Beyond Basics

CO₂² "the mobile measurement station" (|||)

Beschreibung

Im Rahmen eines Schulprojekts entstand eine Messstation zum Erfassen von CO₂, Temperatur und Luftfeuchtigkeit in einem Klassenzimmer. Ziel des Projektes ist es mittelfristig die Qualität der Raumluft mit einer Belüftungsanlage zu verbessern (weniger CO₂ in der Raumluft) und mittels einer verbesserten Temperaturregelung Energie einzusparen (weniger CO₂ in der Erdatmosphäre). Um das Projekt auch auf andere Klassenzimmer ausdehnen zu können arbeiten die Schüler an einer mobilen Messstation. Um die Schüler besser begleiten zu können entstand hier ein Prototyp.

Eigenschaften des Prototyps

Erfassung der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und des CO₂-Wertes mit hoher Präzision.
Die Werte können automatisch alle 5 Sekunden auf einem USB-Stick geloggt werden.
Spannungsversorgung per USB.
Datenaustausch mit einem PC per USB (Logging, Erstellen einer Grafik etc.).

Als Controller wird ein ATmega32U4 (Teensy-Board) mit USB-Schnittstelle eingesetzt (siehe "Kleine USB-Bibliothek mit Teensy"). Das ganze wurde in Assembler programmiert. Folgende Sensoren und Bauteile wurden eingesetzt:

Sensoren und Bauteile

CO₂-Sensor K30 von SenseAir. Der Sensor ist selbstkalibrierend, hat einen Messbereich von 0 bis 5000 ppm und eine Genauigkeit von ±30 ppm.
Temperatur- und Feuchtesensor SHT75 von Sensirion. Die Genauigkeit beträgt ±1,8 % bei der Luftfeuchtigkeit und ±0,3 °C bei der Temperatur.
VDrive2 Interface-Modul zum Ansteuern eines USB-Stick von ftdichip.
Real Time Clock DS1307 von u.a. Maxim.
Standard LCD-Display 2*16.

Schaltplan

PC-Software

Die PC-Software wurde mit Hilfe der IDE Qt-Creator von Nokia entwickelt. Eigenschaften:

Plattformunabhängig dank Qt.
Datalogging in einer TXT-Datei. Diese kann unter beliebigem Namen abgespeichert werden.
Erzeugung einer Grafik. Diese kann als PNG-Bild oder als PDF abgespeichert werden.
Die Grafik kann über die Zwischenablage kopiert werden.
Die Grafik kann ausgedruckt werden.
Die Echtzeituhr der Messstation kann gesetzt werden.

Snapshot der PC-Software:

Zur Grafik:

Die Werte wurden in einem kleinen Bürozimmer (7 m²) mit ausgeschalteter Belüftung aufgenommen. Auffallend ist der Anstieg der Temperatur (u.a. Abwärme des PC) bei fallender Luftfeuchtigkeit. Zweimal wurde kurzzeitig die Tür geöffnet, was einen deutlichen Effekt auf den CO₂-Wert hat.

Download

Beim Testen unter Windows stellte sich heraus, dass die Zeitsteuerung für das Logging im Qt-Programm nicht richtig funktionniert. Unter Linux traten keine Probleme auf!!

Die Software benutzt auf der PC Seite die freie Bibliothek "libusb", welche bei Linux-Rechnern meist schon installiert ist. Auf Windows-Rechnern wird eine "libusb"-Version beim Installieren der Flip-Programmiersoftware von ATMEL mitinstalliert, so dass meist keine spezielle Installation nötig wird. Benötigt man die "libusb-win32" trozdem, so findet man sie bei sourceforge.net.

INF-Datei für den Hardwaremanager unter Windows

Achtung! Poppt der Hardwareassistent auf, so ist die manuelle Installation zu wählen. Wurde dies versehentlich beim ersten Mal verpasst, so muss in der Systemsteuerung (Sytem_Hardware_Gerätemanager) der falsche Treiber (ev. gelbes Fragezeichen) wieder gelöscht werden. In der manuellen Installation ist der Pfad zur INF-Datei anzugeben. Wird die Datei libusb0.dll (c:\windows\system32) oder die Datei libusb0.sys (c:\windows\system32\drivers) Datei nicht gefunden, so muss ev. die libusb nachinstalliert werden. Die Dateien libusb0.dll und libusb0.sys können aber auch in das gleiche Verzeichnis wie die INF-Datei kopiert werden, damit der Hardwareassistent sie gleich findet.

INF-Datei

zum Downloaden:

Rechtsklick auf den Hyperlink, dann "Save Link As... (Firefox) oder "Save Target As... (Explorer)