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Roboter Autos mit dem Raspberry Pi - 2019

Nach dem ich bereits schon zwei CO2 Ampeln gebaut habe folgte jetzt eine die mal richtig schön aussieht im Vergleich zu den vorherigen aus Pappe. Die neue CO2 Ampel nutzt die bereits für mich bekannten Komponenten wie einen ESP8266 NodeMCU als Recheneinheit, den Sensiron SDC30 CO2 Sensor sowie einen NeoPixel Ring und NeoPixel Stick für die Anzeigen. Der NeoPixel Ring zeigt an wie hoch die CO2 Konzentration in der Luft ist. Der NeoPixel Stick zeigt die verstrichene Zeit an bis wieder ein Fenster oder mehrere geöffnet werden müssen um in z. B. einer Schulklasse für frische Luft zu sorgen. Denn es sollte gelüftet werden wenn die CO2 Konzentration zu hoch ist oder eben wenn 20 Minuten verstrichen sind und es wieder an der Zeit ist zu lüften.

Das folgende Bild zeigt die fertige CO2 Ampel die ich einen günstigen Bilderrahmen der ca. 3,-€ gekostet hat eingebaut habe.

DIY CO2 Ampel Bilderrahmen

DIY CO2 Ampel Bilderrahmen

Die nachfolgende Aufstellung gibt einen Überblick darüber welche elektronischen Bauteile in dieser CO2 Ampel verbaut wurden.

Komponentenliste

Die Links der folgenden Komponentenliste verweisen unteranderem auf den Amazon Web-Shop und sind somit Affiliate Links. Teilweise wird aber auch auf Elektronikhändler verwiesen die die notwendigen Sensoren die aktuell schnell vergriffen sind führen.

ESP8266 NodeMCU

Das Gehirn der CO2 Ampel samt WIFI Modul ist der ESP8266 NodeMCU. Dank seinem niedrigen Preis und vielen Anschlussmöglichkeiten ist er ideal für dieses Projekt. Sollen die gemessenen Daten auch noch via Web-Tools ausgewertet werden kann die CO2 Ampel dank dem WIFI Modul des ESP8266 zusätzlich in das lokale WIFI eingebunden werden.

(* = Affiliate-Link / Bildquelle: Amazon-Partnerprogramm)
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Produktpreise und -verfügbarkeit sind zum angegebenen Datum / Uhrzeit korrekt und können sich ändern. Alle Preis- und Verfügbarkeitsinformationen auf https://www.amazon.de/ zum Zeitpunkt des Kaufs gelten für den Kauf dieses Produkts.

Sensirion SCD30 – CO2 / Kohlendioxid Sensor

Den Sensirion SCD30 CO2 Sensor käuflich erwerben zu können ist aktuell gar nicht so leicht da die Nachfrage sehr groß ist. Er ist somit häufig vergriffen und ich habe meinen bei Watterott bestellt einem Händler den ich seit Jahren sehr schätze.

https://shop.watterott.com/Sensirion-SCD30-CO2-Kohlendioxid-Sensor

Adafruit NeoPixel Ring – 12 Pixel RGB LED

Ich habe mir einen Neo Pixel Ring mit 12 Pixeln gekauft um eine bessere und vor allem hellere Darstellung der Luftqualität im Raum zu erreichen. Auch mit das Programmieren und ausprobieren mit den Neo Pixel Ring viel Freude.

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Adafruit NeoPixel Stick– 8 Pixel RGB LED

Den NeoPixel Stick von Adafruit habe ich genommen um die Zeit anzuzeigen wann wieder die Fenster geöffnet werden müssen. Denn in einer Schulklasse sollten alle 20 Minuten die Fenster für 5 Minuten geöffnet werden.

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Jumper Kabel

Um alles gut verkabeln zu können empfiehlt es sich immer solch ein Jumper-Kabel Set in der Werkstatt zu haben. So sind die Verbindungen schnell gemacht. Wenn alles funktionier dann verklebe ich die Stecker immer mit etwas Kleber aus der Heißklebepistole.

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Abstandshalter

Für die Befestigung der elektronischen Komponenten wie das OLED Display eignen sich diese kleinen Abstandshalter aus Messing sehr gut. Mit der hier angebotenen Box steht einem eine große Auswahl von unterschiedlichen Längen zur Verfügung.

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Auf dem folgenden Bild sind die Komponenten zu sehen die ich verbaut habe. Das OLED Display habe ich allerdings nicht verbaut da ich es optisch nicht schön in den Bilderrahmen integrieren konnte.

DIY CO2 Ampel Komponenten

DIY CO2 Ampel Komponenten

Zusammenbau der CO2 Ampel

Wichtig ist sich zunächst einmal zu überlegen wo die NeoPixel Anzeigen im Bilderrahmen untergebracht werden sollen und wie die Gestaltung des Hintergrundbildes für den Bilderrahmen aussehen soll. So habe ich mir zunächst einmal die Abmessungen der Anzeigelemente angeschaut und festgestellt, dass ich keinen Platz mehr für das OLED Display habe. Da hätte ich einen größeren Bilderrahmen statt den 13c, x 18cm kaufen müssen.

