AirSniffer-CO2 ...die CO2-Ampel für Wohnräume

Problemlösungen und Hinweise von allgemeinem Interesse zur Haussteuerung mit HomeMatic

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funkleuchtturm
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AirSniffer-CO2 ...die CO2-Ampel für Wohnräume

Beitrag von funkleuchtturm » 12.11.2020, 19:49

Mehr und aktuelle Information zu diesem Thema auf meiner Webseite.

1. Motivation
Für die Luftüberwachung gibt es verschiedene Messgeräte zu kaufen, aber alle messen eben nur und warnen ggf. bei zu schlechter Luftqualität. Leider sind die wichtigen Aktionen wie Fenster öffnen und Lüftung einschalten 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. Zur Anwendung kommt hier ein hochwertiger CO2-Sensor MH-Z19, der nach dem NDIR-Verfahren arbeitet. Damit ist der CO2-Gehalt mit hoher Genauigkeit unabhängig von anderen Gasen messbar. Deshalb kann das hier vorgestellte Modul in Verbindung mit anderen Smarthome-Komponenten eine Belüftungssteuerung für Wohnräume ermöglichen und damit einen wertvollen Beitrag zur Minderung des Ansteckungsrisikos leisten. Hier mehr zu diesem Thema.

2. Das kann der AirSniffer-CO2
Der AirSniffer-CO2 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-CO2 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 in Kombination mit der Homematic aber natürlich auch mit anderen Smarthome-Systemen möglich.
Folie7.JPG
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

Für die hochwertige Überwachung der Raumluftqualität:
>> Messung CO2-Konzentration mit hochwertigem NDIR-Verfahren
>> Berechnung des Luftqualtätsindex IAQ qualitativ (sehr gut bis ungenügend)
>> Messung des Luftqualitätsindex quantitativ (Wert von 0 bis 500)

Sonstige Funktionalitäten:
>> 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 beliebigen Server im Heimnetz

Die Datenübertragung erfolgt mit dem hauseigenen WLAN. Die Datenübertragung zur Homematic arbeitet völlig automatisch im Hintergrund, indem die Daten kontinuierlich auf entsprechende CCU-Systemvariablen abgebildet werden. Für die Verwendung in Verbindung mit ioBbroker oder anderen Hausautomationssystemen kann der AirSniffer anstatt zur CCU auch JSON Daten an eine programmierbare Serveradresse im Heimnetz versenden. Und natürlich kann man den AirSniffer auch ganz ohne Hausautomation verwenden: dafür hat das Modul seine eigene Webseite, womit die Messdaten im Heimnetz mit jedem üblichen Browser einfach dargestellt werden können. So hat man die aktuellen Zustandsdaten des Wohnraumes jederzeit auch auf dem Tablet oder Smartphone im Blick. Das sieht dann so aus wie auf folgendem Bild:
snif_co2_7.JPG
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.

3. Der AirSniffer-CO2 …  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-CO2:
Folie2.JPG
Das Controller-Board holt die Messwerte von den sehr leistungsfähigen Sensoren:
Da ist zuerst der CO2-Sensor MH-Z19. Dieses Modul misst per Infrarot den CO2-Gehalt der Luft nach dem aufwändigen  aber recht genauen NDIR-Verfahren. Luftdruck, Temperatur und Feuchte werden mit dem BOSCH-BME280 gemessen. Dieser ist über den sog. I2C-Bus mit dem WeMos-Controller verbunden.

Eingebaut wird die Controllerplatine in ein spezielles Gehäuse, das im 3D-Druck hergestellt wird. Die Sensoren und der Controller werden ohne spezielle Werkzeuge einfach nur in das fertige Gehäuse eingeschoben.  
Folie5.JPG
Die Luftqualität wird beim AirSniffer-CO2 mit  einer Ampelanzeige (RGB-LED) in de Farben Rot bis Grün angezeigt. Entsprechend ist auf der Webseite auch eine Benotung von 1 (sehr gut) bis 6 (ungenügend) vorhanden. Und natürlich sind all diese Daten in der CCU als automatisch aktualisierte Systemvariablen verfügbar. Andere Smarthome-Systeme können das ebenfalls vorhandenen JSON-Datentelegramm vom AirSniffer_CO2 abholen.

4. Luftqualität und CO2-Gehalt der Luft
Die Bewertung der CO2-Konzentration in der Raumluft mit einem sog. AirQualityIndex (AQI) ist meines Wissens leider nicht weltweit genormt. Es gibt viele nationale Ansätze, die zwar ähnlich sind, sich aber wertemäßig etwas unterscheiden. In der Auswertesoftware des Airsniffer habe ich eine Bewertungsskala entsprechend folgendem Diagramm umgesetzt. Dies ist keine offizielle Bewertung sondern von mir nach dem Vergleich verschiedener Quellen für den AirSniffer-CO2 so festgelegt:
Folie13.JPG
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Re: AirSniffer-CO2 ...die CO2-Ampel für Wohnräume

Beitrag von Dax » 07.03.2021, 19:40

Hallo! Ich habe mir den AirSniffer-CO2 bestellt um meine Wohnraumlüftung damit zu steuern. Dazu habe ich ihn im Abluftkanal platziert.
Soweit funktioniert alles, nur ist mir heute aufgefallen dass der CO2 Gehalt plötzlich um 300ppm gesunken ist:
Unbenannt.png
Die rote Linie ist der CO2-Gehalt, die blaue Linie die entsprechende Leistung meiner KWL. Das kommt mir schon etwas komisch vor. Hast du eine Idee was da sein könnte?

sg Dax

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Re: AirSniffer-CO2 ...die CO2-Ampel für Wohnräume

Beitrag von funkleuchtturm » 07.03.2021, 21:03

... sehr seltsam :o
Der Sensor MH-Z19 hat an einem Pin eine Kalibrierfunktion, aber dieser Pin ist nicht angeschlossen. Also kann er auch nicht selbsttätig kalibrieren.

