả định và thêm điểm đo để board đầu tiên sau khi gia công thật sự giúp bạn học được điều gì đó.

Đọc thêm liên quan

• Checklist review PCB
• Checklist review schematic ESP32
• Net class và trace width cho PCB
• Ground plane cơ bản khi layout PCB