Lehrstuhl für Integrierte Systeme und Photonik

Sensorprojekt

Projekt CO2-Sensor

Der Winter naht und damit ist ausreichendes Lüften in Corona-Zeiten insbesondere wichtig. Der CO2-Wert in der Luft ist ein Indiz dafür, wann wieder gelüftet werden sollte. In diesem Projekt sehen Sie, wie ein MH-Z19B CO2-Sensor und ein DHT22 Temperatur- und Luftfeuchtesensor an einen Mikroprozessor angeschlossen und ausgelesen werden können. Die Programmierung wird in der Arduino IDE realisiert.

 

ConstructionScreenshot

 

 

 

Links: Photo des kompletten Aufbaus. Rechts: Screenshot aus InfluxDB. Auf den Anzeigen werden die Momentanwerte gegeben. Im Zeitverlauf unten steigt der CO2-Wert zunächst an und fällt beim Lüften dann rasch ab.

Diese Teile werden benötigt:

Sensoren:

  • 1x MH-Z19B
  • 1x DHT22

Mikroprozessor:

  • 1x Heltec WiFi LoRa 32 (V2) (Dieser ausgewählt aufgrund von integriertem OLED-Display, WiFi- und LoRa-Anbindung. Andere Mikroprozessoren sind auch möglich und kostengünstiger.)
  • 1x Micro USB Kabel für die Programmierung und Energieversorgung
  • Evtl. Powerbank für den mobilen Betrieb
 

Zubehör:

  • 1x Steckbrett
  • 1x LED-Ampel (Vorwiderstände bereits enthalten)
  • 1x LED gelb (anstelle LED-Ampel einsetzbar)
  • 1x LED rot (anstelle LED-Ampel einsetzbar)
  • 2x Widerstand 220 Ohm (für LED rot und gelb)
  • 1x Widerstand 10 kOhm (Pull-Up für DHT22, 4,7 kOhm – 10 kOhm geht)
  • Draht für die Verbindungen

 

Das Gesamtprojekt wird in mehreren Stufen durchgeführt. Zu jeder Stufe gibt es ein Video auf YouTube:

 

https://www.youtube.com/playlist?list=PLhlJzNE93Tpa4d63AanD1R5JesbOJNAMR
 

  1. Einführung in das Projekt
  2. Heltec-Board mit LED-Ampel: Einführung in das Heltec-Board und die Steuerung von Pins.
    Datei: Heltec_Ampel_v1.0.0.ino
  3. CO2-Sensor Anbindung und Ausgabe auf seriellen Monitor
    Datei: CO2_Serial_v1.0.0.ino
  4. CO2-Ampel: Steuerung der LED-Ampel in Abhängigkeit der CO2-Werte
    Datei: CO2_Ampel_v1.0.0.ino
  5. CO2-Ampel und Display-Ausgabe: Anbindung des OLED-Displays
    Datei: CO2_Ampel_Display_v1.0.0.ino
  6. Sensor für Temperatur und Luftfeuchte anschließen
    Datei: Temp_Hum_v1.0.0.ino
  7. Alle Sensorwerte auslesen und per WiFi in Datenbank InfluxDB übertragen
    Datei: CO2_Temp_Hum_WiFi_v1.0.0_blanko.ino
  8. Vergleich des aufgebauten Messgerätes mit zwei kommerziellen Geräten

 

Anmerkung zu Schwellwerten:
Automatische Belüftungsanlagen werden so ausgelegt, dass im Mittel über die Dauer einer Unterrichtseinheit 1000 ppm CO2 eingehalten werden [1]. Daher wählen wir 1000 ppm als Umschaltwert zu gelber Ampel und 1200 ppm als Umschaltwert zu roter Ampel.


[1] Stellungnahme der Kommission Innenraumlufthygiene am Umweltbundesamt, „Das Risiko einer Übertragung von SARS-CoV-2 in Innenräumen lässt sich durch geeignete Lüftungsmaßnahmen reduzieren“, 12. August 2020.

Link: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2546/dokumente/irk_stellungnahme_lueften_sars-cov-2_0.pdf

Anmerkung zur Justierung des MH-Z19B:
Der Sensor justiert sich im Dauerbetrieb automatisch auf den niedrigsten innerhalb von 24h gemessenen Wert. Es wird angenommen, dass dieses Außenluft ist. Daher muss der Sensor einmal täglich an einem offenen Fenster stehen.

Datenblatt: https://www.winsen-sensor.com/d/files/infrared-gas-sensor/mh-z19b-co2-ver1_0.pdf