Anschließend habe ich mir überlegt wie ich auf der Rückseite den ESP8266 NodeMCU und den Sensiron SCD30 CO2 Sensor unterbringen kann. Ich hätte zunächst noch die Idee einen Halter für die PowerBank vorzusehen aber aus Platzgründen werde ich diese hinter den Bilderrahmen legen.

Hier ist noch gut zu erkennen, dass für das OLED Display kein Platz ist wenn der Hintergrund noch schön gestaltet werden soll.

DIY CO2 Ampel Komponenten Anzeige

Nach dem ich in Power Point den Hintergrund gestaltet hatte habe ich diesen ausgedruckt und noch einmal geprüft ob alles gut platziert ist. Den Power Point Hintergrund den ich mir gezeichnet hatte habe ich hier zum Download bereitgestellt als PPT Datei.

Download: CO2 Ampel Hintergrund als PowerPoint

DIY CO2 Ampel Komponenten Anzeige mit Hintergrund

Auf der Rückseite hatte ich mir auch überlegt wo der ESP8266 und der CO2 Sensor am besten hinpassen würden. Nach dem ich für alles einen Platz gefunden hatte ging es in die Werkstatt. Hier habe ich die Löcher aus dem Bilderrahmen geschnitten durch die die beiden NeoPixel anzeigen gesteckt werden.

Hinweis: Wichtig ist es das passende Stiftleisten auf die NeoPixel Anzeigen gelötet werden um diese mit Jumper Kabeln mit dem ESP8266 NodeMCU verbinden zu können.

Nach dem die Löcher geschnitten waren habe ich alles zusammengesetzt und die beiden Anzeigen mit Heißkleber aus der Heißklebepistole befestigt. Jetzt ging  es dann nur noch um das Verkabeln.

Tip: Schreibt euch vor dem Zusammenbau auf die Rückseite des Bilderrahmens die Beschriftung der Kontakte. Andernfalls wird es schwieriger die richtigen Kontakte und Kabel wieder heraus zu finden.

Auf dem Bild sind gut die kleinen Schlitze zu erkennen durch die die beiden NeoPixel Anzeigen gesteckt wurden bzw. deren aufgelöteten Stiftleisten.

DIY CO2 Ampel Komponenten Zusammenbau

Auf der Rückseite des Bildes habe ich wie folgt den SCD30 CO2 Sensor und den NodeMCU befestigt. Hier kamen die Stiftleisten zum Einsatz und viel Kleber aus der Heißklebepistole.

DIY CO2 Ampel Komponenten Rueckseite

Als nächstes muss alles nur noch verkabelt werden. Dazu kommen jetzt die Female-to-Female Jumper Kabel zum Einsatz.

Verkabelung der CO2 Ampel

Das folgende Bild zeigt wie die beiden NeoPixel Anzeigen am ESP8266 NodeMCU angeschlossen werden. Bitte darauf achten, dass der Pin das digitale Anzeigesignale einmal D7 für den NeoPixel Strip ist und D8 für den NeoPixel Ring.

DIY CO2 Ampel Komponenten Verkabelung NeoPixel Anzeigen

Der CO2 Sensor SCD30 wird am I2C Bus des ESP8266 NodeMCU angeschlossen. Auf dem folgenden Bild ist zu sehen wie die Verkabelung aussieht.

DIY CO2 Ampel Komponenten Verkabelung CO2 Sensor

Jetzt ist die CO2 Ampel soweit fertig aufgebaut und es fehlt nur noch die Software für die Steuerung der Anzeigen und das Auslesen der CO2 Werte.

Software auf den ESP8266 NodeMCU aufspielen

Was ihr hierfür an Programmen braucht und wie die Konfiguration aussieht habe ich bereits in verschiedenen Beiträgen ausführlich beschrieben. Daher schaut euch bitte die nachfolgend verlinkten Beiträge an um die Details nachzulesen.

Arduino Entwicklungsumgebung einrichten

Wichtig ist, dass Du noch die Adafruit Bibliothek installierst für die Ansteuerung des Sensiron SCD30 Sensors sowie die Bibliothek für die Adafruit NeoPixel Anzeigen.

  • SparkFun_SCD30_Arduino_Library.h
  • Adafruit_NeoPixel.h

Hier ein Bild aus meiner Arduino IDE welches die von mir verwendete Adafruit NeoPixel Bibliothek zeigt.

Adafruit NeoPixel Bidliothek

Hier ein Bild aus meiner Arduino IDE zu der SparkFun SCD30 Bibliothek

SparkFun SCD30 Bidliothek

Jetzt muss nur noch der ESP8266 NodeMCU am Computer angeschlossen werden und das Beispielprogramm für CO2 Ampel das ich mir geschrieben habe aufgespielt werden. Das Programm gibt es hier auf GitHub zum Download.

Download: programm

Zusammenfassung

Ich bin mit dem Aufbau und vor allem mit dem Aussehen der neuen CO2 Ampel sehr zufrieden. Ich denke in dieser Form hat sich die Ampel einen Platz in meinem Wohnzimmer verdient. Da es für mich die 3. Ampel dieser Art war habe ich keine Probleme mehr gehabt beim Zusammenbau und der Programmierung.

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