LabPi CO2-Ampel
Die Luftqualität steht im Zusammenhang mit der Covid-19-Pandemie derzeit besonders im Fokus. Wissenschaftliche Untersuchungen belegen, dass die CO2-Konzentration in Innenräumen Aufschluss über die Keimbelastung gibt. Typischerweise wird die CO2-Konzentration daher auch als sog. Expositionsmarker in den Wirkungsstudien herangezogen, da diese am stärksten mit den organischen Emissionen korreliert, die vom Menschen abgegebenen werden. Eine Arbeitsgruppe des Umweltbundesamtes empfiehlt daher aktuell (August 2020), einen CO2-Grenzwert von 1.000 ppm nicht zu überschreiten. Insbesondere in Schulklassenräumen ohne fest installiertes Lüftungssystem und insbesondere in der kalten Jahreszeit liegen die Konzentrationen dabei häufig oberhalb des empfohlenen Grenzwertes von 1.000 ppm.
Eine CO2-Ampel kann für Innenräume Hinweise geben, wann eine Lüftung angeraten oder erforderlich wird, um somit das Risiko einer Infektion zu reduzieren. Nachfolgend werden zwei solche CO2-Ampeln vorgestellt, die beide auf LabPi basieren. In einem Beitrag stellen wir zudem weitere Hintergründe zur Thematik ausführlicher dar.
Vollwertige CO2-Ampel
Die CO2-Ampel kann schnell mit der vollwertigen Variante von LabPi realisiert werden, indem einfach der zugehörige CO2-Sensor per USB-C-Verbindung angeschlossen und die entsprechende Messmethode am Bildschirm ausgewählt wird. Auch weitere Sensoren können angeschlossen werden. Die Messwerterfassung des Sensors basiert auf der charakteristischen Absorption von Infrarot-Strahlung durch Kohlenstoffdioxid. In der Messkammer wird die Strahlung von der Lichtquelle durch das Gas geleitet und trifft anschließend auf einen Sensor. Ein Filter sorgt dafür, dass nur die Wellenlänge des gemessenen Gases den Sensor erreicht. Aus der Lichtintensität wird die Gaskonzentration berechnet.
Mit weiteren Sensoren, bspw. Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Druck können optional weitere Parameter zeitgleich erfasst werden.
Standalone CO2-Ampel
Zusätzlich zur Vollversion kann mit LabPi eine reduzierte Standalone-Variante realisiert werden, die sich auf die nötigsten Funktionen für die CO2-Messung beschränkt. Einen Minicomputer (Raspberry Pi Zero W) mit SD-Karte, einen Sensor und ein Mini-OLED-Display. Für die Inbetriebnahme wird die microSD-Karte mit der Software in den passenden Slot des Raspberry Pi Minicomputer eingeführt. Im zweiten Schritt wird das OLED-Display an den GPIO-Anschlüssen über 4 Jumperkabel mit dem Minicomputer verbunden. Als nächstes wird der CO2-Sensor über die in der Abbildung markierten GPIO-Anschlüsse angeschlossen und zuletzt die Stromversorgung über den micro-USB-Anschluss hergestellt. Die Stromversorgung selbst kann über ein USB-Kabel oder -netzteil sowie mobil durch eine handelsübliche Powerbank erfolgen.
Die Software zum Ansprechen des Sensors und zum Auslesen der Werte steht zum kostenfreien Download hier zur Verfügung. Mit diesem Programm kann auch die Standalone-Variante die aktuelle CO2-Konzentration als Ampel darstellen.