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Hinweis: Es gibt mittlerweile zusätzlich noch eine „kleine Version“ des AirSniffer. Unterschied ist der Verzicht auf die Partikelmessung und ein deutlich kleineres Gehäuse.
Die Motivation für die Entwicklung des AirSniffer waren die vielen Diskussionen zur Luftqualität in Innenstädten. Für mich persönlich ist aber weniger interessant, wie die Luftqualität draussen auf der Straße ist, sondern viel wichtiger ist mir die Luftqualität in meinen Innenräumen bzw. meiner nahen Umgebung. Gerade weil ich mich dort im Gegensatz zur Straße besonders viele Stunden aufhalte. Natürlich gibt es heute schon für die Luftüberwachung verschiedene Messgeräte, aber alle messen eben nur und warnen ggf. bei zu schlechter Luftqualität. Die wichtigen Aktionen wie Fenster öffnen und Lüftung einschalten sind nicht enthalten. Deshalb ist die Integration eines Luftgütemessers in das Smarthome mit den vielen abgestuften Steuerungs- und Warnmöglichkeiten von besonderem Interesse.
Gerade in Zeiten von Corona ist die Information über die Luftqualität von besonderer Bedeutung für die Gesundheitsvorsorge/Lüftung in geschlossenen Räumen. Im Gegensatz zu reinen CO2-Sensoren auf Infrarotbasis scheint insbesondere der hier verwendete Sensor Bosch BME680 die menschlichen Atemgase besonders gut zu detektieren. Deshalb kann mit dem hier vorgestellten Modul in Verbindung mit anderen Smarthome-Komponenten eine Belüftungssteuerung für Wohnräume einen wertvollen Beitrag zur Minderung des Ansteckungsrisikos leisten.
Hier mehr zu diesem Thema.
_ Das kann der AirSniffer
Der AirSniffer ist ein weiteres sehr leistungsfähiges Modul einer Reihe von Sensor- und Aktor-Modulen, die hauptsächlich zur Erweiterung und Ergänzung der Hausautomation mit der Homematic konzipiert sind. Diese Module sind allesamt Funkmodule , die das in nahezu jedem Haushalt vorhandene gesicherte WLAN-Funknetz verwenden, um mit der Homematic-CCU oder anderen Smarthome-Systemen zu kommunizieren. Im AirSniffer sind modernste intelligente Sensoren integriert, die das Modul zu einer leistungsfähigen Raumsonde für alle Räume im Haus. macht .Damit sind eine Vielzahl von Automatisierungsaufgaben im Haus mit der Homematic aber natürlich auch mit anderen Smarthome-Systemen möglich.
Für die Heizung- und Klimasteuerung
- Messung der Lufttemperatur
Messung der relativen und absoluten Feuchte
Messung der Tautemperatur zur Erkennung von Schimmelbildung
Messung des Luftdrucks mit Trendberechnung zur Wettervorhersage
- Messung des Luftqualtätsindex IAQ qualitativ (sehr gut bis ungenügend)
Messung des Luftqualitätsindex quantitativ (Wert von 0 bis 500)
Messung CO2-Equivalent
Feinstaub-Konzentration verschiedener Partikelgrößen PM1.0, PM2.5 und PM10
Ableitung bzw. Berechnung Luftqualitätsindex aus den Partikel-Konzentrationen
- Einbindung ins Heimnetz über WLAN
komfortable Eingabe der WLAN-Zugangsdaten mit Browser
Einfache Update-Möglichkeiten über integrierte Webseite
Ampelanzeige der Luftqualität
einfache Integration in das Homematic-System
JSON-Datenausgabe an bel.Server im Heimnetz
Das Webseiten-Erscheinungsbild könnte man zwar mit einer App graphisch aufpeppen, aber der Aufwand ist mir einfach zu groß. Schließlich steht die Funktionalität an erster Stelle und die ist mit der aktuellen Webseite voll erfüllt. Wer doch lieber das "Mäusekino" möchte, der kann über IObroker oder NodeRed sich wunderschöne grafische Anzeigen zusammenstellen.
