CO2センサー SCD41 を試してみる

在宅時間が増え、特に冬場は部屋を閉め切ることが多いので、CO2濃度が気になるところ。以前から、低コストで CO2モニターが作れなか、色々と調べてみると非分散型赤外線(NDIR)方式のCO2センサーだと 6,000円 を超えてしまう。CO2相当の eCO2が計測可能なセンサーもあるけど、それなりの精度は欲しいところなので、NDIR方式で調べてみる。

候補としては、Sensirion の SCD30、SeeedStudio の Arduino用 Grove CO2&温度&湿度センサー(SCD30)が良さそうで、購入しようとしたところ在庫なし。
もう少し調べていたところ、Sensirion の SCD4x という新製品が出ているとのこと。まだモジュールとしては見つからず、さらに調べたところ Sensirion から SCD4x Evaluation Kit(SEK-SCD41-Sensor) という SCD41モジュール を含む評価キットを発見。
国内で取り扱っているところは見つからず、DigiKey は在庫なし、在庫があった Mouser から購入。価格は 5,651円で 2つ購入、送料は 6,000円以上で無料、3/4に注文して、届いたのが 3/13 なので 10日ほど。現時点(3/20)だと在庫なしで、次回入荷予定は 4/14 とのこと。

この SCD4x は、NDIR方式ではなく、Sensirion 独自の PASens技術 という、光音響検出原理により NDIR方式のようにある程度の光学ビーム経路を必要としないため、構造もシンプルで体積も 約1cm3 と小型で、コスト効率が良いとのこと。また、CO2 以外に温度、湿度センサーも内蔵。

評価キットの Webサイト には、クイックスタートやデータシートへのリンクや、Arduino などのサンプルコードへのリンクが分かりやすくまとめられている。キットには SCD41 development board/Jumper wireset/Adapter cable が含まれていて、Adapter cable は SensorBridge に接続するためのものとのことで今回は未使用。通信方式は I2C で、接続に関しては M5StickC の Groveポートと、SCD41モジュールのJSTコネクタのピンの並びが異なるので注意。Grove の白(SDA)を SCD41モジュールの緑に、後は同じ色(黄:SCL/赤:VDD/黒:GND)で接続。

早速 Arduino のサンプルコード をベースに、M5StackC での表示の処理を追加して試してみる。以下のような感じで、無事表示を確認。ただ CO2 がかなり高めなので、校正が必要。

以下、SCD30 と、SCD4x の仕様を比較してみた。(データシートより)
CO2含め、温度・湿度の測定範囲/精度は SCD30 が高いけど、実用的な測定範囲と精度で問題なければ、サイズ・コスト面では SCD4x が良さそう。

型番CO2
指定測定範囲 / 精度
温度
測定範囲 / 精度
湿度
測定範囲 / 精度
SCD30400ppm~10,000ppm /
±(30ppm +読み取り値の3%)
-40~70 ℃ /
±(0.4℃ + 0.023 × (T[℃]-25℃))
0%~100%RH /
± 3%RH
SCD40400ppm~2,000ppm /
±(50ppm +読み取り値の5%)
-10~60 ℃ /
0.8℃ (15~35 ℃)
1.5℃ (-10~60 ℃)
0%~100%RH /
6%RH (15~35 ℃)
9%RH (-10~60 ℃)
SCD41400ppm~5,000ppm
±(40ppm +読み取り値の5%)
-10~60℃ /
0.8℃ (15~35℃)
1.5℃ (-10~60℃)
0~100%RH /
6%RH (15~35℃)
9%RH(-10~60℃)
SCD30 と SCD4x の仕様比較

Maker Faire Tokyo 2018 出展レポート

8月4日(土)~5日(日)に、東京ビッグサイトで開催された「Maker Faire Tokyo 2018」への出展レポートをまとめました。

Maker Faire Tokyo への出展は今回が初めてで、展示会などのイベントへの出展は、昨年10月に長野県上田市で開催された「上モノフェス」を含め2回目でした。

Maker Faire Tokyo は年々出展者も増えており、今回は約600の出展者数で、各種ワークショップやコンテストも開催され、過去最大規模での開催となりました。

出展内容は「MK Tech Lab – 日常生活の困りごとを解決するガジェット!(結露対策編)」で、毎年冬場に悩まされる結露対策のシステムを実際に結露発生環境で動作させるデモをメインに、センサーを使った電子工作とレゴで作った各種ガジェットの展示を行いました。

会場は、西1と西2ホールで、出展場所は西1ホールで、カテゴリーは最も出展者数が多いエレクトロニクス(電子工作)エリアの H-04-05 でした。外側の通路に面した角で、おおよその配置は事前に考えていましたが、実際の配置は当日現場を見て調整しました。

初日、8月4日(土)は12時開場でした。当日搬入で会場に着いたのが10時頃、2時間もあれば十分だと考えていましたが、WiFi がなかなかつながらず、ギリギリまで調整していました。今後はできるだけ WiFi なしでもデモできるような展示内容を考える必要があると思いました。

