Update 28.05.2017: Eichmöglichkeiten eingebaut
Ausgangssituation
Beim Wohnzimmersensor WIFFI-wz wird bereits die Luftqualität gemessen. Dabei ist der beheizte Luftqualitätssensor MQ135 das zentrale Messelement. Allerdings spricht dieser Sensor auf eine große Bandbreite verschiedener Schadgase an. Er hat große Toleranzen und auch die Langzeitstabilität ist nicht überragend. Aber er ist eben sehr kostengünstig und mit einigen „Klimmzügen“ in der WIFFI-wz Firmware sind auch die Schwachpunkte „erträglich“. Insbesondere mit der eingebauten Kalibrierfunktion läßt sich nach einigen Tagen „Einbrennzeit“ eine gute Erkennung der Luftqualität erzielen.
Trotzdem kam bei mir schon früh der Wunsch nach einer besseren Messmöglichkeit auf. Hilfreich war dabei, daß mit der in der Öffentlichkeit geführten CO2-Diskussion auch das Angebot an brauchbaren und bezahlbaren CO2-Sensoren mittlerweile deutlich größer ist. Relativ schnell konzentrierte sich mein Interesse auf einen Sensor MH-Z14, der nach dem sog- NDIR-Prinzip (Non-Dispersive InfaRed) funktioniert. Hiermit möchte ich die Anpassung dieses Sensors an den WIFFI-wz beschreiben.
Der CO2-Sensor MH-Z14
Der MH-Z14 funktioniert so, daß die Absoprtion von Infrarotlicht durch CO2-Gas gemessen wird. Da das Verfahren sehr komplex ist, wurde von einem Hersteller eine komplette Messzelle mit der entsprechenden intelligenten Auswerteelektronik in einem relativ kleinen Modul integriert. Die beiden folgenden Bilder zeigen den Sensor von der Oberseite mit der vergoldeten Messkammer und dem mittig mit einem Flies geschützten Lufteintritt. Der Messbereich ist von 0 bis 5000ppm, wobei für die Luftqualitätsmessung in Räumen eingtlich nur 1000ppm als maximaler Messwert sinnvoll ist.
Auf der Unterseite des Moduls ist ein Mikrocontroller, der die Auswertung des Messsignals macht und diese Werte als analoge und digitale Messwerte zur Weiterverarbeitung ausgibt. Wer mehr über diesen Sensor wissen will, der findet hier weitere Informationen.
Kaufen kann man den MH-Z14 zu sehr unterschiedlichen Preisen. Aktuell am günstigsten bei Aliexpress für etwa 20€. Am Besten per Airmail bestellen, dann hat man unter Bestellwert 22€ kein Problem mit dem Zoll.
Luftqualität und CO2-Wert
Der Zusammenhang zwischen Luftqualität und CO2-Wert ist u.a. für die Definition von Anforderungen an Luftqualität am Arbeitsplatz oder generell in Gebäuden von zentraler Bedeutung. Hier gibt es mehr Informationen zu diesem Thema. Wichtig ist zu wissen, daß „reine“ Aussenluft etwa 400 bis 500ppm CO2 hat und „schlechte“ Raumluft etwa 1000ppm. Dazwischen bewegt sich normalerweise der Messwert. Hier die Bewertung nach DIN EN 13779:2007-09
- 500ppm saubere Aussenluft
- bis 800ppm hohe Raumluftqualität
- 800 bis 1000 mittlere Raumluftqualität
- 1000 bis 1400 mäßige Raumluftqualität
- größer 1400 niedrige Raumluftqualität
Modifikation des WIFFI-wz
Der Umbau des WIFFI-wz vom MQ135 auf den MQ-Z14 ist ganz einfach. Zuerst wird natürlich der MQ135 aus der Steckfassung entfernt. Danach muß der nachträglich eingelötetete 1k2-Widerstand entfernt und ein zusätzlicher 3,3 kOhm-Widerstand eingelötet werden. Das ist schon alles an Änderungen der Hauptplatine. Nun wird der der MQ-Z14 nur mit 3 Leitungen entsprechend folgendem Bild angeschlossen:
Jetzt den WIFFI-wz starten und dann auf der Seite „Expertenmodus“ den param[32] auf 3 stellen. Damit wird der MH-Z14 aktiviert und auf der Übersichtsseite des WIFFI wird der aktuelle CO2-Werrt in ppm angezeigt:
Wer den Sensor in ein speziell gestaltetes WIFFI-wz-Gehäuse einbauen möchte, für den habe ich ein Gehäuse entsprechend modifiziert. In die Gehäuse-Oberseite wird der CO-Sensor eingesteckt und mit etwa Heißkleber von unten fixiert.
Kalibrierung
Je nach Messbereich des verwendeten MH-Z14 muß der param[35] eingestellt werden. Voreingestellt ist 5000 für einen typischen Messbereich von 5000ppm. Es gibt aber auch Sensoren mit 2000ppm, die sind aber schwieriger zu beschaffen.
Zuerst wird der Sensor einige Stunden bei bester Aussenluft betrieben, damit sich der Messwert „beruhigt“. Dann wird mit der Eingabe <IP>/?calibrate der aktuelle Messwert auf 400ppm gesetzt. Diese CO2-Konzentration hat normalerweise frische Aussenluft. Das ist dann normalerweise schon alles.
Wer die Möglichkeit eines Messwertvergleichs mit einem geeichten CO2-Messgerät hat, der kann bei möglichst „schlechter Luft“ ( >1500ppm) mit dem param[35] noch den aktuellen Messwert feinjustieren. Grössere Werte als 5000 erhöhen den Messwert und umgekehrt.
Viel Erfolg mit diesem tollen CO2-Sensor!
