App Script是由Google開發的一個腳本平台，它能夠輕易的將 Google 的各項服務(Gmail、Maps、Drive、Calendar、Forms、Doc、Sheet)搭配應用，並且在一定額度內免費使用；也可以說它是一個serverless（無伺服器）程式，可以將建置的程式碼發布至網路上，供來自各地用戶端使用。

本次將結合App Script、ESP32及AM7020，實作一個空品偵測器，透過環境感測器讀取PM2.5、CO2資料並上傳至雲端試算表，最後以簡易折線圖表示資料變化。

空品偵測器在先前的文章一口深呼吸有多少PM2.5？打造居家空品偵測器！也有實作過，所需材料都是一樣的，惟當時是透過AM7020將資料上傳至Adafruit IO平台。功能上各有優缺點，文末有較詳細的解析說明；不過大致可依照使用者需求，自行評估選用的平台及方式：Adafruit IO有較好的直覺式體驗，而App Script則在後續資料應用上有較高的彈性。

所需材料

ESP32

ESP32是一塊同時具有WiFi及Bluetooth功能的開發板，具有兩組HW UART。

這次範例會使用第二組HW UART與AM7020溝通，另外使用兩組SW UART與PM2.5及CO2感測器溝通，並將MQTT Protocol Stack 建置在ESP32上。

AM7020

AM7020是一款NBIoT模組，模組本身支援HTTP(S)、MQTT(S)、TLS等多項Protocol，加上專屬AM7020的Arduino Library，讓使用門檻大大降低，對初學者相當親切的一款模組。

ZH03B（細懸浮微粒感測器）

PM2.5感測器使用輝盛（Winsen）的ZH03B，ZH03B跟常見的攀藤PMS3003 在使用方法及原理上是一樣的，有興趣的夥伴可以自行研究相似處。ZH03B內部使用風扇進氣與雷射感測懸浮微粒，比紅外線式更加精準，甚至可量測PM10、PM2.5與PM1.0等多種懸浮粒子。

ZH03B提供的介面有PWM（Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變）與UART兩種形式，PWM輸出會依照目前感測的PM2.5數值改變Duty Cycle，藉由轉換公式得到正確的感測值；而UART則是直接將PM2.5數值藉由UART傳遞。為了避免轉換誤差，我們會直接使用UART介面作資料傳輸。

當然除了ZH03B之外也有不同類型的感測器可選擇，如SHARP 的GP2Y1051AU0F或是Shinyei的PPD42NS等；但此類的感測使用的是引流加熱電阻與紅外線感測，相比之下雖然價格略為便宜但精準度卻不及ZH03B，大家可以自行衡量選用的材料，本次將以ZH03B為範例實作。

MH-Z19B（二氧化碳濃度感測器）

在室內環境中還有一個重要的氣體指標，就是二氧化碳CO2了。當室內二氧化碳濃度較高時，不但容易感到昏昏欲睡，久了也會對人體造成傷害。

然而相較於PM2.5感測器， CO2感測器因不易取得、價格較高，使得鮮少人使用與感測。

我們本次選用輝盛（Winsen）的MH-Z19B二氧化碳感測模組，其特性是高靈敏度、響應時間快、輸出線性、響應氣體單一，感測範圍為0~5000ppm，適合在室內外空間量測。

傳統的電化學氣體感測器（如MQx系列）通常都會對兩種氣體以上響應，且反應時間久需要一定時間加熱後才會準確；而MH-Z19B採用NDIR（Non Dispersive Infrared，非散色紅外線）感測，最大的優點是可以設計成僅針對單一氣體作響應，不會受到其他氣體濃度影響讀值，且受溫濕度影響較小，使用壽命也較長，同時內建溫度感測，主要用意是可以依據不同的環境溫度作溫度補償的參考。

MH-Z19B提供的介面就如同稍早提過的ZH03B一樣，有PWM（Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變）與UART兩種形式；再為各位複習一次，PWM輸出會依照感測的二氧化碳濃度改變Duty Cycle，藉由轉換公式得到正確的感測值；而UART則是直接將二氧化碳濃度藉由UART傳遞。同樣的為了避免轉換誤差，與ZH03B一樣，我們直接使用UART介面作資料傳輸。

