Умный очиститель воздуха на Arduino Yun + Sharp Plasmacluster + AWS IoT

Компоненты и материалы

• Arduino Yun (Linux + AVR, WiFi/Ethernet) — 1 шт.
• Очиститель воздуха Sharp Plasmacluster (любая модель с управлением по питанию) — 1 шт.
• Пыльный датчик GP2Y1010AU0F (Sharp) — 1 шт.
• Релейный модуль (1 канал, 5V логика) — 1 шт.
• Макетная плата — 1 шт.
• Конденсатор 220 мкФ (электролитический) — 1 шт. (для стабилизации питания датчика)
• Резистор 150 Ом — 1 шт. (для ИР-светодиода датчика)
• Кабель AC 1 м — для включения очистителя через реле
• Клеммник, перемыжки, паяльник, припой, мультиметр, обжимочные клещи

Облачные сервисы и ПО

• AWS IoT Core (MQTT) — брокер для реального времени.
• Arduino IDE
• Mosquitto MQTT Client (для теста подписки на топик)
• Terminal / SSH (настройка Yun, сертификаты AWS)

О проекте

Внутренний воздух в 2–5 раз грязнее уличного (по EPA). Проект делает обычный очиститель «умным»:

• Датчик пыли GP2Y1010AU0F измеряет концентрацию PM2.5 (мг/м³).
• Arduino Yun (Linux-часть) по MQTT через AWS IoT шлет данные в облако.
• Если пыль > 0.25 мг/м³ — реле включает очиститель. Иначе — выключает (экономия электроэнергии).
• Статус и показания доступны из любой точки мира в MQTT-клиенте (телефон, ноутбук).

Подключение датчика пыли GP2Y1010AU0F

По датчику есть отличный туториал (Cyrille Médard de Chardon & Christophe Trefois): arduinodev.woofex.net. Кратко:

• V-LED (ИР-светодиод) → через 150 Ом к D12 (управление), анод к 5V.
• Vo (выход) → A4 (АЦП).
• GND → GND.
• Конденсатор 220 мкФ параллельно V-LED/GND (сглаживание импульсов тока).
• Измерение: ИР-LED вкл 280 мкс → чтение АЦП → выкл 40 мкс → пауза 9680 мкс. Цикл 10 сек.

Настройка AWS IoT на Arduino Yun

1. В AWS IoT Core создайте Thing, сгенерируйте сертификаты (root-CA, device cert, private key).
2. Политика: разрешить iot:Connect, iot:Publish, iot:Subscribe, iot:Receive на топик dustlevel.
3. На Yun: настройте время (NTP), загрузите сертификаты в /mnt/sda1/certs/ (или /etc/ssl/certs).
4. В коде (файл aws_iot_config.h) укажите:
   • AWS_IOT_MQTT_HOST — ваш endpoint (xxxxxxxx.iot.region.amazonaws.com)
   • AWS_IOT_MQTT_PORT — 8883
   • AWS_IOT_CLIENT_ID, AWS_IOT_MY_THING_NAME
   • Пути к файлам сертификатов.

Основной код (Simple-and-Smart-Air-Purifier-System.ino)

/* Simple and Smart Air Purifier System - Aaron Kow, MIT License */
#include "iot_config.h"
#include "dust_config.h"

aws_iot_setup aws_iot;
dust_setup dust_sensor;

int measurePin = A4;   // Vo датчика
int ledPower = 12;     // управление ИР-LED
int relayPin = 13;     // реле очистителя
float dustDensity;

void setup() {
  pinMode(ledPower, OUTPUT);
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
  aws_iot.config();    // подключение к AWS IoT, подписка на "dustlevel"
}

void loop() {
  dustDensity = dust_sensor.init(measurePin, ledPower); // мг/м³
  aws_iot.data(dustDensity);                            // Публикация в MQTT

  if (dustDensity > 0.25) digitalWrite(relayPin, HIGH); // ВКЛ очиститель
  else digitalWrite(relayPin, LOW);                     // ВЫКЛ

  delay(1000);
}

Ключевые файлы проекта (в архиве / GitHub)

• iot_config.h/.cpp — класс обертки над aws_iot_mqtt_client: конфигурация, подключение, публикация, колбэк.
• dust_config.h/.cpp — класс измерения пыли (алгоритм из тьюториала Trefex).
• aws_iot_config.h — ваши креды AWS (не коммитьте в публичный репо!).
• LICENSE — MIT.

Результат

В терминале (mosquitto_sub -t dustlevel) видите строки:
Dust density: 0.12 mg/m3, air filter is OFF
Dust density: 0.31 mg/m3, air filter is ON

Планы развития

• Веб-дашборд на Node.js (real-time графики, история).
• Интеграция с Home Assistant / MQTT-брокером локально.
• Добавление датчиков CO2, VOC, температуры/влажности.

Ресурсы

• GitHub: AaronKow/Simple-and-Smart-Air-Purifier-System
• Видео-туториал по AWS IoT CLI (бета-версия на момент проекта).

Схема