So bauen Sie einen Luftqualitätssensor und laden Daten hoch
Machen Sie sich Sorgen über die Luftverschmutzung in Ihrer Nachbarschaft? Warum dann nicht eine eigene Luftqualitätsstation einrichten? Der Zusammenbau aus wenigen Standardkomponenten und ein paar Sensoren kostet nicht viel, um Feinstaub, Temperatur, Druck und relative Luftfeuchtigkeit zu messen.
Sie können sich auch Tausenden anderen anschließen, um Ihre Daten in das Sensor.Community-Citizen-Science-Projekt hochzuladen. Wir zeigen Ihnen, wie Sie eine Luftqualitätsstation aufbauen, die Software installieren und im Handumdrehen ins Netzwerk bringen.
1. Quellkomponenten
Um die Luftqualitätsstation zu bauen, benötigen Sie eine Auswahl an Standardelektronik und anderen Komponenten.
Was du brauchen wirst:
- NodeMCU v3 oder v2 Mikrocontroller
- SDS011 Staubsensor
- BME280 6-poliger Temperatur-, Druck- und Feuchtigkeitssensor
- 8x Buchse-zu-Buchse Überbrückungsdrähte
- 5V 2A Netzteil und USB zu Micro-USB Kabel
- 2x Fallrohrbögen aus Kunststoff
- Klebriger Kitt oder Streifen
- Kabelbinder
- Klebeband
- Flexibler Kunststoffschlauch (6mm Innendurchmesser)
Hinweis: Dies ist für die Standardkonfiguration, aber das Bürgerwissenschaftsprogramm Sensor.Community unterstützt eine breite Palette von Sensoren.
2. Installieren Sie den Treiber
Verbinden Sie Ihr NodeMCU-Board mit einem USB-Kabel mit einem Computer. Auf einem Linux-Rechner sollte die serielle Verbindung standardmäßig funktionieren; auf einem Windows-PC oder Mac müssen Sie einen Treiber installieren. Treiberlinks sind wie folgt:
Fenster:
Öffnen Sie den Ordner CP210x und doppelklicken Sie auf die Anwendung CP210xVCPInstaller_x64 (oder x86).
Öffnen Sie den Ordner CH341SER und doppelklicken Sie auf die SETUP- Anwendung.
Mac:
Entpacken Sie den CP210x- Ordner und doppelklicken Sie auf die Anwendung CP210xVCPInstaller_x64 (oder x86). Starten Sie Ihren Mac neu.
Entpacken Sie den CH341SER- Ordner und doppelklicken Sie auf die SETUP- Anwendung. Starten Sie Ihren Mac neu.
3. Flashen Sie die Firmware
Als nächstes müssen Sie die Sensor.Community-Firmware auf die NodeMCU flashen. Laden Sie dazu das Airrohr-Firmware-Flashing-Tool herunter; Wählen Sie die passende Version für das Betriebssystem Ihres Computers.
Führen Sie die Anwendung aus, wählen Sie aus dem Dropdown-Menü der Firmware-Version die neueste_en.bin (oder eine andere Sprachversion) aus und klicken Sie auf Hochladen, um sie auf Ihr angeschlossenes NodeMCU-Board zu flashen.
Hinweis: Wenn die blinkende Anwendung "Keine Boards gefunden" anzeigt, wählen Sie die Option mit "usbserial" aus dem Board- Dropdown-Menü.
4. Verbinden Sie Ihre Sensoren
Es ist Zeit, Ihre Sensoren mit der NodeMCU-Platine zu verbinden. Wenn Ihr BME280 keine Stifte hat, müssen Sie einige darauf löten.
Verbinden Sie den BME280-Sensor wie folgt mit der NodeMCU v3:
| BME280 | NodeMCU v3 |
|---|---|
| VCC/VIN | 3V3 |
| Masse | Masse |
| SCL | D4 (GPIO2) |
| SDA | D3 (GPIO0) |
Verbinden Sie den SDS011-Sensor wie folgt mit der NodeMCU v3:
| SDS011 | NodeMCU v3 |
|---|---|
| 5V | VU |
| Masse | Masse |
| TXD | D1 (GPIO5) |
| RXD | D2 (GPIO4) |
Die Verkabelungsanleitungen für andere Sensorkombinationen finden Sie auf der Airrohr GitHub-Seite .
5. Konfigurieren Sie die Station
Wenn Sie die Luftqualitätsstation zum ersten Mal einschalten, erstellt sie einen drahtlosen Hotspot mit dem Namen airRohr (oder Particulate Matter oder Feinstaubsensor) gefolgt von der Chip-ID der NodeMCU (zB 12980979). Notieren Sie sich diese Nummer, da Sie sie später für die Registrierung der Station benötigen.
Verbinden Sie Ihren Computer mit diesem drahtlosen Hotspot und richten Sie einen Webbrowser auf http://192.168.4.1, um auf das Web-Dashboard zuzugreifen. Gehen Sie von hier aus zu Konfiguration > WLAN-Einstellungen , wählen Sie Ihren WLAN-Router aus und geben Sie das Passwort dafür ein.
Klicken Sie auf die Option Konfiguration speichern und neu starten , um die Einstellungen zu speichern und die Station neu zu starten. Es stellt dann eine Verbindung zu Ihrem drahtlosen Netzwerk her und ist unter seiner zugewiesenen IP-Adresse erreichbar. Um dies herauszufinden, suchen Sie in der Geräteliste Ihres Routers nach einem Gerät namens 'Airrohr-', gefolgt von seiner Chip-ID.