Oben auf der Webseite sind die blauen Links zu den verschiedenen Webseiten des AirSniffer. Darunter sind die Befehle aufgelistet, mit denen man das Modul komfortabel konfigurieren kann und weiter unten die IP-Adressen des Moduls und der CCU. Im unteren Bereich der Webseite sind die umfangreichen Sensordaten dargestellt. Die Aktualisierung im Browser erfolgt automatisch im Minutentakt oder manuell durch Anklicken des "manuellen Messwert Refresh"-Links. In rot sind die Namen der entsprechenden CCU-Systemvariablen aufgeführt, mit denen die Messdaten automatisch synchronisiert werden. Die Replizierung erfolgt intelligent nach verschiedenen Kriterien, damit einerseits eine sehr schnelle Aktualisierung möglich ist und andererseits die Datenrate klein bleibt.
Der AirSniffer … Nachbau relativ einfach!
Damit der Nachbau auch für den weniger versierten Elektroniker möglich ist, wurde ein Komplettbausatz entwickelt. Dabei wurde Wert darauf gelegt, daß die zu verlötenden Bauelemente möglichst nur große Standard-Bauteile sind. Der „vielbeinige“ Controller ist bereits auf einer fertigen Modulplatine verlötet und schon programmiert , so daß bei diesem wichtigsten Bauteil keine Probleme auftreten können. Sorgfalt und der fachgerechte Umgang mit dem Lötkolben sind aber schon erforderlich! Eine umfangreiche bebilderte Bauanleitung macht den Nachbau auch für „Nicht-Nerds“ gut machbar. Nachfolgend das Funktionsschema des Airsniffer:
Das Controller-Board holt die Messwerte von den sehr leistungsfähigen Sensoren:
Der verwendete BOSCH-Sensor BME680 ist ein sog. I2C-Bus Sensor. Er ist äußerst leistungsfähig und misst neben Temperatur, Feuchte und Luftdruck auch verschiedene Schadgase der Luft. Als Schadgase erkennt er CO2 und ein breites Spektrum von Kohlenwasserstoffen, die für die Luftqualität im Raum entscheidend sind. Bei dem Thema Luftqualität lohnt es sich, die Eigenschaften dieses Bausteines näher kennen zu lernen.
Zur Feinstaubmessung wird der Sensor PMS5003 von der Fa. Plantower verwendet. Die Luft wird dazu mit einem Miniaturlüfter in eine Messkammer geführt. Dort werden mit Laser die Staubpartikel beleuchtet und das Lichtecho so ausgewertet, daß Anzahl der verschiedenen Partikelgrößen ermittelt wird. Bei dem hier implementierten Funktionsablauf erfolgt ca. alle 5 bis 15 Minuten (einstellbar) ein Messzyklus, der etwa 1 Minute dauert. Nach dem Einschalten des Lüfters wird gewartet, bis die Messwerte sich stabilisiert haben. Erst dann startet die eigentliche Messung, die wiederum einige Sekunden dauert. Die Roh-Messdaten werden dann über serielle Verbindung(9200Bd) zum AirSniffer übertragen, dort weiter ausgewertet und in verständlicher Form (IAQ-Werte) auf der Webseite dargestellt bzw. zur Homematic etc. übertragen.
Und so sieht das Ganze im zusammengebauten Zustand aus. Mit einer Stromversorgung über ein einfaches 5V/1A-Steckernetzteil sind keine Batterien notwendig. Das macht auch Sinn, weil ja im Wohnraum eh eine Steckdose vorhanden ist und regelmäßiger Batteriewechsel nur nervt!
Eingebaut wird die Controllerplatine in ein spezielles Gehäuse, das im 3D-Druck hergestellt wird. Man kann das Gehäuse mit dem Bausatz beziehen oder auch selbst ausdrucken. Die Sensoren und der Controller werden ohne spezielle Werkzeuge einfach nur in das fertige Gehäuse eingeschoben. Alle Teile und alle zu verlötenden oder steckbaren Sensoren sind beim Bausatz schon dabei. Das Netzteil wird allerdings nicht mitgeliefert. Benötigt wird ein 5V/1A Steckernetzteil mit 5,5mm/2.1mm Hohlstecker. Dabei sollte man beim Netzteil auf gute Qualität achten, weil diese ja immerhin im Dauerbetrieb arbeiten. Die einschlägigen Elektronikhändler bieten hier genügend Alternativen an.
Die Luftqualität wird im Gehäuse mit einer Ampelanzeige (RGB-LED) wie auf folgendem Bild angezeigt: