Material & Werkzeug

Teile für den Nachbau des CO2-WächtersTeile für den Nachbau des CO2-Wächters
Diese Materialien und Bauteile werden benötigt: [Werbung:] Die Bauteile bekommen Sie als Bausatz im Shop (inkl. Aufkleber für die Frontseite). Sie können die Teile aber auch einzeln bei anderen Anbietern beziehen.

Zum Betrieb wird eine USB-Spannungsquelle (5 V) benötigt, die mindestens 250 mA liefert und ein USB-Kabel. USB-Ports von Computern sind hierzu meistens nicht geeignet. Bei aktiven USB-Hubs (mit eigenem Netzteil) sollte im Datenblatt zum Hub nachgeschaut werden. In den meisten Haushalten existieren USB-Ladegeräte für Handys, die gut geeignet sind oder günstig gekauft werden können. Auch eine leistungsfähige Power-Bank ist geeignet

Sie benötigen die folgenden Werkzeuge. Im Einzelfall sind Alternativen möglich oder es kann ein anderes Werkzeug verwendet werden.

D1 mini: Stiftleisten

Beim D1 mini werden i. d. R. mehrere Stiftleisten mitgeliefert. Löten Sie die Leiste mit Stiften auf beiden Seiten ein. Die kürzeren Stifte kommen in die Platine des D1 mini.

Die Leisten werden auf der Seite mit der USB-Buchse eingesteckt - siehe Bild.

Achten Sie darauf, daß die Leisten senkrecht zur Platine stehen.

Die zwei Stiftleisten werden eingelötet.Die zwei Stiftleisten werden eingelötet.

Gehäuse vorbereiten

Sie können die Schaltung in ein beliebiges Gehäuse einbauen. Im Beispiel wird eins mit Belüftungsschlitzen benutzt, damit die Luft ungehindert durchströmen kann. Das Mikrocontroller-Board des D1 mini muß so positioniert werden, daß die USB-Buchse zugänglich ist, da darüber die Stromversorgung (und einmalige Programmierung) erfolgt. In das Gehäuse werden drei Löcher für die LEDs und eins für den Taster gebohrt.

  1. Die Lochrasterplatine dient als Träger für die Bauteile.

    Passen Sie die Platine so an, daß sie auf den vier Montagedomen festgeschraut werden kann. An einer Seite sollte sie bis an die Gehäusekante heranreichen, damit der D1 mini so platziert werden kann, daß die USB-Buchse nah am Gehäuserand liegt (siehe Schritt III).
    Auf einer der anderen Seite muß zwischen Seitenfläche und Platine so viel Platz verbleiben, daß der Lüfter dort eingeklebt werden kann. Das Gehäuse weist eine Lasche an der einen Seite auf. Am besten, diese befindet sich seitlich.
  2. Bohren Sie ggf. vier Ø 2 mm Löcher für die Schrauben in die Platine. Beim Mustergehäuse beträgt der Abstand in alle Richtungen 48,5 mm

    Eingepaßte und probeweise befestigte PlatineEingepaßte und probeweise befestigte Platine. Am oberen Rand ist Platz für den Lüfter.
  3. Stecken Sie den D1 mini auf die Platine. Sie soll mittig sitzen und die USB-Buchse ggf. etwas über den Platinenrand hinaus stehen, so daß die Vorderkante der Buchse möglichst nah am Gehäuserand liegt.

    Markieren Sie die Stelle am Gehäuse, an der Sie einen Ausbruch feilen müssen, damit ein USB-Stecker in die Buchse paßt.

    Die Position für den Ausbruch für die USB-Buchse wird markiert.Die Position für den Ausbruch für die USB-Buchse wird markiert.
  4. Feilen Sie mit einer kleinen Feile oder einem Dremel-Multitool die Öffnung ins Gehäuse. Sie können auch ein scharfes Cuttermesser benutzen (Verletzungsgefahr).

    Testen Sie, ob Ihr USB-Kabel durch die Öffnung paßt (auch bei aufgesetztem Gehäuseoberteil). Probieren Sie ggf. auch andere Kabel aus, da die Stecker oft unterschiedlich groß sind. Befestigen Sie dazu ggf. die Platine mit Schrauben und versetzen Sie den D1 mini entsprechend.