出展者用のスペースは約1.8m四方で、1.8m x 0.6m の机が提供されました。持ち込んだ折り畳みのキャンプ用の机も使って、角の外側通路に結露対策ファンのデモが見えるように、展示内容の説明もコルクボードに貼り付け設置しました。

2日目の8月5日は10時~18時で、両日共にお昼過ぎは多くの来場者で混雑していました。途中、お昼を交代で取ったり、他のブースを少し見学したりと、あっという間の2日間でした。

こちらは、結露対策ファンのデモの様子。
木枠とアクリル板で作ったボックスに加湿器を置き、結露発生環境を再現。
右側の下の茶色いのが結露対策ファンで実際にファンが回って結露が抑えられている状態、左側はファンがなく結露が発生し白くなっている状態。

今回のデモ用のファンケースはレゴブロックではなく、木製で新たに作りました。
カーテンの下に設置することで、部屋の中からの空気を取り入れ、窓の下から上への風の流れを作り、結露を抑える仕組みです。
結露環境ボックスに入っていると実際にファンが回っているか分かりにくいので、ビニール紐を細かくして貼り付け風が出ているか分かりやすくしました。

こちらは、結露対策ファンの説明の様子。コルクボードに、A4用紙8枚にまとめ貼り付けました。
こういった説明はあまり読んでもらえないのではと思ったりもしましたが、結構読んで頂けたので、今後も是非こういった説明は必ず展示しようと思いました。

一番左側は「ステレオカメラで3D表示」。
WiFiモジュールの ESP-WROOM-02 と ArduCAM という小型カメラの組み合わせを 2セット使い、2つのカメラの画像を WiFi経由でスマホのブラウザに並べて表示、VRゴーグルにスマホを入れてレゴのミニフィグの視点で立体的に見えるようにしたデモ。どうやって、立体的で動きのあるものを見せるか悩みましたが、結局 littleBits のモーターでレゴのコンベアを回し、シロクマに魚などをあげるといった内容にしました。VRに関係なく、子どもたちには人気でした。
WiFiの接続状態が悪く、まともに見えたのはわずかでした。今後、さらなる改良が必要です。

真ん中のバッテリーがつながったものは「温湿度気圧計(省電力版)」。温湿度気圧センサー BME280 と、WiFiモジュール ESP-WROOM-02 のみで、データはクラウドサービスの ThingSpeak にアップロード、スマホなどで確認するデモ。ESP-WROOM-02 の DeepSleepMode を使って省電力化、バッテリー駆動できるようにしています。

 中央の上にミニフィグが2体乗っているものは「環境モニター」。
2行のLCDで、温湿度センサー DHT22、明るさセンサー BH1750、空気質センサー MQ-135 で CO2 の値を表示するデモ。 LCD や各種センサーを、レゴブロックのみできれいに組み合わせはめ込んでいるところがポイントです。底の青い部分はレゴブロックの形のモバイルバッテリーを使用しています。レゴブロックは思い付いた時に、すぐに形にできるので大変便利です。

こちらは「音声ガイド温湿度計」。
温湿度や明るさ、気圧などセンサーの値や、その値についてのアドバイスを音声で知らせるデモ。音声合成IC AQUEST/ATP3012R5-PU を使用して、小さいロボットの声で、例えば温湿度から不快指数を計算して熱中症注意のアドバイスや、勉強机の上の明るさを計測し勉強に適しているかどうかのアドバイスなどを知らせてくれます。

結露対策ファンについては、興味のある方はじっくり説明を読んで頂いたり、展示内容について説明すると色々と質問をもらったり、アンケートにも快く回答頂き感謝しています。

WiFi 環境で上手く動作しないデモもありましたが、多くの方に見て頂き、楽しい2日間を過ごすことができました。また、是非こういった機会があれば参加したいと思います。

BBC micro:bit 用レゴブロックケースの紹介

先日購入した BBC micro:bit。色々とケースは売っているようですが、とりあえず手元にあるレゴブロックでケースを作ってみました。

色は白で統一、使えそうなサイズのブロックを探していたところ、LEGO City の Police Station(7498) に入っていた 2×6 の溝の入った柱として使うブロックが高さが丁度良く、micro:bit の両側を挟んで上手く固定し、他のブロックと組み合わせきれいに作成できました。

実際にスマホ用モバイルバッテリーをつなげて、動かしてみた様子は こちら 。

フロントは透明の 6×6 のパネルでLEDが見えるようにし、micro:bit の上部のコネクタ類に接続できるように1×6のスペース空けて、きれいに収めることができました。

 

 

 

組み立て手順を以下にまとめてみました。

  1. 使ったブロックは以下の通り
  2. 溝があるブロック2本の間に丁度 micro:bit が入ります
  3. 正面は、透明のブロックを使いました、左側の1×2透明ブロックで micro:bit のがたつきを抑えます
  4. 上面を以下のように組み立て、完成!
  5. とりあえず、以下のプログラムで動作確認

以上、micro:bit 用レゴブロックケースの紹介でした。