Projekt: Raum(-luft)sensor (Temp, Hum, Co2, VOC, LUX)

[herrmannj]

Hallo zusammen,

ich bin dabei einen Raum(-luft)sensor zu erstellen.

Motivation war/ist die Überwachung der Luftqualität / Raumtemp um mittelfristig eine zentrale Entlüftung zu steuern.

Stationärer Einsatz in mehreren Räumen, Netzbetrieb und Anbindung an fhem via Wifi. Der Sensor verfügt über ein Display sowie zwei farbige Siganl LEDs (Raumtemperatur; blau:zu kalt / grün ok / rot: zu warm - Luftqualität grün bis rot, gesteuert auch via Helligkeitssensor).

Erfasst und an fhem übertragen werden:
* Temperatur, Luftfeuchte (DHT22)
* CO2 ppm (Winsen MH-Z19, ~20€)
* VOC ppm (iAQ Core ND, ~25€)
* Helligkeit (2x GL5538)

Projektstand:
Die Firmware (Nodemcu vorerst die Sensoren und Display, ohne LUX und die LEDs) sowie die FHEM Module laufen, stabil, im Dauertestlauf auf einem Breadboard.

Ich habe ein passendes Gehäuse entworfen und gedruckt. Bilder und Schematic hänge ich an, für das das komplette Projekt lege ich ein git an.

Das Gehäuse inkl Halterung etc ist für gebräuchliche 7x5cm Lochrasterplatine entworfen.

Im nächsten Schritt würde ich jetzt die Schlatung auf Lochrasterplatinen übertragen und einsetzen. Wenn weitere user Interesse haben den Sensor aufzubauen,  könnte man eventuell eine Platine layouten und eine Sammelbestellung auslösen. Da würde ich mich sehr über Unterstützung (beim layouten) freuen (Gehäuse zum einpassen etc stelle ich gern zur Verfügung).

Sollte Interesse bestehen bitte hier melden.

herzliche Grüße
Joerg

29-01-2019 Schematics gelöscht, enthält einen Fehler und wird erneuert

[dmq]

Hallo,

finde ich spannend und ich würde auch unterstützen. Ich habe bereits 3 Eigenbau Sensoren mit Wemos Mini, MH-Z19, BME280 + OLED 1306 im Einsatz. MH-Z19 liefert gute Ergebnisse. BME280 + Wemos Mini muss entsprechend wg. Gehäuse-Temperaturentwicklung angepasst werden. Dafür hat der BME280 aber noch Luftdruck. Interessant wären auch der Vergleich der Werte zwischen MH-Z19, iAQ Core ND und dem CCS811 hinsichtlich Kosteneffizienz / Langzeitstabilität und Kalibrierung, Rekalibrierung.

Eine zentrale Lüftung steuere ich auch, allerdings mit zusätzlicher Überwachung der Umluft und Zuluft (Feinstaub, VOC, Co2, Temperatur, Luftfeuchte) - hier habe ich Siemens Sensoren im Einsatz. Aber auch die Raumluftsensoren tragen ihren Teil dazu bei.

Viele Grüße,
dmq

[Papa Romeo]

Hallo Joerg,

hört sich interessant an. Beim "Layouten" könnte ich etwas mitmischen.


Gruß

Papa Romeo

[dev0]

DHT22

Ich würde aus eigener Erfahrung auf einen anderen Sensor setzen. Das Datenblatt liest sich gut, aber ich habe es nichtmals geschaft 1 aus 10 Sensoren aus unterschiedlichsten Bezugsquellen zu finden, der nur annähernd und auf Dauer die korrekt Luftfeuchte gemessen hat. Dazu hatte ich mal einen Thread incl. Messkurven gestartet...

Alternativen wären mMn BME280, SHT3x, und vmtl. einige andere, die man aber aus verläßlichen Quellen in Deutschland oder Europa beziehen können sollte.

[juergs]

Motivation war/ist die Überwachung der Luftqualität / Raumtemp um mittelfristig eine zentrale Entlüftung zu steuern.