    Die Öffnung wurde ins Gehäuse gefeilt und erprobt.Die Öffnung wurde ins Gehäuse gefeilt und erprobt.
  5. In die obere Hälfte des Gehäuses werden vier Löcher gebohrt.

    Wenn Sie einen Aufkleber oder eine selbstentworfene Frontbeschriftung für die Oberseite benutzen wollen, legen Sie diese (ohne festkleben) auf die Gehäusehälfte in die Vertiefung. Empfehlenswert ist die Ausrichtung wie sie im Bild zu sehen ist: die Lüftungsschlitze sind an der linken und rechten Seite.

    Markieren Sie die Mittelpunkte für die drei LEDs und den Taster: Stechen Sie dazu mit einem spitzen Gegenstand (bspw. Spitze eines Holzbohrers) durch den Aufkleber. Sie können die LEDs und den Taster auch beliebig anders anordnen.

    Markieren Sie die Mittelpunkte für die Bohrlöcher.Markieren Sie die Mittelpunkte für die Bohrlöcher.
  6. Für die LEDs werden Löcher mit Ø 8 mm benötigt, wenn die LED-Halter benutzt werden (ohne: Ø 5 mm). Der Taster aus dem Bausatz benötigt ein Loch mit Ø 12 mm. Bohren Sie am besten mit einem kleinen Bohrer vor.

    Achten Sie darauf, daß die dünnen Stifte der Gehäusehälfte (die in die Unterschale greifen) nicht abbrechen. Benutzen Sie eine geeignete Unterlage beim Bohren.

  7. Schneiden Sie mit einer kleinen Schere die Löcher für die LEDs und den Taster in die Aufkleberfolie, wenn Sie diese nutzen wollen. Sie müssen die Löcher nicht perfekt ausschneiden, da die eingesetzten LED-Halter und der Taster die Ränder verdecken.
  8. Kleben Sie den Aufkleber passend auf die Gehäuseoberschale.
Die Vorbereitung des Gehäuses und alle mechanischen Bearbeitungen sind damit abgeschlossen.

Platine bestücken

Das folgende Bild zeigt eine schematische Darstellung der Bauteil-Platzierung und Verbindungen zur Orientierung. Es gibt auch eine skalierbare Version des Aufbauplans (<Strg>+<Mausrad scrollen>), die sich in einem neuen Fenster öffnet.

Aufbauplan CO2-GuardAufbauplan CO2-Guard.
Die Verbindungen zu den Bauteilen sind im Bild direkt auf die Pinleisten geführt. In der Praxis werden die Kabel aber in die Lötpads daneben eingesteckt und auf der Lötseite wird eine Verbindung zum jeweiligen Pin hergestellt. Die Platine ist nur ein Symbolbild und keine genaue Darstellung der zu benutzenden Positionen.

Zum Vergleich ein Foto des realen Aufbaus.Zum Vergleich ein Foto des realen Aufbaus. Die Farben der Kabel sind nicht relevant.
  1. Stecken Sie den D1 mini an die Position auf der Lochrasterplatine, die Sie zuvor ermittelt haben, bevor Sie die Gehäuseöffnung feilten.

    Löten Sie die Stiftleisten des D1 mini fest.

    Kürzen Sie auf der Lötseite der Lochrasterplatine die Pinleisten des D1 mini mit einem Seitenschneider, da diese eventuell zu lang sind, wenn die Platine später auf die Befestigungsdome im Gehäuse geschraubt wird.

  2. Entfernen Sie vom Buzzer auf dem Soundmodul den kleinen Aufkleber.

    Setzen Sie das Modul auf die Platine ungefähr an der gezeigten Position und löten Sie es fest.

    Aufgesetztes Soundmodul.Aufgesetztes Soundmodul. Es kann sein, das die Stiftleiste abweichend aussieht.
  3. Zwischen den Pins GND und I/O muß eine Verbindung hergestellt werden. Das geht am einfachsten, wenn Sie einen dicken Lötzinnklecks zwischen die zwei Lötpads setzen. Achten Sie aber darauf, daß kein Kurzschluß zum Pin VCC entsteht.

    Denken Sie daran, daß Sie spiegelverkehrt denken müssen, wenn Sie die Platine umdrehen und auf die Lötseite blicken.

