Мониторинг CO2, влажности и температуры

Всем привет!

Мы все дышим. Этот клинический факт означает, что в наш организм поступает смесь газов, не все из которых одинаково полезны. К примеру, рассмотрим СО2. В сети достаточно информации о влиянии этого газа на самочувствие человека. В целом, все сходятся на мнении, что нормальная концентрация CO2 это 400-600 ppm, 800-1000 ppm легкое недомогание, выше 1000ppm общий дискомфорт, головные боли, проблемы с концентрацией внимания.
Удивительно, но факт: уровень CO2 в комнате с закрытыми окнами и одним человеком легко уходит в зону 900ppm всего за пару часов.
Поэтому, если Вы так же, как и я, хотите следить за своим самочувствием, добро пожаловать под кат. В этой статье я покажу, как самому сделать монитор CO2, влажности и температуры


Тема IoT (Интернет вещей) сейчас популярна и считается достаточно перспективной. Эксперты предсказывают, что будущем основной объем данных будут генерировать именно такие «вещички». Основная задача этих устройств — создание комфортной среды для человека.

Что ж, сделаем свою жизнь немного удобнее. Как всегда, начинаем с формулирования постановки задачи: мы хотим понимать не превышена ли концентрация углекислого газа в комнате, нужно ли увлажнять воздух, ну и заодно измерим температуру. Основной канал предоставления информации — либо дисплей, либо цветовая подсветка. Это удобно и быстро. К примеру, я не хочу лезть в телефон, чтобы посмотреть нужно ли мне открыть окно на проветривание. Как следствие, устройство должно работать как в связке с сервером умного дома, так и быть самостоятельным безо всяких умных домов.
Я выбрал цветовую индикацию:
Зеленый, медленно мигает раз в 5 секунд — до 600ppm
Желтый горит постоянно — до 900ppm
Красный горит постоянно — выше 900ppm
Вот как это выглядит


Переходим к реализации. Сразу оговорюсь, устройство было сделано несколько лет назад, сейчас я бы спроектировал его по-другому. Но в этом необходимости нет — работает вполне надежно.
Итак, нам понадобится:
— микроконтроллер ESP-8266. В моем случае его реализация в виде Wemos D1 mini — всем советую. На мой взгляд это лучшая реализация отладочной платы для ESP8266
Ссылка на Wemos D1 mini Aliexpress
— MH-Z19B для измерения CO2. Похоже это наиболее популярный датчик по соотношению цена/ вранье по ppm
Ссылка на MH-Z19B Aliexpress
— датчик температуры, давления и влажности BME-280. Точный, надежный и беспроблемный как автомат Калашникова. С удивлением обнаружил этот датчик даже в полетном контроллере квадрокоптера в качестве высотомера (учитывая специфику, понятно какие требования выдвигаются к точности измерения высоты)
Ссылка на BME280 Aliexpress
— Корпус… Корпус, как говорится, определяет. Поэтому я взял мини колонку, варварски выдернул из нее начинку и воткнул туда датчики. Использование колонки позволит сделать хорошую циркуляцию воздуха у датчиков за счет большой площади декоративной сеточки.
Ссылка на колонку Aliexpress
— светодиоды для цветовой индикации
В итоге без корпуса стоимость компонентов выходит +- 2000 руб

Проектируем, разводим и изготавливаем печатную плату. Для себя я делаю по технологии ЛУТ, в остальных случаях заказываю на производстве в Китае.


Логическая схема и печатная плата доступна на EasyPDA
Проект EasyEDA
Прошиваем микроконтроллер. Ссылка на исходный код прошивки:
Проект на GitHub
Поддерживается как прошивка по micro USB, так и прошивка по воздуху (OTA)
С этого момента устройство может работать самостоятельно. При первом включении устройство создаст свою точку доступа WiFi. Необходимо подключиться, зайти на web страницу устройства, выбрать вашу WiFi и ввести логин и пароль.

Зарегистрируем датчики на сервере умного дома в Home Assistant. В файл configuration.yaml помещаем код из файла climate.yaml Перезагружаем сервер и после этого датчики будут доступны для размещения на домашнем экране. Моя карточка выглядит следующим образом:


Показания датчиков используются в сценариях, которые я пишу на Node Red (установленный как addon в Home Assistant)

Показания температуры используются для управления кондиционером и регуляторами радиаторов, показания CO2 и влажности приходят на телефон в случае превышения пороговых значений