架構

以ESP32為主體並使用Software Uart與MH-Z19B、ZH03B溝通，使用Hardware Uart與AM7020溝通，AM7020使用HTTPS Protocol將pm2.5及co2感測資料透過API傳送至Google APP Script，經由預先建置好的APP Script腳本程式解析後再寫入Google sheet。

步驟

1.建立App Script及Google sheet

進到Google雲端硬碟，點選新增 > 更多 > Google Apps Script。

將程式區塊內容改為與這裡相同的程式碼，點選頁面右上方部署 > 新增部屬作業。

類型選擇為「網頁應用程式」，點選「部屬」後會要求授予存取權限，改為所有人。完成後即可得到「部屬作業ID」，將此ID紀錄下來，後面程式將會使用。

接下來要新增一個Google Sheet（試算表）。進到Google雲端硬碟，點選新增 > Google 試算表；試算表名稱可自訂，唯獨下方紅框處表名稱須改為「IAQ」，與App Script程式碼相呼應。

試算表ID可從網頁上方網址列中取得，以我的試算表網址為例，紅字即試算表ID。將試算表ID紀錄下來，後面程式將會用到。

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1ASNcnZIRFZm_xE5ceZ6XymQdJXQLCqvr2e9Dn7XEgQw/edit#gid=0

2.硬體配置

3.程式架構說明

程式碼請參閱Github( https://github.com/JiekangHuang/esp32_am7020_app_script )。

程式會使用到以下四個Library，請至Github下載後放到Arduino Library資料夾底下。

在讀取ZH03B及MH-Z19B上都使用SW UART；而ESP32只有兩組HW UART，第一組用來Debug，第二組用來與AM7020溝通，故剩餘的感測器要使用UART就必須採用SW UART的方式與其通信。在ESP32上使用SW UART需安裝EspSoftwareSerial Lib。

整體通訊上我們使用HTTPS與App Script溝通，而實際實作通訊架構上我們分為三層，由上到下分別為HTTP、SSL及TCP，每層架構獨自完成各自工作後再將結過傳送至下層，最終由AM7020發送到App Script。

這次使用Google App Script時發現使用HTTPS呼叫API後，雖然資料能夠順利上傳，但回傳結果卻是錯誤(Moved Temporarily)：HTTPS錯誤代碼(state code)為302，意旨「網站位置暫時移動，要求重新導向到新網址」。依照官方文件表示，「出於安全原因，內容服務返回的內容不是從script.google.com提供的，而是重定向到script.googleusercontent.com上的一次性URL。這意味著，如果您使用內容服務將數據返回到另一個應用程序，則必須確保將HTTP客戶端配置為遵循重定向」。因此必須使用有支援重新導向的HTTP Library，這裡選用HTTPSRedirect，它能解決一般HTTP請求以及錯誤代碼為301、302的問題。

重點程式碼說明

檔名：esp32_am7020_app_script.ino

檔名：config.h

檔名：AllTrustAnchors.h

成品

完成以上步驟將可從Google Sheet上查看Co2濃度及PM2.5數值的資料及折線圖，每筆資料會有對應背景顏色，用以快速判斷當前數值是否超出標準（顏色標準見下表），裝置每15分鐘上傳一次數據。

小結

經過以上步驟即可將感測資料傳至Google試算表儲存；使用Google試算表作為資料庫，優勢在於更容易做後續資料分析：例如結合試算表強大的計算、圖表功能，快速統計並分析資料。若要自動取得試算表資料也可透過App Script輕鬆讀取，相容性非常高！

先前的文章一口深呼吸有多少PM2.5？打造居家空品偵測器！也以相同材料實作過空品偵測器，當時是透過AM7020將資料上傳至Adafruit IO平台。在功能上雖大同小異，不過各有優缺點：Adafruit IO平台最大優勢便是良好的使用者體驗，我們能直覺式的依靠美觀燈號判斷當前空氣品質，惟資料保存上有一個月的時間限制，對於部分需長期保存資料的人相對來說較為不便；而Google試算表存成excel格式，除了應用上較為廣泛（如可使用加總、平均、算標準差等功能）外，更能存放大量資料，二維的資料欄位有助於存放複雜資料，一行就可存放多種感測器數值，在後續抓取資料分析時會更加容易且不易混淆。大家可依照需求參考對應的文章教學，實作自己的空品感測器。