Hallo Jörg,

das war auch die Motivation bei meinem Projekt: https://forum.fhem.de/index.php/topic,78619.435.html
Wir haben das Ganze schon mit dem Bosch-Sensor mit der LaCrosseGateway und RFM69-Nodes durchexerziert
und eigentlich dabei gute Erfahrungen gesammelt und der Sensor liefert ja alle erforderlichen Werte.
Genauso wie die CO2-Messung nicht einfach ein quasi "absoluter" Wert ist, wie z.B. Temperatur oder Lufdruck.
Sondern die Erfahrung zeigt, dass sich CO2 in der Vermischung mit Luft in etwa (in meiner Vorstellung) so manifestiert
wie Nebel im November. Bei hoher Durchmischung kleine Werte, nachts steigen dann die Werte an um dann wieder
durchmischt zu werden. Auch die Positionierung ist entscheidend, z.B. Nähe Heizung und ebenfalls die Sensor-Höhe im Raum.
CO2 ist ja ein inertes Gas, dh. ist schwierig Meßverfahrens-technisch  in Griff zu bekommen.
Den IAQcore hatte ich ebenfalls schon verwendet und Erfahrungen damit gesammelt.
Bei der Verwendung von NDIR CO2 Sensormodulen schreckt halt der rel. hohe Preis ab, macht aber Sinn, wenn man bereit ist das Geld auszugeben um rel. wenig Aufwand (BSEC)
zu treiben und nur eine serielle Abfrage, ohne großen Aufwand haben möchte (siehe aber auch die QY-BME680MCUV1-Module) ...

Wenn Du sowohl CO2 als auch VOC messen willst, ist das nicht redundant? Was ist, wenn die Werte nicht korrelieren?
Den DHT würde ich ebenfalls nicht empfehlen wollen: Habe bis zu 5 Stück im gleichen Raum im Einsatz und jeder  zeigt etwas anderes an (20..45%rH) 

Lese aber gerne hier mit.. 

Grüße,
Jürgen

[dev0]

Wäre nicht vielleicht auch ein digitaler Lichtsensor am I2C Bus eleganter? Aka bht1750, tsl2561, ... Wie genau die eingestzten LDRs und der analoge Eingang des ESPs ist, habe ich allerdings noch nicht nachgesehen. Aus dem Bauch wäre mir digital lieber, wenn auch etwas mehr Aufwand.

Nichts desto trotz ein tolles Projekt, dass ich gerne begleiten würde.

[Frank_Huber]

Ich würde aus eigener Erfahrung auf einen anderen Sensor setzen. Das Datenblatt liest sich gut, aber ich habe es nichtmals geschaft 1 aus 10 Sensoren aus unterschiedlichsten Bezugsquellen zu finden, der nur annähernd und auf Dauer die korrekt Luftfeuchte gemessen hat. Dazu hatte ich mal einen Thread incl. Messkurven gestartet...

Alternativen wären mMn BME280, SHT3x, und vmtl. einige andere, die man aber aus verläßlichen Quellen in Deutschland oder Europa beziehen können sollte.

Ich hab im Haus 1wire Sensoren von tm3d verbaut. Modul 009 von hier: https://tm3d.de/shop/kategorien/module
liefert mittlerweile seit über 2 Jahren plausible Werte.

mit DHTs hab ich auch nur schlechte Erfahrungen.

[herrmannj]

schön, gibt ja doch einige Interessenten!

@Papa Romeo
sehr, sehr gern. Ich habe da keine Erfahrung und Du ersparst mir die Einarbeitung (plus Lehrgeld, fällt immer an  )! Thnx! Wenn Du mir eine pm mit Deiner Adresse schickst dann drucke und schicke ich Dir ein Gehäuse. Ansonsten, lets speak!

@Jürgen
klar, ich habe bei Euch viel mitgelesen 

Der IAQ Core (ergänzend zum Schaltplan ein "C", haben ja Dauerstrom ...) kostet zwar etwas mehr. Dafür ist das handling, auch Software seitig, halt super unkompliziert. Mein Eindruck, aus auch vielen anderen Quellen; der BME kostet weniger, dafür muss man eben viel mehr Sachen in der MCU machen welche der AMS gleich auf dem CHip macht. Und auf Jahre gerechnet existiert doch der Preisunterschied nicht mehr wirklich ...

Wenn Du sowohl CO2 als auch VOC messen willst, ist das nicht redundant? Was ist, wenn die Werte nicht korrelieren?

