Feinstaubsensor – Teil 1: Jetzt messen wir selber!

Citizen Science“ nennt sich das auf neudeutsch, wenn Bürger selbst wissenschaftlich tätig werden. Und ein Projekt aus diesem Umfeld ist luftdaten.info, das vom OK Lab Stuttgart betrieben und gefördert wird. Hier bauen sich interessierte Bürger selbst für wenig Geld ihren eigenen Feinstaubsensor und führen die Daten in einer Feinstaubkarte zusammen. Somit sind die erfassten Daten frei für jedermann zugänglich. Im ersten Teil dieser Artikelserie stelle ich das Projekt vor und in den folgenden werde ich zeigen, wie sich jeder seinen eigenen Feinstaubsensor bauen kann.

Nein, das ist kein neues Raspberry Pi Projekt, wie man vermuten könnte, wenn man auf meine früheren Artikel schaut. Der Kern des Feinstaubsensors ist ein sogenannter Mikrocontroller. Ein Mikrocontroller ist ein Ein-Chip-Computer – manchmal auch als System-on-a-Chip oder SoC bezeichnet. Der hat CPU, Speicher und diverse Peripheriebausteine (in unserem Fall WLAN) an Bord und ist oft das Herz von Komponenten des IoT, des Internet-der-Dinge.

Das Projekt

Viele haben sicher bereits Fernsehberichte darüber gesehen. Da stecken Leute einige Elektronikbauteile in zwei Stücke Abflussrohr, hängen das ganze auf den Balkon und speisen ihre Messdaten in eine zentrale Feinstaubkarte ein. Das ist luftdaten.info und damit nehmen Bürger die Erhebung von Umweltdaten in die eigene Hand und verlassen sich nicht mehr ausschließlich auf staatliche oder kommunale Messungen der Luftbelastung. Über die gesellschaftliche und umweltpolitische Seite dieses Projekts will ich mich hier nicht weiter auslassen, dazu findet sich viel auf luftdaten.info. Mir geht es mehr um den technischen Aspekt und die Aussicht, dass jedermann sich seinen eigenen Sensor bauen und einen Beitrag zu einem großen Projekt leisten kann.

Was die Genauigkeit und Verlässlichkeit angeht, können Selbstbau-Sensoren in der 40 Euro Klasse natürlich nicht mit professionellen Messstationen für mehrere tausend Euro mithalten. Das ist aber auch nicht das Ziel. Die pure Masse soll es machen und durch viele Teilnehmer soll erreicht werden, dass sich in Großstädten nicht nur ein paar wenige, sondern hunderte Messsensoren befinden. Deren Daten geben dann kumuliert eine sehr gute qualitative Aussage über das Feinstaubgeschehen in unseren Städten. Dadurch wird Feinstaub sichtbar.

Von Stuttgart, der deutschen Stau-Hauptstadt geht dieses Projekt aus, in die Welt gebracht und gefördert vom OK Lab Stuttgart. Die Stuttgarter sind Teil des Programms Code for Germany, deren Mitglieder in regionalen Gruppen an Projekten rund um offene Daten in Bürgerhand arbeiten.

Im Jahr 2015 gestartet, ist das Projekt inzwischen weit über Stuttgart hinaus gewachsen. In jeder größeren deutschen Stadt gibt es schon Feinstaubsensoren, die ihre Daten in die Feinstaubkarte einspeisen – in München dürften es etwa 40 Stück sein (im August 2017). Und auch im Ausland werden Feinstaubsensoren nach Stuttgarter Muster betrieben.

Der Feinstaubsensor

Ein paar Bauteile im Gesamtwert unter 40 Euro im Internet bestellen, Software aufspielen, zusammenbauen, verkabeln, konfigurieren und draußen aufstellen. Viel mehr ist nicht zu tun um einen eigenen Feinstaubsensor in Betrieb zu nehmen. Die Software ist fertig – es muss nicht selbst programmiert werden. Und beim original Stuttgarter Modell braucht man auch nicht löten können, alle Anschlüsse werden gesteckt.

Dann misst der Sensor alle 2 bis 3 Minuten Feinstäube mit Partikelgrößen von 10µm und 2,5µm. Daneben auch noch Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Die Daten werden nach jeder Messung direkt per WLAN ins Internet übermittelt und sofort auf der Feinstaubkarte angezeigt.

Kleine Modifikationen

Die Idee, zwei Abwasserrohrbögen als Gehäuse zu verwenden, finde ich genial und mit 2x 80 Cent super günstig. Aber ganz werde ich das Stuttgarter Modell doch nicht übernehmen, zumindest drei Modifikationen gönne ich mir:

  1. Die beiden Abwasserrohre werde ich anschleifen und dann weiß streichen. Beim originalen Dunkelgrau ist mir die Gefahr zu groß, dass sich das Gehäuse in der Sonne aufheizt und die Temperaturmessungen verfälscht.
  2. Das Stromkabel bekommt am Rohrende eine Zugentlastung (Kabelbinder durch zwei Bohrungen). Nicht, dass ich Sorgen hätte, dass das Kabel irgendwie herausreißen könne, es geht eher um die Fixierung des Kabels, damit es bei Sturm nicht das Fliegengitter zerreißt.
  3. Auf dem Bild oben sieht man einen 5V-Spannungsregler, denn ich werde die Schaltung nicht mit einem 5V-Netzteil versorgen, sondern mit 19V und diese dann erst im Gehäuse auf 5V wandeln. Mehr zu den Gründen später in einem eigenen Artikel. Damit habe ich natürlich ein zusätzliches Bauteil innerhalb der Rohre, was den internen Aufbau deutlich verändern wird.

Wie geht es weiter?

So weit zur Vorstellung des Projekts und des Sensors. Ich verweise hier noch einmal auf die Stuttgarter Projektseite. Dort findet sich die original Anleitung zum Aufbau des Feinstaubsensors. Die sollte man auf jeden Fall gelesen haben, wenn man an den Bau eines eigenen Sensors denkt. Ich werde in den nächsten Artikeln alle wichtigen Punkte aufgreifen und – entsprechend meiner selbst gemachten Erfahrungen – einiges davon ein wenig detaillierter darstellen. Los geht es im nächsten Blogbeitrag mit dem Einkauf der Komponenten.

 


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