基于SCI采集模块对激光切割时环境甲醛浓度的探究 简单

一、活动背景

    有幸参加了本次SCI采集模块的硬件漂流活动。之前看产品宣传的时候，已经对新产品的强大功能所折服，何况DF还贴心的提供了很多种搭配传感器的选择。后来我还是选择了有HCHO甲醛传感器的的组合，因为这个看起来很有趣，但我应该不(mai)会(bu)买(qi),有这样白玩的机会怎么可以错过。

    言归正传，学校创客空间的激光切割机因为课程使用的需要，一直是处于毕竟勤劳的工作状态。每学期之初，都会有新同学问：老师，这个木板的味道很大，有没有毒的？

二、资料检索

    因为一般学校多使用椴木板或奥松板作为激光切割加工耗材。我们学校只配备了椴木板，针对这个问题，我们查阅了相关的资料：

0、椴木板在生成过程需要使用胶水进行粘合，胶水中包含了甲醛等有害物质。

1、激光切割椴木胶合板，高温会使木板切口中的甲醛挥发出专来，其它地方的甲醛是不可能挥发出来的。

2、激光具有能量集中的特点，所以切割椴木胶合板时只有切口会有高温，其它地方的温度并不高，不会促使甲醛挥发。

三、提出问题

  使用激光切割制作作品时，环境的甲醛浓度究竟是怎样的？应当有那些措施可以降低由于甲醛存在所带来的风险？

四、探究思路

针对以下场景，对甲醛浓度进行检测。

    1、没有设备或耗材的教室环境

    2、存放椴木板或激光加工场所

    3、激光切割时，设备周边环境 

    4、激光切割作品本身

五、制作支撑架

SCI采集模块是一款多功能数据采集模块，可连接温湿度、大气压等常见的20余种传感器，并能将采集到的数据显示在板载屏幕中，此外SCI采集模块集成了传感器自动识别、数据显示、数据存储、RTC时钟、数据处理等探究实验中的常用功能.

因为板子的功能使用，产品wiki和之前交报告的老师都写的很详尽了，我就不赘述了。有感于测试过程中，采集模块连接上传感器和主控板之后，整线不美观，不利于移动采集。我简单做了一个支撑结构，该结构由两部分组成。

1）通过把SCI采集模块、甲醛传感器、主控板固定在木板上，设备之间的连线通过预留孔位，穿过背面进行连接，形成“一体化”板。

2）用于支撑一体化板的底板，并在对应甲醛传感器位置前放置孔位，用于插入待检的木板样本

3）因为主控方面我选择了一块行空板，所以制作完成后的“一体化”板可以插在掌控扩展板上，也可以直接插在底板上 .

切割并安装后的外观如图：

六、编写程序

    SCI采集模块自带屏幕显示，采集的数据可以及时显示在屏幕上。本测试通过与行空板结合，将采集的数据显示在行空板屏幕上。参考官网产品wiki和其他老师的案例，我用Thonny作为编程工具，通过下面程序将采集数据在行空板上进行显示。

七、数据采集

   采集数据时，只需要在SCI采集模块的“记录”按键上按一下，屏幕右下角的REC旁会出现一个“*”标记,记录按键上方的led指示灯也会交替闪烁，表示设备开始进行记录。

我将采集模块分别在以下环境进行数据采集，得到相关的数据。

1）没有设备或耗材的教室环境

收集到数据：2.csv

2）存放椴木板或激光加工场所

收集到数据：4.csv

3)激光切割时，设备周边环境 

    将采集模块分别放置在激光切割机器的外部和内部.收集到数据：3.csv

4)、激光切割作品本身

用浅雕的方式制作一个70*70的样板，并将它放置在HCHO传感器前。收集到数据：1.csv 

八、数据整理

将几个场景收集到的csv文件，结合python数据可视化，用图表方式显示出来。

代码如下：

因为采集时的数据采集时间间隔是相同的，均为10秒。为了能更直观的显示对比，通过时间平移，将它们使用相同的开始时间。显示图表如下：

九、数据分析

通过对图表数据的观察，可以有如下发现:

1、可以观察出甲醛的浓度分布区间可粗略分为三段，1类区间为大于0.25ppm, 2类区间为0.12~0.25ppm,3类区间为小于0.12ppm.

2、存放耗材或设备的环境与普通办公室的检测数据差别不大，均在3类区间；

3、刚切割完成的成品会在0.5小时内从1类区间下降为2类区间，需要2个小时左右才能下降到正常的3类区间。

4、切割设备在加工时，将采集模块放置在切割机外的基本保持不变为3类区间，将采集模块放置在切割机内部的确检测到有数据增加，但没有上升到1类区间。因为考虑到设备的安全性，采集模块放置的比较远，可能会影响检测的准确性，该小项的测试数据可能有误差。

十、小结

1、保持激光切割室环境通风，环境中的甲醛浓度处于正常水平,不用过于担心。

2、刚切割好的板材，最好是经过通风晾置2个小时以后，再给学生使用。

参考文章：

1、SCI采集模块硬件漂流|读取CSV文件，并数据可视化   作者 ：Hockel

2、行空板搭配SCI 采集模块博采多模块数据无难事    作者 ：HonestQiao

3、Gravity SCI 采集模块      作者：dfrobot