希望這篇教學能對大家有所幫助，喜歡記得分享給朋友，網站內還有更多實作文章，我們下篇見！

Google試算表也能當資料庫？Arduino × App Script實作：空品偵測器！

本次將結合App Script、ESP32及AM7020，實作一個空品偵測器，透過環境感測器讀取PM2.5、CO2資料並上傳至雲端試算表，最後以簡易折線圖表示資料變化。

所需材料

ESP32

AM7020（含SIM Card、天線）

ZH03B（細懸浮微粒感測器）

MH-Z19B（二氧化碳濃度感測器）

杜邦線數條

ESP32

ESP32是一塊同時具有WiFi及Bluetooth功能的開發板，具有兩組HW UART。

這次範例會使用第二組HW UART與AM7020溝通，另外使用兩組SW UART與PM2.5及CO2感測器溝通，並將MQTT Protocol Stack 建置在ESP32上。

AM7020

AM7020是一款NBIoT模組，模組本身支援HTTP(S)、MQTT(S)、TLS等多項Protocol，加上專屬AM7020的Arduino Library，讓使用門檻大大降低，對初學者相當親切的一款模組。

ZH03B（細懸浮微粒感測器）

MH-Z19B（二氧化碳濃度感測器）

在室內環境中還有一個重要的氣體指標，就是二氧化碳CO2了。當室內二氧化碳濃度較高時，不但容易感到昏昏欲睡，久了也會對人體造成傷害。

然而相較於PM2.5感測器， CO2感測器因不易取得、價格較高，使得鮮少人使用與感測。

我們本次選用輝盛（Winsen）的MH-Z19B二氧化碳感測模組，其特性是高靈敏度、響應時間快、輸出線性、響應氣體單一，感測範圍為0~5000ppm，適合在室內外空間量測。

架構

以ESP32為主體並使用Software Uart與MH-Z19B、ZH03B溝通，使用Hardware Uart與AM7020溝通，AM7020使用HTTPS Protocol將pm2.5及co2感測資料透過API傳送至Google APP Script，經由預先建置好的APP Script腳本程式解析後再寫入Google sheet。

步驟

建立App Script及Google sheet

硬體配置

程式設計

1.建立App Script及Google sheet

進到Google雲端硬碟，點選新增 > 更多 > Google Apps Script。

將程式區塊內容改為與這裡相同的程式碼，點選頁面右上方部署 > 新增部屬作業。

類型選擇為「網頁應用程式」，點選「部屬」後會要求授予存取權限，改為所有人。完成後即可得到「部屬作業ID」，將此ID紀錄下來，後面程式將會使用。

接下來要新增一個Google Sheet（試算表）。進到Google雲端硬碟，點選新增 > Google 試算表；試算表名稱可自訂，唯獨下方紅框處表名稱須改為「IAQ」，與App Script程式碼相呼應。

試算表ID可從網頁上方網址列中取得，以我的試算表網址為例，紅字即試算表ID。將試算表ID紀錄下來，後面程式將會用到。

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1ASNcnZIRFZm_xE5ceZ6XymQdJXQLCqvr2e9Dn7XEgQw/edit#gid=0

2.硬體配置

ESP32

AM7020

ZH03B

MH-Z19B

5v

V

VDD

VDD

GND

G

GND

GND

TX2

R

-

-

RX2

T

-

-

D4

EN

-

-

D5(sw uart rx)

-

TX

-

D18(sw uart rx)

-

-

TX

D19(sw uart tx)

-

-

RX

D23(sw uart tx)

-

RX

-

3.程式架構說明

程式碼請參閱Github( https://github.com/JiekangHuang/esp32_am7020_app_script )。

程式會使用到以下四個Library，請至Github下載後放到Arduino Library資料夾底下。

TinyGsm（產生TCP封包）

SSLClient（產生SSL封包）

HTTPSRedirect（產生HTTP封包）

EspSoftwareSerial（在ESP32上實現Software UART）

在讀取ZH03B及MH-Z19B上都使用SW UART；而ESP32只有兩組HW UART，第一組用來Debug，第二組用來與AM7020溝通，故剩餘的感測器要使用UART就必須採用SW UART的方式與其通信。在ESP32上使用SW UART需安裝EspSoftwareSerial Lib。