Das "Open-Source Air-Monitoring Device" (OSAMD)
Hohe Luftqualität ist wichtig. Eigentlich schon immer, denn in besserer Luft kann man sich länger Konzentrieren. Grade in der Schule ist das Thema doch jetzt wichtiger denn je, denn dank COVID-19 müssen in vielen Schulen Deutschlands regelmäßig Lüftungspausen eingelegt werden. Was ansich gut ist, wird im Winter von Tag zu Tag schwieriger umzusetzen: Das kalte Klima und die Heizungen im Klassenzimmer führen so täglich einen Kampf um die Lufttemperatur, bei der die Heizung nur unter erheblicher Wärmeabgabe die Luft aufwärmen kann, was zu enormen Steigerungen der Heizungskosten und einem erhöhtem CO2-Ausstoß führt.
Zum Start der COVID-19-Pandemie im Frühjahr 2020 habe ich mich deshalb dafür entschlossen, ein solches Luftqualitätsmessgerät zu entwickeln, welches mit niedrigen Teilkosten (circa 7-10 Euro) die Luft in Klassenzimmern überwachen kann und eine Warnung abgibt, wenn die Luftqualität kritisch schlecht ist. Entstanden ist ein System, welches nicht nur erschwinglich im Nachbau ist, sondern auch einen großen Lerneffekt für Schüler*innen ab der Klassenstufe 8 mit sich bringt, da anschaulich Elektrotechnische Grundlagen vermittelt werden.
Ein Überblick
Das Sensorsystem beherbergt in einem 3D-Gedruckten Gehäuse einen Microcontroller (ATmega328P) welcher die Daten aus einem analogen Luftqualitätssensor (Typ MQ-135) ausliest. Der Microcontroller wertet die Daten aus und bestimmt, welche Qualität die Raumluft zurzeit hat. Dieses Ergebnis wird auf einem 16 * 2 – Charakter-LCD-Display ausgegeben (Bewertung 0-100), daneben wird über eine gut sichtbare LED die Qualität in drei Stufen bewertet: Bei Grün ist die Luftqualität sehr gut, bei Gelb noch moderat und bei Rot schlecht, demnach sollte umgehend Gelüftet werden. Zudem steht dem Sensorsystem eine Buzzer zur Verfügung, mit dem bei schlechter Luft optional noch auditiv gewarnt werden kann. Als Stromversorgung kommt ein Handelüblicher 2,5 * 5,5 mm Hohlstecker („Barrel Jack“) Anschluss zum Einsatz, an den 5V Gleichstom mit max. 140 mA anliegen müssen. Der Stromverbrauch des Systems mit dem hintergrundbeleuchtetem Display beträgt im Berieb nur rund 1 Watt!
Auf der Softwareseite findet sich der Programmcode in Form von C++ (Arduino) wieder, knapp 450 Zeilen Programmcode sind übersichtlich und vollständig kommentiert und in einem Verzeichnis (drei Dateien) niedergelegt. Die Software unterstützt über den Knopf an der Sensoreinheit ein Konfigurationsmenü sowie punktbasierte Zeichen zur Verwendung als Prozentanzeige. Ein Temperatur- und Feuchtigkeitssensor wird ebenfalls unterstützt und kann wenn nötig hinzugefügt werden.
