ほこりとCO2を検知し部屋を超快適な空間にする‼

こんにちは！

本日はほこりセンサーとCO2センサーを組み合わせて、超快適な部屋にしたいと思います‼

イメージとしては、センサーで取得 → 環境が悪かったら窓を空けるです！

窓を空ける作業も自動にしたいところですが、メカ的な問題もあり、今回はとりあえずセンサーで部屋の環境を把握できる装置に仕上げます。

※一部はんだ付けをする箇所が御座います。

★目次★

①「部品」
・ほこりセンサー(DSM501A)
・MH-Z19E (MH-Z19C,Dでも可)
・ESP-WROOM-32(NodeMCU-32)
・通信用マイクロUSBケーブルタイプB (家に無ければ)
・ブレットボード(400穴)
・ジャンパーワイヤー(オス・オス)(5本)
・ジャンパーワイヤー(オス・メス)(4本)
②「配線」
③「開発環境」
④「プログラミング」
⑤「結果」

①「部品」

・ほこりセンサー(DSM501A)

現在はAmazonにも楽天にも秋月にも販売してなく電子工作ステーションなどで入手可能‼

電子工作ステーション 1450円(送料無料)

・MH-Z19E (MH-Z19C,Dでも可)

電子工作ステーション　2450円(送料無料)(MH-Z19E)

・ESP-WROOM-32(NodeMCU-32)

電子工作ステーション　1350円(送料無料)(38Pin)

※ESP32には、主に「NodeMCU-32」と「DevKitC V4」の2種類があります。

NodeMCU-32の方は、pin表示を無くした分、横幅が細くなっているので通常のブレットボードに収まります。

そのため、今回はNodeMCU-32を使います。

・５V出力昇圧ＤＣＤＣコンバーター　(ESP32から5V(±0.1V)が出力されてない場合)

電子工作ステーション 250円(500円以上購入で送料無料)(pinはんだ済み)

※MHZ19は、5V(±0.1V)を必要とします。ESP32には5V出力はありますが、実際は4.8Vしか出て無く、MHZ19センサーが上手く動作しないことがたまにありますので、

念のためコンバーターを付けておくと確実です。

・通信用マイクロUSBケーブルタイプB (家に無ければ)

秋月電子 120円+送料

ESP-WROOM-32とパソコンを繋ぐためのケーブルです。

100円ショップなどでも販売していますが、スマホ用充電専用タイプだと使えないのでご注意ください。

・ブレットボード(400穴)

電子工作ステーション 260円+送料(500円以上で無料)(400穴)

・ジャンパーワイヤー(オス・オス)(5本)

電子工作ステーション 1セット(10本)110円+送料(500円以上で無料)

・ジャンパーワイヤー(オス・メス)(4本)

電子工作ステーション 1セットで100円(送料500円以上で無料)

②「配線」

まず、DSM501Aの付属ケーブルをブレッドボードに差せるよう、PINをはんだ付けします。

次はDSM501AとESP32を繋ぐためにブレッドボードに配線していきます！

配線配置は下記に⇩

・DSM501Aのサンプルコード、英語版ですがご参考までに一応載せておきます。

ほこりセンサーの(DSM501A)説明所(英語PDF)

ほこりセンサー(DSM501A)	ESP32
1(Control1)(黒)
2(Vout2)(赤)	16
3(5V +-0.5V)(白)	5V
4(Vout1)(黄)
5(GND)(茶orオレンジ)	GND

次に、センサー裏面にpin名が書いてあるのでそちらを参考に接続しましょう。

MH-Z19E	ESP32(接続pin)
Tx	4(D4)
Rx	5(D5)

MH-Z19E	５V出力昇圧DCDCコンバーター
V1n	Vo
GND	GND

５V出力昇圧DCDCコンバーター	ESP32(接続pin)
Vi	5V( + )
GND	GND( – )

※上記の画像のMH-Z19センサーBタイプのものです。C,D,Eは白い部分が左側にあります。(配線はかわりません。)

③「開発環境」

★Arduino IDE開発環境

Arduino IDEをまだ入れてない方はこちら⇩

Arduino IDEでESP-WROOM-02(ESP8266)とESP-WROOM-32を使えるようにする！(Windows10)

★Arduino IDEでNodeMCU-32を使えるようにする

Arduino IDEでNodeMCU-32を使えるようにするやり方⇩

ArduinoIDEでNodeMCU-32を使えるようにする‼

★MH-Z19のライブラリー導入

今回はGitHbuで公開されているライブラリ、

「MHZ19_uart.h」というものを使わせて頂きますのでArduinoIDEにこちらのライブラリーを入れてください。

手順は簡単で、こちらからライブラリーをダウンロードして解凍します。

・解凍が終わりましたら「mhz19_uart-master」というフォルダーごと

「libraries」(C:\Users\…..\arduino\libraries)に入れるだけです。

後はArduinoIED起動させ、ファイルスケッチ例の中にmhz19_uartがあれば準備完了です。

DSM501Aのライブラリーは必要ないのでこれで以上です。

④「プログラミング」

ESP32をPCと繋ぎ、下記のコードをコピペしビルドします。

/*
   DSM501A
*/
int pin = 16;
unsigned long duration;
unsigned long starttime;
unsigned long sampletime_ms = 30000;//パルス幅30秒間(データシートの計測方法が30秒の為)
unsigned long lowpulseoccupancy = 0;
float ratio = 0;
float concentration = 0;