Kontrollier mal, ob der param 15 versehentlich geändert wurde ?! Der Wert muß auf 5000 gesetzt sein!
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Re: AirSniffer-CO2 ...die CO2-Ampel für Wohnräume

Beitrag von Dax » 07.03.2021, 21:26

Hm nein der Wert steht auf 5000...

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Re: AirSniffer-CO2 ...die CO2-Ampel für Wohnräume

Beitrag von funkleuchtturm » 07.03.2021, 22:17

... wenn kurzzeitig gelüftet wird oder die Tür steht auf, dann sieht es genauso aus. :mrgreen:
Der Wert fällt auf normale Werte für Frischluft!
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Re: AirSniffer-CO2 ...die CO2-Ampel für Wohnräume

Beitrag von Dax » 08.03.2021, 08:36

Und genau das ist das was mich stutzig macht: Der Airsniffer ist im Abluftkanal meiner Lüftung installiert. Zu besagtem Zeitpunkt hatte ich weder die Lüftungstufe geändert noch irgend ein Fenster offen. Ganz im Gegenteil - seit ca. 20 Minuten war Beusch bei uns - ich hätte gedacht der CO2-Gehalt müsste deswegen steigen!
Naja ich beobachte mal weiter...

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Re: AirSniffer-CO2 ...die CO2-Ampel für Wohnräume

Beitrag von localhorst » 08.03.2022, 17:52

Moin Dax,
was haben denn deine Beobachtungen nach mittlerweile einem Jahr ergeben?

Ich habe den AirSniffer-CO2 hier seit letztem Wochenende direkt neben einer Netatmo Sonde im Testbetrieb. Bin unsicher, was die Kalibrierung angeht, da ich teils bis zu 400ppm parallel im offset zur Netatmo Werte gemessen habe. Dann laufen sie wieder teils fast perfekt parallel.
Bildschirmfoto 2022-03-08 um 17.44.43.png
(Blau Netatmo, Grün AirSniffer-CO2)

Ich hatte gelesen, das das MH-Z19 Modul ab Werk so eingestellt ist, dass eine automatische Kalibrierung ca. alle 24 Stunden stattfindet - immer auf Basis des niedrigsten Wertes der in der Zeitspanne gemessen wurde, wird 400ppm angenommen.
Auch würde mich interessieren, ob die Kalibrierung auch erhalten bleibt, wenn das Modul vom Strom genommen wird. Da ich gerne auf dem Balkon kalibrieren würde - dafür ihn aber immer aus und wieder einstöpseln muss.
Aber grundsätzlich macht der AirSniffer-CO2 einen sehr guten Eindruck.

Danke und Gruß!

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Re: AirSniffer-CO2 ...die CO2-Ampel für Wohnräume

Beitrag von funkleuchtturm » 09.03.2022, 07:36

localhorst hat geschrieben:
08.03.2022, 17:52
Ich hatte gelesen, das das MH-Z19 Modul ab Werk so eingestellt ist, dass eine automatische Kalibrierung ca. alle 24 Stunden stattfindet - immer auf Basis des niedrigsten Wertes der in der Zeitspanne gemessen wurde, wird 400ppm angenommen.
??? Wo steht das denn? Wäre mir ganz neu!
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Re: AirSniffer-CO2 ...die CO2-Ampel für Wohnräume

Beitrag von localhorst » 09.03.2022, 09:16

Guten Morgen,

in dieser Dokumentation (V1.6):
C).Self-calibration:
After the module works for some time, it can judge the zero point intelligently and do the zero calibration automatically. The calibration cycle is every 24 hours since the module is power on. The zero point is 400ppm. This method is suitable for office and home environment, not suitable for agriculture greenhouse, farm, refrigerator, etc.. If the module is used in latter environment, please turn off this function.
Und, aus einem etwas älteren Dokument (V1.0):
Automatic Baseline Correction (ABC logic function)
ABC logic function refers to that sensor itself do zero point judgment and automatic calibration procedure intelligently after a continuous operation period. The automatic calibration cycle is every 24 hours after powered on. The zero point of automatic calibration is 400ppm. From July 2015, the default setting is with built-in automatic calibration function if no special request.
Und dann noch ganz klar in Version 1.5:
0x79- On/Off Self-calibration for Zero Point
[...]
Default status is “this function is on”.
Würde bedeuten: sofern man nicht sicherstellen kann, dass das Zimmer, in dem der AirSniffer-CO2 steht, mindestens einmal am Tag auf 400ppm runter gelüftet wird, wird er mit einem Offset messen?

localhorst hat geschrieben:
08.03.2022, 17:52
Auch würde mich interessieren, ob die Kalibrierung auch erhalten bleibt, wenn das Modul vom Strom genommen wird. Da ich gerne auf dem Balkon kalibrieren würde - dafür ihn aber immer aus und wieder einstöpseln muss.
Weiß jemand etwas hierzu?

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Re: AirSniffer-CO2 ...die CO2-Ampel für Wohnräume

Beitrag von localhorst » 10.03.2022, 14:18

Noch eine weitere Frage:
Wäre es denkbar einfach den MH-Z19 gegen einen Senseair S8 LP am AirSniffer-CO2 auszutauschen? Der soll Qualitativ etwas besser sein und vor allem deutlich sinnvoller zu (auto-) kalibrieren.

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