Weiteres Material

Published September 16, 2018 © CC0

Spürnase Calliope Mini

Wäre es nicht interessant, wenn Callopie Mini riechen könnte? Eine blühende Blume von einer Knospe unterscheiden? Oder dicke Luft erkennen?

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Calliope mini

Seeed Studio SeedStudio Air Quality Sensor 1.3

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Calliope mini Calliope MakeCode

Story

Am Anfang stand kein schönes Thema: ein Kind in der Klasse meiner jüngeren Tochter hat behauptet, XY würde stinken. Immer wieder ein tolles Thema, was wohl in keiner Klasse ausgelassen wird...

Aber man kann ja aus jedem Thema was machen und es pädagogisch aufgreifen, nicht wahr? Wie funktioniert eingentlich riechen? Warum sagt man "die kann ich nicht riechen"? Was kann man eigentlich riechen und was nicht? Und was riecht eigentlich gut und was nicht? Und geht da nicht was mit Calliope Mini?!

Am Anfang steht also die Frage: gibt es da Sensoren (ja, viele) und gleich danach die Frage: gibt es da auch schon 3.3V Sensoren, damit es hübsch einfach wird?

SeedStudio da doch tatsächlich schon seit 2 Jahren einen 3.3 und 5V Sensor mit Grove Anschluss: wie passend! (Haha!) Den "Air Quality Sensor 1.3".

Der Sensor ist ein Winsen MP503 und er misst die folgenden volatile organic compounds (VOCs): carbon monoxide, alcohol, acetone, thinner, formaldehyde and other slightly toxic gases.

Wenn Ihr andere Sensoren für 3.3V findet, bitte in den Kommentaren hinterlassen. Ich suche auch noch nach einer "Grundschüler-Sicheren" Methode, um 5V Sensoren am Calliope Mini zu betreiben.

Am Anfang stand ich etwas auf dem Schlauch, was den Anschluss des Sensors an Calliope Mini anging: ich erwartete I2C oder SPI und fragte mich, ob es wohl schwierig wird, den Sensor zu initialisieren. Der Steini hat mir dann geholfen, mein Gehirn auf Betriebstemperatur (passt zum Thema, siehe unten) zu bringen und dann ging alles ganz einfach und ganz schnell. Es ist ganz, ganz einfach:

Alles, was man braucht, steht auf dieser SeeedStudio Wiki Seite: http://wiki.seeedstudio.com/Grove-Air_Quality_Sensor_v1.3/

Hier findet man im C Code noch ein paar Details: https://github.com/Seeed-Studio/Grove_Air_quality_Sensor

Der Sensor hat tatsächlich nur einen Pin, der analog ausgelesen wird. Man nutzt auf Calliope Mini den rechten Gove Anschluss und liesst dann Pin C16 analog aus. Am Anfang sollte man 20 Sekunden warten, weil der Sensor aufgewärmt werden muss, um seine Betriebstemperatur zu erreichen.

Weiterhin gibt es (vereinfacht gesagt) bestimmte Schwellwerte, die etwas über die gemessene Luftqualität aussagen:

ein Wert unter 10 oder über 850 heisst Sensor-Fehler (im Code steht 800, aber wir haben 808 bei 70% Alkohol gemessen)

ein Wert von unter 200 heisst niedrige Belastung (kann man ggf. auf 100 reduzieren, siehe unten)

ein Wert ab 400 kann als hohe Belastung bezeichnet werden

ein Wert höher als 700 heisst sehr hohe Belastung

Tatsächlich arbeitet der original C-Code mit zwei Messwerten und deren Abstand, das ist dann für Fortgeschrittene, so wie unten geht alles schneller. :-)

Tochter 2 hatte die Idee, die Calliope Mini LED nach "riecht viel" und "riecht wenig" in unterschiedlichen Farben leuchten zu lassen. (Bitte beachten, dass der Sensor eigentlich nur verschiedene Formen von "giftig" messen kann, und eben überhaupt nicht "gut" oder "stinkt", sondern nur "viel" oder "wenig")

Dann haben wir das schnell gecoded. (Version 1 noch ohne Aufheizphase, es wird einfach der Wert angezeigt und die LED-Farbe gesetzt)

Version 1 Calliope MakeCode

Fehlerfälle (Wert unter 10 oder über 850) werden nicht abgefangen :-)

Und dann haben wir eine erste Messreihe gemacht (Protokoll Tochter 1):

Calliope Mini Air Quality Messreihe

Als nächstes suchten wir uns ein paar blühende Blumen und schauten, ob Calliope Mini das riechen kann. Das war nicht so einfach, weil im September natürlich nicht mehr alles in voller Blüte steht.

Wir haben aber die beiden "am meisten riechenden" Blüten genommen und für ein paar Minuten in Becher gesteckt, die einen Deckel mit Strohhalm-Öffnung haben: genau passend für den Sensor.

Messaufbau: Becher mit Deckel, damit sich der Duft etwas konzentriert

Die Idee dabei war, dass sich in den Bechern der Duft etwas "aufstauen" kann, und so leichter zu messen ist. Einen Becher haben wir leer gelassen, zur Kontrolle.

Ergebnis: leerer Becher 40-42 und Becher mit Blüten 50-51 nach 10 Minuten, bis zu 130 vom Schmetterlingsbaum nach einer Stunde im Becher. q.e.d.

Weiteres Material:

Die Folge Nr. 50 vom Forschergeist Podcast ist über Geruch und Riechen und ganz toll: https://forschergeist.de/podcast/fg050-duft-und-riechen/

Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Elektronische_Nase

Version 1, ohne Countdown für das Aufheizen

let Luftqualität = 0
basic.forever(() => {
    basic.pause(1000)
    Luftqualität = pins.analogReadPin(AnalogPin.C16)
    basic.showNumber(Luftqualität)
    if (Luftqualität < 100) {
        basic.setLedColor(Colors.Green)
    } else {
        if (Luftqualität > 100 && Luftqualität < 400) {
            basic.setLedColor(Colors.Yellow)
        } else {
            if (Luftqualität > 400 && Luftqualität < 700) {
                basic.setLedColor(Colors.Orange)
            } else {
                basic.setLedColor(Colors.Red)
            }
        }
    }
})

Credits

HHF

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"Papa, warum hast Du Dir auch einen Calliope gekauft?" - "Weil Ihr Eure ja nicht mehr hergebt!"

Thanks to Steini.

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