DIY-luftkvalitetsmätare som varnar när det är dags att vädra

Hårdvaran du behöver: Smarta sensorer för en billig peng

Att bygga en egen luftkvalitetsmätare är ett spännande projekt som kräver några väl utvalda elektroniska komponenter för att fungera optimalt. Grunden i hela bygget är en mikrokontroller som fungerar som mätarens hjärna och hanterar all data. Du behöver också en sensor som kan mäta de osynliga partiklarna i rummet samt en enhet som kan visa informationen för dig. Genom att välja prisvärda men exakta delar får du en pålitlig station som mäter inomhusluften utan att det kostar en förmögenhet vilket är perfekt för hemmafixaren.

Mikrokontrollern som styr hela systemet

Det första du måste skaffa är en passande mikrokontroller och här är ESP32 ett utmärkt val för detta projekt. Denna lilla krets har inbyggt wifi vilket gör det möjligt att skicka data till din telefon eller en molntjänst framöver. Den är billig, strömsnål och har tillräckligt med minne för att köra koden som läser av sensorerna kontinuerligt. Du kan enkelt strömsätta den via en vanlig USB-kabel vilket gör placeringen i hemmet väldigt flexibel och smidig. Det finns även mindre varianter som ESP8266 om du vill bygga en ännu mer kompakt mätare.

Sensorerna som läser av din inomhusmiljö

För att mätaren ska göra nytta behöver den en sensor som fokuserar på koldioxid eftersom det är den tydligaste indikatorn på att det är dags att vädra. En infraröd NDIR-sensor som SCD30 eller SCD41 är att föredra eftersom de mäter den faktiska koldioxidhalten på ett mycket mer exakt sätt än billiga flyktiga gassensorer. Dessa sensorer mäter även temperatur och luftfuktighet vilket ger dig en komplett bild av ditt inomhusklimat i en enda komponent. Priset är något högre men noggrannheten är helt avgörande för att du ska få pålitliga värden i ditt hem.

Skärmar och indikatorer för snabb avläsning

När din mikrokontroller har samlat in data från sensorn måste informationen presenteras på ett tydligt sätt så att du vet när faran är framme. En liten oled-skärm på 0,96 tum är idealisk eftersom den drar minimalt med ström och kan visa exakta siffror och text tydligt i mörker. Du kan även komplettera eller ersätta skärmen med en adresserbar led-lampa som lyser i olika färger beroende på luftens kvalitet. Grönt betyder bra luft, gult indikerar att det börjar bli dags att hålla koll och rött betyder att fönstret måste öppnas omedelbart.

• ESP32 mikrokontroller för stabil drift och trådlös anslutning

• SCD30 koldioxidsensor för exakt mätning av luftkvaliteten

• Oled-skärm för digital visning av realtidsdata

• Ljusdioder för tydlig visuell varning på avstånd

Steg för steg: Så kopplar du och kodar din mätare

När alla komponenter ligger på bordet är det dags att sätta ihop delarna och installera den programvara som ska driva mätaren. Processen kräver ingen lödning om du använder ett kopplingsdäck och passande kablar vilket gör att vem som helst kan klara av det på en kväll. Genom att följa ett logiskt flöde minskar du risken för felkopplingar och ser till att mikrokontrollern kan kommunicera med sensorn utan problem. Det handlar om att flytta data från hårdvaran till mjukvaran på ett strukturerat sätt.

Koppla samman komponenterna på rätt sätt

Monteringen börjar med att du placerar din ESP32 på ett kopplingsdäck så att du enkelt kan komma åt alla anslutningsstift. Du använder sedan testkablar för att koppla sensorns strömförsörjning till mikrokontrollerns spänningsstift som vanligtvis levererar 3,3 eller 5 volt. Dataöverföringen sker oftast via ett protokoll som kallas I2C vilket innebär att du bara behöver ansluta två datakablar mellan sensorn och kontrollkortet. Det är kritiskt att du kollar upp exakt vilka stift som är avsedda för datatrafik på just din version av mikrokontroller för att undvika kortslutning.

Förbered programmeringsmiljön på datorn

För att skriva koden använder du förslagsvis Arduino IDE som är ett gratisprogram som fungerar på alla vanliga operativsystem. Innan du börjar skriva kod måste du installera rätt drivrutiner för din ESP32 samt specifika programvarubibliotek för den sensor du har valt. Dessa bibliotek innehåller färdiga funktioner som gör att du slipper skriva komplex kod för att tolka sensorns rådata på egen hand. Genom att söka i programmets inbyggda hanterare hittar du snabbt de officiella kodbiblioteken som rekommenderas av sensortillverkaren.

Skriv koden som startar mätningen

Koden du laddar upp till mätaren består av två huvuddelar där den första delen körs en gång vid uppstart för att aktivera sensorn och skärmen. Den andra delen är en loop som körs oavbrutet och som ber sensorn om nya värden med några sekunders mellanrum. I denna loop lägger du in logik som omvandlar mätvärdena till text på skärmen och som kontrollerar om gränsvärdena har överskridits. När koden är klar kopplar du datorn till mikrokontrollern med en USB-kabel och klickar på knappen för att skicka över programmet.

Från data till handling: Sätt upp den perfekta varningssignalen

Att bara samla in data har inget värde om du inte använder informationen till att faktiskt förändra ditt beteende och förbättra din hälsa. Det sista steget i projektet handlar om att ställa in mätaren så att den reagerar vid exakt rätt tidpunkt och på ett sätt som passar ditt hem. Gränsvärdena måste anpassas efter vetenskapliga rekommendationer för att du varken ska vädra i onödan eller sitta för länge i dålig luft. På så sätt blir din skapelse en aktiv del i din vardag.

Förstå gränsvärdena för koldioxid i hemmet

Koldioxid mäts i enheten ppm vilket står för delar per miljon och utomhusluften ligger vanligtvis runt 400 ppm i dagens miljö. Inomhus vill vi hålla nivån under 1000 ppm för att behålla skärpan och undvika huvudvärk eller trötthet under arbetsdagen. När mätaren visar värden mellan 1000 och 1500 ppm är luften acceptabel men det börjar bli dags att planera en vädring inom kort. Går värdet över 1500 ppm är luften direkt undermålig och då bör mätaren reagera kraftfullt för att påkalla din uppmärksamhet.

Konfigurera beteendet vid kritiska nivåer

I din kod skapar du villkor som bestämmer vad som händer när koldioxidhalten passerar de olika magiska gränserna du har ställt in. Du kan programmera den inbyggda led-lampan att börja blinka febrilt i rött när nivån passerar 1200 ppm för att skapa en visuell påminnelse. Om du vill ha en ännu tydligare signal kan en liten surrbygel aktiveras under en kort sekund för att ge ett ljud ifrån sig. Det är viktigt att signalen är tillräckligt tydlig för att märkas men inte så irriterande att du drar ut sladden.

Placera mätaren strategiskt i rummet

För att få ett rättvisande resultat måste din nya apparat placeras på en plats i rummet där luften faktiskt representerar det du andas in. Undvik att ställa mätaren direkt på skrivbordet precis framför ditt ansikte eftersom dina utandningspuster då kommer att ge falska extremvärden. Placera den inte heller precis bredvid ett öppet fönster eller nära ventilationen där luften alltid är som renast. En bra placering är i ögonhöjd på en bokhylla en bit in i rummet där luften cirkulerar naturligt och skärmen syns bra.