Raspberrypi zeroとco2sensor(MH Z19B)を使って、その場のCO2濃度を測ってスマホで確認するシステムを作ってみる。

概要

昨今の情勢から、換気の重要性に関するニュースを見かけることが多くなった。そんな中、二酸化炭素濃度によって仕事の効率が落ちる、眠気が増すなどの記事を見かけた。
自分自身マスクをしたままデスクワークをしていると、夕方ごろから息苦しくなり、急激に眠くなることが増えてきていたため、「この症状って二酸化炭素濃度のせいでは？」と思いはじめた。

市場にあるCO2センサーを見ていると、そこそこ大きいデバイスが多く持ち歩くには微妙。自分で作れば小さく安価にできないかと考え、手元にあったRaspiberrypi zeroを用いて製作できるか試してみる。

前提

• 今回は高精度なものは求めず、大まかにCO2濃度が高いかどうか分かればいいとしておおよそ±100ppm程度の精度を期待値とする。
• 小型化＋省電力を優先し、デバイス単体は測定のみとして、実際の測定値はスマートフォンから確認する
• 職場や家で使いたいので、Wifi経由ではなくBluetoothを用いて使用できるようにする。
  上記の前提を満たすように、システム全体の構成を考えていく。

システム設計メモ

大まかなシステム構成図。

• raspi側のメイン・ble通信部はnodejsでできそう？
• sensorの読み出しはpythonでひとまず作成する。
• iphone側はボタンを押したらread_requestして、値が読めるところまでを目標にする。

ハードウェア

-使用部材リスト

• Raspberry pi zero wh
• iPhone13
• MH-Z19B
• ジャンパケーブル(MH-Z19B接続用)
• Pisugar2(Raspberry pi用バッテリーモジュール)
  • 充放電可能で、APIでバッテリー状況を取得できるため採用
• ケース(3Dprinterで作成)

-実装リスト

• 3DPrinterで作成するケースのCADデータ
• 回路(センサはケーブルでつなぐだけ、Pisugar2はねじ止めするだけ)
  raspi zero whにはosinstall済みの為、セットアップは省略

ソフトウェア

-実装リスト

raspi側

• BLEペアリング raspi <-> iphone
• node.jsでpython script呼び出し
• pythonでmh-z19BとUART通信(ライブラリがあれば利用する？)

iphone側

• buttonでリクエスト->返ってきた値を画面に表示

-オプション(優先度の低い実装リスト)

raspi側

• raspiの充電状況(消費電力が最終的に知りたい)
• co2以外のセンサー状況

iphone側

• co2アラート機能
• co2グラフ
• raspi充電状況グラフ

ざっくりこんな感じ…
休日あたりにまとめて実装してみる