Rufen Sie seine IP-Adresse in Ihrem Webbrowser auf und Sie können die Konfiguration dann abschließen. Stellen Sie auf der Registerkarte Konfiguration > Sensoren sicher, dass die von Ihnen verwendeten Sensoren aktiviert sind. Klicken Sie auf die Option Konfiguration speichern und neu starten , um die Einstellungen zu speichern.
Verbinden Sie sich erneut mit dem Web-Dashboard und klicken Sie auf Aktuelle Daten , um zu überprüfen, ob alles funktioniert. Beachten Sie, dass die ersten Messwerte einige Minuten dauern können.
6. Registrieren Sie das Gerät
Damit Ihre Station Daten auf die Sensor.Community-Website hochladen kann, müssen Sie sie dort registrieren. Gehen Sie zur Anmeldeseite des Geräts und erstellen Sie ein Konto.
Melden Sie sich an und gehen Sie zu Meine Sensoren > Neuen Sensor registrieren . Geben Sie bei Sensor-ID die notierte Chip-ID-Nummer ein; für Sensor Board, wählen Sie 'Esp8266'.
Geben Sie die grundlegenden und zusätzlichen Informationen ein und überprüfen Sie dann, ob die richtigen Sensoren in der Hardwarekonfiguration ausgewählt sind. Wählen Sie den Standort Ihrer Station auf der Karte und klicken Sie auf Einstellungen speichern .
Es dauert einige Minuten, bis die Station mit dem Hochladen von Daten in die Sensor.Community beginnt. Sie können dies überprüfen, indem Sie auf der Seite Meine Sensoren auf die Schaltfläche Daten klicken. Sie können es auch auf der Karte anzeigen .
7. Wetterfestes Gehäuse
Um Ihre Station im Freien vor Witterungseinflüssen zu schützen, können Sie sie in einigen ineinandergreifenden Kunststoff-Fallrohrbögen unterbringen.
Setzen Sie die elektronischen Komponenten in einen der Rohrbögen ein. Je nach verwendetem Rohrtyp können Sie den Staubsensor möglicherweise weiter oben positionieren und den flexiblen Kunststoffschlauch an seinen metallisch glänzenden Lufteingang anschließen. Anschließend können Sie den Schlauch zusammen mit dem BME280-Sensor bis zum Ende des Rohrs führen.
Unsere Vierkantrohrbögen waren nicht breit genug, um den Staubsensor weit nach oben zu schieben, also haben wir ihn näher am Ende platziert und den flexiblen Schlauch nicht wirklich benötigt, obwohl wir eine kurze Länge hinzugefügt haben.
Platzieren Sie die NodeMCU-Platine weiter oben, in der Nähe der Verbindung mit dem zweiten Rohrbogen, und führen Sie das USB-Stromkabel durch das Ende dieses Rohrabschnitts. Befestigen Sie diese und die Sensoren an den Seiten des Rohres mit klebrigem Kitt oder Streifen.
Wenn Sie zufrieden sind und sichergestellt haben, dass die Station funktioniert, wickeln Sie Klebeband um die Verbindung der Rohrbögen. Wenn Sie verhindern möchten, dass Insekten und andere Krabbeltiere in die Station gelangen, können Sie auch ein feines Netz über die Rohrenden legen.
8. Montage im Freien
Es wird empfohlen, Ihre wetterfeste Luftqualitätsstation an einem geeigneten Ort im Freien aufzustellen, vorzugsweise 5 bis 12 Fuß über dem Boden und gut belüftet. Wir befestigten unsere unter einer Dachrinne mit drei Kabelbindern in Daisy-Chain. Alternativ können Sie es auch an einem Fallrohr befestigen.
Um Ihre Luftqualitätsstation mit Strom zu versorgen, benötigen Sie möglicherweise ein langes USB-Kabel, um eine Steckdose in Innenräumen zu erreichen. Wenn Ihre Station zu weit von Ihrem WLAN-Router entfernt ist, um ein gutes Signal aufrechtzuerhalten, können Sie auch einen WLAN-Verstärker näher an der Station platzieren.
9. Überprüfen Sie Ihre Daten
Wenn Sie die Sensor.Community-Weltkarte besuchen, können Sie Ihre Station (und alle anderen) überprüfen und ihre aktuellen Messwerte und neuesten Daten in Diagrammen für die letzten 24 Stunden und den gleitenden Durchschnitt über eine Woche anzeigen.
Die Feinstaubwerte für PM2,5 (feine Partikel mit einem Durchmesser von 2,5 µm oder weniger) und PM10 (grobe Partikel) können angezeigt werden. Sie können auch das Menü unten links verwenden, um Temperatur, Druck und relative Luftfeuchtigkeit anzuzeigen.
Bauen Sie eine Luftqualitätsstation: Erfolg
Sie haben jetzt Ihre eigene Luftqualitätsstation zusammengestellt und können deren Daten auf einer Weltkarte zusammen mit Tausenden anderer Stationen rund um den Globus anzeigen. Es ist nicht nur ein cooles Projekt, sondern Sie werden auch wertvolle Daten zum Bürgerwissenschaftsprogramm Sensor.Community beitragen.