Citizen Science: Sensor-Upgrade für das Airrohr
Mit dem Umweltsensor BME280 verpassen wir unserem Luftdaten-Feinstaubsensor ein günstiges Upgrade für bessere Messergebnisse.
- Helga Hansen
Wie gut die Luftqualität im Garten oder vor dem Schlafzimmerfenster ist, lässt sich heute auch mit Eigenbaulösungen ermitteln. Das Airrohr von Luftdaten.info macht den Einsatz mit einer Bauteilliste und vorbereiteter Software noch einfacher, lässt aber Raum für weitere Veränderungen. So lässt sich etwa der empfohlene Temperatursensor DHT22 gegen ein robusteres Modell austauschen.
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Für unseren Überblick an Umweltsensor-Kits- und -Bausätze haben wir zunächst den DHT22 in unser Airrohr eingebaut – aus früheren Tests wissen wir allerdings, dass dieser Sensor bei höherer Luftfeuchtigkeit keine verlässlichen Werte mehr liefert. Als Ersatz soll daher der BME280 zum Einsatz kommen, der neben Temperatur und Luftfeuchte auch den Luftdruck erfasst. Nötig ist dafür ein Lötkolben, da das Board mit einer separaten Steckleiste geliefert wird. Auch wer Steckkabel nutzt, muss die Steckleiste also noch anlöten (und braucht ein Kabel mehr als vorher). Ohne eigenen Lötkolben bietet sich dafür der Besuch im lokalen Fablab oder Hackerspace an.
Eine weitere, von der Luftdaten-Software unterstützte Alternative ist der Temperatursensor BMP280, der bei Reichelt und ELV bereits fertig gelötet erhältlich ist – aber keine Luftfeuchte misst. Da die Messungen des Feinstaubsensors mit steigender Luftfeuchtigkeit ungenauer werden lohnt der Austausch nur kaum.
Pins umstecken
Am einfachsten ist der Einsatz direkt beim Zusammenbau, aber auch Nachrüsten ist kein Problem. Nach dem Abbau des Airrohrs kann man es einfach öffnen, den Sensor abziehen und den neuen anstecken. Anschließend muss nur die Software angepasst werden und das Rohr kann wieder nach draußen ziehen.
Der BME280 wird – wie die Module BMP180 oder BMP280 – über den Datenbus I2C an den ESP-Mikrocontroller angeschlossen. Dafür werden andere Pins als beim DHT22 genutzt. Über I2C kann ein Mikrocontroller mit mehreren Geräten sprechen, die einfach hintereinander geschaltet werden. Neben der Spannungsversorgung mit 3,3 Volt und GND sind dies die Signalleitungen SCL (Serial Clock/Takt) und SDA (Serial Data/Daten). So könnten auch weitere Sensoren über diese Pins angeschlossen werden.
| Sensor | NodeMCU ESP8266 |
| VCC | 3V3 |
| GND | GND |
| SCL | D4 (GPIO2) |
| SDA | D3 (GPIO0) |
Unterstützung für die verschiedenen Sensoren bringt die Software von Luftdaten.info bereits mit. Man muss ihr nur in den Einstellungen mitteilen, welche Sensoren verbaut sind. Am einfachsten ist dies beim Einrichten eines neuen Sensors, da man die Konfiguration eh überprüfen muss. Wer einen Sensor umbaut, hat zwei Möglichkeiten.
Software konfigurieren
Unter Windows 10, Mac OS und Linux (über Avahi) geht es sehr einfach, solange man Zugang zum gleichen WLAN wie der Sensor hat. Die Konfigurationsseite des Sensors ist über http://feinstaubsensor-{sensorID}.local/ erreichbar – die {sensorID} muss natürlich gegen die Nummer des Sensors ausgetauscht werden. Diese sollte man bei der Ersteinrichtung des Geräts notiert haben, um den Sensor bei Luftdaten.info zu registrieren und seine Meswerte ansehen zu können. Nach dem Speichern der Änderung startet der Mikrocontroller automatisch neu.
Unter Windows 7 funktioniert diese Methode, wenn iTunes, Skype oder Apples Bonjour-Druckdienst installiert ist. Schließlich gibt es immer die Möglichkeit, die Firmware komplett neu auf den Mikrocontroller aufzuspielen und so die neue Konfiguration anzugeben.
Neue Messwerte
Bis zu ersten Messung der ESP dauert es nur wenige Minuten. Auf der Auswertungsseite erscheint nun ein Eintrag mit der Sensor-ID und der Endung -bme. Und auf dieser Unterseite wiederum sollten Werte für den Luftdruck neben der bekannten Auswertung von Temperatur und Luftfeuchte zu sehen sein.
Wer seinen Sensor auf der Karte von Luftdaten.info registriert hat, sollte die Angaben ebenfalls anpassen. Während dies früher noch per Mail erledigt wurde, gibt es mit meine.luftdaten.info inzwischen eine Seite, um die eigenen Feinstaubsensoren selbst zu verwalten. Neben der Hardware-Konfiguration kann dort auch Anbringung des Sensors beschrieben werden und inaktive Sensoren markiert werden. Damit entfallen übrigens die regelmäßigen Benachrichtungen, wenn ein Airrohr keine Werte mehr liefert. (hch)