/*
   MHZ19
*/
#include <MHZ19_uart.h>
const int rx_pin = 4;  //Serial rx pin no
const int tx_pin = 5;  //Serial tx pin no
MHZ19_uart mhz19;


void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(pin, INPUT);
  starttime = millis();

  mhz19.begin(rx_pin, tx_pin);
  mhz19.setAutoCalibration(false);
  Serial.print("MH-Z19 now warming up...  status:"); Serial.println(mhz19.getStatus());
}


void loop() {
  /*
     DSM501A取得処理
  */
  duration = pulseIn(pin, LOW);
  lowpulseoccupancy = lowpulseoccupancy + duration;

  if ((millis() - starttime) > sampletime_ms)
  {
    ratio = lowpulseoccupancy / (sampletime_ms * 10.0); // Integer percentage 0=>100
    concentration = 1.1 * pow(ratio, 3) - 3.8 * pow(ratio, 2) + 520 * ratio + 0.62; // using spec sheet curve
    Serial.print(" パルス幅の占有率[%]");
    Serial.print(ratio);
    Serial.print("  DSM501A計測粒子数[pcs/283ml]:");
    Serial.println(concentration);
    lowpulseoccupancy = 0;
    starttime = millis();

    /*
      CO2の取得処理
    */
    int co2ppm = mhz19.getPPM();
    int temp = mhz19.getTemperature();
    //CO2濃度出力
    Serial.print("co2: "); Serial.println(co2ppm);
    //気温出力(おまけ機能ですが精度は悪いです)
    Serial.print("temp: "); Serial.println(temp);
  }
}

DSM501A

int pin = 16;

unsigned long duration;

unsigned long starttime;

unsigned long sampletime_ms = 30000;//パルス幅30秒間(データシートの計測方法が30秒の為)

unsigned long lowpulseoccupancy = 0;

float ratio = 0;

float concentration = 0;

MHZ19

#include <MHZ19_uart.h>

const int rx_pin = 4; //Serial rx pin no

const int tx_pin = 5; //Serial tx pin no

MHZ19_uart mhz19;

void setup() {

Serial.begin(115200);

pinMode(pin, INPUT);

starttime = millis();

mhz19.begin(rx_pin, tx_pin);

mhz19.setAutoCalibration(false);

Serial.print("MH-Z19 now warming up... status:"); Serial.println(mhz19.getStatus());

}

void loop() {

DSM501A取得処理

duration = pulseIn(pin, LOW);

lowpulseoccupancy = lowpulseoccupancy + duration;

if ((millis() - starttime) > sampletime_ms)

{

ratio = lowpulseoccupancy / (sampletime_ms * 10.0); // Integer percentage 0=>100

concentration = 1.1 * pow(ratio, 3) - 3.8 * pow(ratio, 2) + 520 * ratio + 0.62; // using spec sheet curve

Serial.print(" パルス幅の占有率[%]");

Serial.print(ratio);

Serial.print(" DSM501A計測粒子数[pcs/283ml]:");

Serial.println(concentration);

lowpulseoccupancy = 0;

starttime = millis();

CO2の取得処理

int co2ppm = mhz19.getPPM();

int temp = mhz19.getTemperature();

//CO2濃度出力

Serial.print("co2: "); Serial.println(co2ppm);

//気温出力(おまけ機能ですが精度は悪いです)

Serial.print("temp: "); Serial.println(temp);

}

シリアルポートを開き、右下のところを115200bpsにすれば準備完了です。

プログラムの流れとしては、

起動→30秒待機→DSM501Aセンサー取得→CO2センサー(MH-Z19)取得→30秒待機の繰り返しです。

⑤「結果」

30秒に一回センサーの値が表示されますので、まずは気長に待ちます。

CO2センサーも正確な数値を取得するのに1分ほど掛かかります。

そうすると下記のように表示されていきます。

こんな感じになれば成功です‼

センサーの前で服を1分ほどぱたぱたしてみたら、下記のように値が跳ね上がりました(笑)

これがあれば、部屋に今ほこりが多いのか、CO2濃度が高いのかが確認できます‼

CO2センサーは温度の取得もしてくれますが、精度は優れていないため、おまけ程に見ましょう‼

これにて完成、さらにLEDを付けて色で部屋環境を示すようにしたら更に面白いですね＾＾

★CO2濃度の基準⇩

350～500ppm	外気
500～1000ppm	一般的な屋内
1000～2000ppm	悪い室内空気環境
2000～2500ppm	眠気を感じてくる人が出てくる
2500～3000ppm	肩こりや頭痛を感じてくる人が出てくる
3000ppm～	集中力などが低下してくる

※日本での二酸化炭素濃度の基準値は建築物衛生法によって、

居室内は1,000ppm以下、幼稚園、保育園、学校は1,500ppm以下と定められています。

★DSM501Aセンサー(ほこりセンサー)の基準⇩

基準は不明ですが、500前後が良い環境だと思ってます。

但し、センサーの可変抵抗値によって変わるので、一概には言えません。

※今回は、2個ある可変抵抗値(青い四角いやつ)のメモリを両方とも4に合わせてます。

これらの数値を参考に部屋の快適度を可視化できるかと思います‼

以上、ご閲覧ありがとうございました‼

分からないことが御座いましたら、お気軽にコメントください。

カテゴリー:ESP-WROOM02

タグ:co2センサー esp ほこりセンサー電子部品

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