feinstaubPi


	Während das Staub-O-Meter ein mobiles Messsgerät den aktuellen Stand der Feinstaubbelastung darstellt, so sollte der feinstaubPi ein stationäres Messgerät sein, was den Stand der Feinstaubbelastung kontinuierlich erfasst. Dabei war klar, dass der feinstaubPi autark mit einem Akku arbeiten sollte, ein wetterfestes Gehäuse benötigt und seine Daten per WLAN überträgt. Die Feinstaubwerte werden an den COUNT_LOG weitergegeben, der alle Daten in einer zentralen MYSQL-Datenbank auf dem cellarserver erfasst. Hier kamen dann als neue Messwerte die Werte für die Partikeldichte der maximal 1µm und maximal 2.5µm Partikel in Form von Stundenmittelwerten hinzu.


	Als Energiequelle kam ein LiFePO4-Akku mit 12,8V und 10Ah von LiTime zum Einsatz den ich über Reichelt gekauft habe. Als Feinstaubsensor habe ich wieder den bewährten SDS-011 von Nova Fitness wie im Staub-O-Meter benutzt. Als Rechenknecht diente ein Raspberry Pi Zero WH, der WLAN und alle nötigen Peripherieports zur Verfügung stellt. Den SDS-011 habe ich diesmal über den seriellen Port mit dem Microcontroller verbunden. Dazu kam noch ein MCP3004 als Analog-Digital-Wandler um die Akkuspannung zu monitoren. Außerdem ist noch ein Traco Power DC/DC-Wandler im Einsatz, der aus der 12V-Nominal-Akkuspannung 5V für die Versorgung des Raspberry Pi und des SDS-011 erzeugt. Der MCP3004 wird mit 3,3V direkt vom Raspberry Pi mitversorgt. Dazu kam noch ein wasserfestes Kunstsoffgehäuse, was Akku und Elektronik vor der Witterung schützt. Der LiFePO4-Akku wird nicht durch den feinstaubPi geladen sondern über ein externes, handelsübliches 12V-Ladegerät.
	Ich habe keine Platine für die wenigen Bauteile entworfen sondern alle Komponenten auf einer Lochrasterplatine in 2 Ebenen aufgebaut. Als Dokumentation der Schaltung hier das Fritzing-Layout: als Steckplatine:
	als Schaltplan:
	So sieht der fertig aufgebaute feinstaubPi geöffnet aus:

	Die Luft wird über den im Bild oberen Schlauchanschluss angesaugt und über den unteren Schlauchanschluss wieder nach außen geblasen. Leider hat der SDS-011 nur für den Eingang eine Schlauchtülle, der Ausgang ist einfach die Abluftöffnung des benutzten Ventilators. Da ich diese Abluft nicht ins Gehäuse einblasen wollte, habe ich aus kupferkaschiertem Leiterplattenbasismaterial und der Dispenserspitze einer Silikontube einen Schlauchanschluss gebastelt. Der ist sicher nicht luftdicht, aber er sorgt doch wohl meistens dafür, dass insbesondere keine angesaugten Wassertröpfchen ins Gehäuseinnere gelangen und die Elektronik schädigen.
	Die SW (feinstaubpi.py) in Python läuft pro Aufruf einmal durch und liest die Akkuspannung sowie die Feinstaubmesswerte. Bezüglich der Feinstaubwerte wird ein stündlicher Mittelwert berechnet, der sich aus allen Einzelmesswerten die während einer Stunde zwischen Minute 00 und Minute 48 gelesen werden, ergibt. Dazu werden die kummulierten Mittelwerte in der Datei single_events.txt gespeichert bzw. gelesen. In Minute 48 wird eine Datei mit den Mittelwerten der aktuellen Stunde in eine Datei pm_hourly_avg.txt geschrieben und außerdem hinten an eine wachsende Datei pm_hourly_avg_db.txt angehängt. Auf dem Raspberry Pi läuft ein Cron-Job der jede Minute die SW (feinstaubpi.py) aufruft. Ein weiterer Cron-Job wird jede Stunde in Minute 49 aufgerufen, um die Datei pm_hourly_avg.txt auf den cellarserver zu kopieren. Dort holt sich COUNT_LOG der zur Minute 50 aufgerufen wird die Werte ab und schreibt sie zusammen mit anderen Werten in die zentrale MYSQL-Datenbank. Sobald die Akkuspannung unter 12.4V sinkt, wird ein Fehler ausgegeben. Über den COUNT_LOG wird bei diesem Fehler eine E-Mail verschickt, was als Erinnerung dient, um den LiFePO4-Akku des feinstaubPi zu laden.
	Als wichtigste Quelle des Feinstaubs in unserer Umgebung dient höchstwahrscheinlich der holzbefeuerte Kamin unserer Nachbarn. Im folgenden Bild ist der aktive FeinstaubPi auf unserem Fensterbrett klein zu sehen und der Kamin zwei Häuser weiter.

	Alle Infos und die Python-SW finden sich unter dem folgenden Link in github.
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