Raspberry piでセンサーデータを取得する(MH-Z19)

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https://qiita.com/false-git@github/items/ebcaaae4d54f2393efa7
の続きです。

MH-Z19C で CO₂ 濃度を取得

在宅勤務が続いているので、仕事部屋の換気のタイミング等を知るのに、CO₂濃度を見てみようと思いました。
検索すると、MH-Z19B と言うセンサを使った事例がたくさん見つかります。
amazonで5千円弱、AliExpressで3千円弱くらいであります。
秋月でMH-Z19Cと言うのが2,480円であったのでこれを買うことにしました。

https://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-16142/

https://qiita.com/danzig1972/items/baf516ba10a0a11472ed

Raspberry Pi に繋ぎたかったので、メス-メスのジャンパワイヤも一緒に購入しました。

結線

Raspberry Pi のピン配置は、gpio readall で見ることができます。3Bの場合は以下のようになりました。

% gpio readall
 +-----+-----+---------+------+---+---Pi 3B--+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 |     |     |    3.3v |      |   |  1 || 2  |   |      | 5v      |     |     |
 |   2 |   8 |   SDA.1 | ALT0 | 1 |  3 || 4  |   |      | 5v      |     |     |
 |   3 |   9 |   SCL.1 | ALT0 | 1 |  5 || 6  |   |      | 0v      |     |     |
 |   4 |   7 | GPIO. 7 |   IN | 1 |  7 || 8  | 1 | ALT5 | TxD     | 15  | 14  |
 |     |     |      0v |      |   |  9 || 10 | 1 | ALT5 | RxD     | 16  | 15  |
 |  17 |   0 | GPIO. 0 |   IN | 0 | 11 || 12 | 0 | IN   | GPIO. 1 | 1   | 18  |
 |  27 |   2 | GPIO. 2 |   IN | 0 | 13 || 14 |   |      | 0v      |     |     |
 |  22 |   3 | GPIO. 3 |   IN | 0 | 15 || 16 | 0 | IN   | GPIO. 4 | 4   | 23  |
 |     |     |    3.3v |      |   | 17 || 18 | 0 | IN   | GPIO. 5 | 5   | 24  |
 |  10 |  12 |    MOSI |   IN | 0 | 19 || 20 |   |      | 0v      |     |     |
 |   9 |  13 |    MISO |   IN | 0 | 21 || 22 | 0 | IN   | GPIO. 6 | 6   | 25  |
 |  11 |  14 |    SCLK |   IN | 0 | 23 || 24 | 1 | IN   | CE0     | 10  | 8   |
 |     |     |      0v |      |   | 25 || 26 | 1 | IN   | CE1     | 11  | 7   |
 |   0 |  30 |   SDA.0 |   IN | 1 | 27 || 28 | 1 | IN   | SCL.0   | 31  | 1   |
 |   5 |  21 | GPIO.21 |   IN | 1 | 29 || 30 |   |      | 0v      |     |     |
 |   6 |  22 | GPIO.22 |   IN | 1 | 31 || 32 | 0 | IN   | GPIO.26 | 26  | 12  |
 |  13 |  23 | GPIO.23 |   IN | 0 | 33 || 34 |   |      | 0v      |     |     |
 |  19 |  24 | GPIO.24 |   IN | 0 | 35 || 36 | 0 | IN   | GPIO.27 | 27  | 16  |
 |  26 |  25 | GPIO.25 |   IN | 0 | 37 || 38 | 0 | IN   | GPIO.28 | 28  | 20  |
 |     |     |      0v |      |   | 39 || 40 | 0 | IN   | GPIO.29 | 29  | 21  |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |
 +-----+-----+---------+------+---+---Pi 3B--+---+------+---------+-----+-----+

4本のワイヤを使って以下のように接続します。

Pi MH-Z19C
4(5v) Vin
6(0v) GND
8(TxD) Rx
10(RxD) Tx

Raspberry Pi で UART を有効にする

raspi-config コマンドを使うか、手動で/boot/config.txt の以下の行を有効にして再起動します。

config.txt
enable_uart=1

UARTのデバイスファイルは /dev/ttyS0 になり、dialout グループに rw 権限があります。

% ls -l /dev/ttyS0
crw-rw---- 1 root dialout 4, 64  5月 21 09:38 /dev/ttyS0

データの読み取りを root ではない一般ユーザで行いたい場合、そのユーザを dialout グループに所属させておきます。
私の場合は、前回の Wi-SUN モジュールの /dev/ttyUSB0 が同じ permission だったので、既に追加済みでした。

データの取得

前回の Wi-SUN モジュールのときはシリアル通信部分もECHONet部分も一から実装しましたが、今回は python のモジュールを公開している方がいるので、それを使います。

https://github.com/UedaTakeyuki/mh-z19

このセンサは CO₂ センサですが、公式には Undocumented な値が取れます。

https://revspace.nl/MHZ19#Command_0x86_.28read_concentration.29

これを見ると、気温(TT)、謎の圧力(UhUl)、状態(SS)あたりが取れるようです。
が、残念ながら MH-Z19C では以下のようになりました。

  • TT: それっぽい値が取れる。実際より5〜7度くらい高めの値になった。
  • Uh: 0から始まって、10分毎に1増える。24時間で0に戻る
  • Ul: 0固定
  • SS: 0固定

実装

データが取れることがわかったので、前回の電気使用量監視プログラムに CO₂ の取得とグラフ化の仕組みを組み込みました。

ソースは、https://github.com/false-git/power-consumption066d59... のあたり。

こんなグラフが描けます。

続きはこちら

https://zenn.dev/false/articles/0002-9d350ab7a2fc904aa5bb