Die korrelieren nicht!  Ich habe tatsächlich nur dem iaq angefangen (der misst nur VOC!) und schnell festgestellt dass das zwar witzig ist, in Wohnräumen aber zu kurz greift.  Da muss nur mal eben jemand frisch ein-parfümiert vorbeilaufen dann "explodieren" die Werte. Deswegen habe ich den MZ-Z19B nachträglich ergänzt - eben reinweg CO2. Jetzt hat man beide Werte und das funktioniert auch wirklich sehr gut. Wie man das dann weiter verarbeitet (Be- Entlüftungssteuerung etc) hängt sicher von vielen Faktoren ab und die Möglichkeiten sind ja dadurch gegeben.

In dem Zusammenhang ist auch interessant (der AMS und der BME liefern ja eCo2) den CO2 äquivalent zu betrachten. Ich habe irgendwo einen Aufsatz von einem AMS Ingenieur gefunden wo er das erklärt. Die haben einfach die VOC Werte genommen und auf den typischen CO2 Wertebereich skaliert (konstant  x ~3.61 beim AMS) um ein drop-in replacement für Lüftungsanlagen zu schaffen - ohne das die neu parametrisiert werden müssen.

Die beiden LDR habe ich eingeplant damit die beiden (Signal) Leuchtdioden ihre Helligkeit an die Umgebung anpassen können. Da würde ich jetzt nicht auf exakte Kalibrierung Wert legen. Macht in Innenräumen mMn eh nur bedingt Sinn. Oder? Das die Werte auch gleich an fhem gehen ist halt eher ein positiver Nebeneffekt.

Der DHT ist eine Baustelle, auch von den Libs her. Ich habe die Adafruit Lib angepasst (anpassen müssen) weil der hier und in vorhergehenden Projekten (bei mir) auch immer wieder Lesefehler bringt. Jetzt bin ich dem mal auf den Grund gegangen, das scheint auch durchaus bekannt zu sein. Mit Anpassungen an der Lib konnte ich die lesefehler jetzt allerdings von xx% auf 0,001% runtergringen. Ebenfalls in anderen Projekten hatte ich den DHT auf der Platine sitzen. Das führt aber zu Abweichungen bei der Genauigkeit weil sich das innen eben erwärmt. Hier habe ich den DHT jetzt per Kabelbrücke im Gehäuse abgesetzt (an die Außenwand). Wenn man den austauscht, dann müsste man das dann also auch nochmal mechanisch anpassen, sprich das Gehäuse verändern. Kennt jemand ein replacement das im housing identisch oder ähnlich ist ? Am besten nichts was auf der Platine platziert werden muss.

Das "Projekt Gesamtpaket" besteht ja auch nicht nur aus der Schaltung sondern auch aus dem Gehäuse sowie den passenden fhem modulen. Das Gehäuse hat einige Iterationen  erfordert. Jetzt passen das eigentlich ganz gut. Paltinenhalterung, Displayhalterung (abweichen zum Schaltplan natürlich i2c), LED einpassungen, Gehäusedurchbrüche, Belüftung usw. Eine offene Baustelle gibt es da allerdings noch: ich hatte geplant vorne (vor das Display) eine dunkle Plexiglas scheibe zu setzen. Die sind scheinbar aber extrem schwer zu beschaffen. Die ganzen "Zuschneider" liefern alle nur >5cm Kantenlänge. Viel zu groß, 70x15mm wären ideal. Vielleicht hat jemand eine Idee ob man da was anderes mißbrauchen kann. Ansonsten ist das Gehäuse aber auch so ok. Die Scheibe wäre halt noch so das I Tüpfelchen (das Auge der Frau schaut ja auch drauf ).

Jut, dann teste ich mal wie sich die LDR verhalten (evtl sind dann schon alle damit zufrieden). Mal schauen was wir mit dem DHT machen. Ich hänge gleich noch die stl für das Gehäuse an den post und sammle dann mal alles für ein GIT zusammen. Wie gesagt, ist jetzt schon alles stabil lauffähig, sogar für produktiv Einsatz ready, halt noch ohne LEDs und LDR.

@Papa: many Thanks !!! Freut mich "ganz sehr"! Sag bitte was ich tun kann 

vg
Joerg

[juergs]

Hallo Joerg,

Das "Projekt Gesamtpaket" besteht ja auch nicht nur aus der Schaltung sondern auch aus dem Gehäuse sowie den passenden fhem modulen

Das passt schon. 

Bin auch noch am grübeln, wie ich das Gehäuse am Besten hinbekomme, auch um das USB-Kabel besser zu führen.
Zur Zeit baue ich auch den ESP8266-Part der TFT-Software  auf, das ist einfacher wie mit dem Maple ... aber bevor ich nicht mit der SW fertig bin,
muss ich auch noch warten ....

