Das Projekt luftdaten.info bietet eine Bauanleitung für einen Feinstaubsensor an. Er ist günstig und auch mit wenig Elektronikkenntnissen leicht zusammenzubauen. Die Bauteile gibt es in verschiedenen Elektronikläden und mittlerweile sogar bei Amazon.
Der originale Bausatz benutzt zwei Kunststoffrohre als Gehäuse. Die sind preiswert und in jedem Baumarkt leicht zu bekommen, sehen allerdings nicht besonders ansprechend aus. Ich wählte stattdessen eine handelsübliche UV- und wetterfeste Außen-Abzweigdose als Gehäuse. Ein selbst konstruierter Rahmen aus dem 3D-Drucker wird dort hineingesetzt und die Elektronik darauf montiert.
Der Rahmen bringt bereits einen Windkanal für die angesaugte Luft mit, so dass im Gegensatz zur Originalanleitung kein Schlauch notwendig ist. Gitter vor den Luftöffnungen verhindern, dass Insekten in das Gehäuse kriechen können. Im Gegensatz zu manch anderer gedruckter Lösung ist der Feinstaubsensor außerdem wie vom Hersteller vorgeschrieben ausgerichtet und die Einsaugöffnung vor Licht geschützt.
Im Gegensatz zur Originalanleitung kommt man hier allerdings nicht darum herum, den Lötkolben in die Hand zu nehmen.
Folgende Teile werden benötigt:
- 1x Satz Rahmenteile aus dem 3D-Drucker
- 1x OBO Bettermann T60 Kabelabzweigkasten mit Einsteckdichtungen
- 1x NodeMCU ESP8266 (von Lolin, andere Marken passen eventuell nicht)
- 1x ILS-Nova SDS011 Feinstaubsensor
- 1x DHT22 Temperatur- und Luftfeuchtesensor (normalerweise optional, hier aber erforderlich, da er eine Öffnung im Windkanal abdichtet)
- 1x BMP180 Temperatur- und Luftdrucksensor (optional)
- 11x Holzschrauben 3,0 x 12 mm
- 4x Holzschrauben 3,5 x 12 mm (oder vier weitere 3,0 x 12 mm)
- Ein wenig Flachbandkabel
- Etwas Schrumpfschlauch
- USB-Kabel (flach)
- USB-Netzteil (ein ausgedientes Handy-Ladenetzteil reicht völlig aus, der Sensor braucht weniger als 200 mA)
Für die gedruckten Teile ist kein besonders UV- oder wetterfestes Filament notwendig, da sie vom Abzweigkasten geschützt werden. Das Filament sollte nur nicht so spröde sein, dass die Schrauben es zerbrechen. Und es sollte möglichst dunkel sein, damit kein Streulicht in die Öffnung des Staubsensors fällt. Ich verwendete einfaches schwarzes PLA.
Wichtig: Der Druck sollte ohne Stützstrukturen ("supports") erfolgen, da sie nachher sehr schwer zu entfernen sind und den Luftkanal blockieren könnten. Die Teile sind so designed, dass sie mit PLA auch ohne Stützstrukturen gedruckt werden können.
Als erstes entfernt man die beiden Einsteckdichtungen von einer Seite des Abzweigkastens und schneidet sie bei 19-20 mm Durchmesser auf.
Jetzt steckt man das USB-Kabel durch das linke Loch, setzt dann von innen den unteren Trägerrahmen ein und schraubt ihn mit den 3,5 x 12 mm-Schrauben fest. Mit den Einsteckdichtungen kann nun das Gehäuse wieder abgedichtet werden.
Es wird Zeit, die Elektronik nach Anleitung zusammenzulöten. Die Pins des DHT22 sollten mit dem Schrumpfschlauch geschützt werden. Wie der optionale Luftdrucksensor BMP180 angeschlossen wird, steht in der FAQ. Am besten installiert man jetzt die Firmware und macht einen Testlauf. Wenn das Gerät erst einmal zusammengesetzt ist, könnte es schwieriger werden.
Die NodeMCU und der BMP180 werden auf die Grundplatte geschraubt und das USB-Kabel eingesteckt. Der DHT22 wird einfach an die vorgesehene Stelle in den Windkanal gesteckt (siehe Foto), er braucht nicht festgeschraubt werden.
Als nächstes wird die obere Platte aufgesteckt und festgeschraubt. Der Feinstaubsensor wird angeschlossen und dann vorsichtig in die Luftöffnung gesteckt und festgeschraubt. Eventuell ist es notwendig, ein klein wenig vom Stecker abzuschneiden, damit es passt.
Das war es schon. Der Deckel des Abzweigkastens kann aufgesetzt und fixiert werden. Der Sensor ist einsatzbereit.
Der fertig montierte Sensor wird mit den Öffnungen nach unten außen an einer Wand montiert. Regen, Schnee und Hagel sollte das Gehäuse gut überstehen. Da PLA ab 60°C weich wird, sollte ein Platz in direkter Sonne aber vermieden werden. Der Sensor kann auch liegend betrieben werden, allerdings sollten die Öffnungen dann ein wenig vor Regen geschützt werden.
Versorgt wird der Sensor über das USB-Kabel. Da keine Daten übertragen werden, kann das Kabel problemlos mehrere Meter lang sein.
Nachdem man seinen Sensor bei luftdaten.info angemeldet hat, kann man die Messdaten in der Karte sehen und als CSV-Datei abrufen. Die aktuellen Messdaten können auch direkt per WLAN im JSON-Format abgefragt und beispielsweise in einer Datenbank abgelegt werden. Ich verwende ein selbst programmiertes kleines Tool, das die Daten regelmäßig abholt, in eine PostgreSQL-Datenbank ablegt und per Grafana darstellt.
Viel Spaß beim Basteln! 😀
PS: Bitte seht von Anfragen ab, ob ich euch den Rahmen drucken kann. Der 3D-Drucker gehört mir nicht. Ich kann deshalb keine Druckaufträge annehmen, auch nicht gegen Bezahlung.