Was mich interessieren würde, wäre der FHEM-Anteil, über MQTT- oder KV-Protokoll?

Grüße,
Jürgen

[Starsurfer]

Moin,
das ist genau das was ich auch noch bauen wollte
Ich habe zur Zeit einen Wemos D1 mini mit Mh-z19 hier auf dem Schreibtisch laufen und will da noch einen GY-49 MAX44009 Umgebungs Licht Sensor mit drauf haben und einen Si7021 oder ein BME280 mit OLED oder TFT Display.

Werde hier mal weiter mitlesen.

[dmq]

Die korrelieren nicht!  Ich habe tatsächlich nur dem iaq angefangen (der misst nur VOC!) und schnell festgestellt dass das zwar witzig ist, in Wohnräumen aber zu kurz greift.  Da muss nur mal eben jemand frisch ein-parfümiert vorbeilaufen dann "explodieren" die Werte. Deswegen habe ich den MZ-Z19B nachträglich ergänzt - eben reinweg CO2. Jetzt hat man beide Werte und das funktioniert auch wirklich sehr gut. Wie man das dann weiter verarbeitet (Be- Entlüftungssteuerung etc) hängt sicher von vielen Faktoren ab und die Möglichkeiten sind ja dadurch gegeben.

Die Erfahrung kann ich 1:1 bestätigen.

Ich habe bei meinem Sensor bisher Standard Gehäuse missbraucht - da ich zu dem Zeitpunkt noch keinen 3D-Drucker besaß.

Das Gehäuse von Joerg gefällt mir sehr gut. Ein anderes (wie ich finde ziemlich gelungenes) Design was ich mir noch abgespeichert hatte ist das hier:

https://github.com/kumekay/kuhomon/blob/master/demo.jpg

Der (espressif Entwickler) hat in seinem Projekt folgendes verbaut:

Code Auswählen Erweitern

CO2 Sensor MH-Z19
ESP8266 (NodeMCU ESP12+ based)
SSD1306 0.96" 128x64 i2c OLED. Library: https://github.com/olikraus/u8g2
Humidity/Temperature SI7021 i2c. Library: https://github.com/LowPowerLab/SI7021
Pressure/Temperature BMP085 i2c. Library: https://github.com/adafruit/Adafruit-BMP085-Library

Mehr (STL etc.) unter:
https://github.com/kumekay/kuhomon

Grüße,
dmq

[herrmannj]

git ist aufgesetzt: https://github.com/herrmannj/AirQuality/

[herrmannj]

Ich habe den LDR implementiert. Damit der funktioniert benötigt er einen R parallel A0/GND. Größenordnung 330Ohm (vmtl ist etwas größer noch passender). Achtung ich arbeite auf einem NodeMCU1.0, der hat bereits einen Spannungsteiler drauf. Die ESP sind ja am A0 alle etwas unterschiedlich.

Für den anvisierten Zweck scheinen mir die Daten mehr als ausreichend. Vielleicht ist "LUX" im topic etwas hoch gegriffen, es kommen halt wie beim HM-MSEc-Dir Werte raus - hier zwischen 0..1024. Die Kennlinie des LDR ist gut logarithmisch, ausreichend um also sowohl intern (LEDs, Display?) damit zu arbeiten und auch innerhalb von fhem Werte zu haben ob es im Zimmer dunkel oder hell ist. Wenn man jetzt noch etwas Mathe macht dann wäre es sicher möglich da die richtigen LUX rauszurechnen. Aber macht das Sinn ? Ist ja nicht mal eine Linse drauf ...

Hier kommt jetzt natürlich die Positionierung der LDR im Gehäuse massiv zum tragen. Eingeplant habe ich rechts und links. Vorne und oben wären sicher schöner. Dann hätte man dort allerdings den optisch unschönen Gehäuse Durchbruch.

[Papa Romeo]

...bezüglich dem "Layouten" wäre das auch einer meiner Fragen gewesen, wo sitzen bzw. wo müssen die Sensoren sitzen, die nach außen "schielen" sollen / müssen.

So ein grober Bauteile / Modul Lageplan wäre von Vorteil.

[PeMue]

... ich lese hier mal mit. Falls noch Bedarf am Layouten ist, bitte um Info.

Gruß Peter