    Lötbrücke zwischen zwei PinsLötbrücke zwischen zwei Pins.
  4. Es werden zahlreiche Verbindungen zu Masse (GND) und +5 V (VCC) des D1 mini benötigt. Deshalb ist es praktisch, wenn Sie eine Art von Verteiler für die beiden Signale konstruieren.

    Verzwirbeln Sie zwei etwa 5 cm lange blanke Litzenstücke und löten Sie diese jeweils an einen der beiden Pins des D1 mini und entlang der Platine. Später können Sie dann die Enden der Verbindungsleitungen durch die Lötpads stecken und an den Verteiler löten. Achten Sie nur darauf, keine Kurzschlüsse zwischen GND und VCC zu erzeugen.

    Verteilerbahn für VCC und GND.Verteilerbahn für VCC und GND.
  5. Jetzt können Sie die zwei Verbindungsleitungen vom Soundmodul zum D1 mini (an D5 und GND) anlöten. Die eine Leitung wurde unter dem D1 mini verlegt aber das können Sie individuell lösen. Auch wenn es so aussieht: Die Leitung geht nicht zum Pin 5V, sondern zu G (GND) am D1 mini.

    Verbindungen zwischen Buzzer und D1 miniVerbindungen zwischen Buzzer und D1 mini
  6. Setzen Sie den CO2-Sensor in den oberen Bereich der Platine. Denken Sie daran: Nicht das Vlies berühren und auch nicht am Gehäuse fest anpacken - auch nicht bei den den folgenden Schritten.

    Die zwei Pinleisten des Moduls sind nicht im üblichen Raster von 2,54 mm (oder einem Vielfachen davon) angeordnet. Deshalb paßt das Modul nicht perfekt auf die Platine. Stecken Sie es vorsichtig auf aber drücken Sie es keinesfalls bis ganz nach unten, sondern nur so weit, daß Sie geradeso die Pins auf der anderen Seite festlöten können.

    Beim Löten sollten Sie die Vorgaben des Herstellers beachten: maximal 350 °C und Lötzeit innerhalb von 3 Sekunden (pro Pin).

    Verbinden Sie den Sensor gemäß des Aufbauplans mit vier Leitungen mit dem D1 mini.
    Alternativ können Sie auch die Modelle MH-Z19 oder MH-Z19B verwenden, müssen dann aber die richtigen Anschlüsse wählen.

    Einbau des Kohlendioxid-Sensors MH-Z19CEinbau des Kohlendioxid-Sensors MH-Z19C.
  7. Der Lüfter wird direkt an 5 V und GND angeschlossen.

    Wenn Sie später feststellen, daß er zu viel Lärm macht, können Sie das rote Kabel auch an den 3V3-Anschluß des D1 mini anlöten, damit er langsamer läuft.
    Wenn Sie den Lüfter ganz weglassen, müssen Sie prüfen, ob genügend Luft durch das Gehäuse kommt - nur dann kann der Sensor zuverlässig die CO2-Konzentration der ganzen Raumluft überwachen. Die Praxis zeigt, daß die CO2-Messung auch ohne Lüfter plausible Werte liefert. Allerdings weicht die gemessene Temperatur dann stark von der Realität ab (ca. 10 °C zu hoch).

    Anschluß des Mini-Ventilators.Anschluß des Mini-Ventilators.
  8. Der Taster wird noch nicht an die Kabel angelötet! Zuerst einmal werden nur die zwei oder vier Leitungen für den Taster auf der Platine angelötet.

    Sie benötigen entweder zwei oder vier Leitungen:
    Der Taster besitzt eine integrierte Beleuchtung. Diese können Sie benutzen, um den WLAN-Status anzeigen zu lassen. Auf dem D1 mini gibt es dazu schon eine kleine blaue LED, die aber im Gehäuse kaum zu sehen ist. Die LED leuchtet bei bestehender WLAN-Verbindung und blinkt beim Übertragen von Daten - das kann ablenken und es ist Geschmacksache, ob Sie dies sehen wollen. Wenn Sie die Beleuchtung nutzen wollen, verbinden Sie (später!) die beiden Anschlüsse "+" und "-" wie im Aufbauplan zu sehen. Auf der Unterseite des Tasters sind diese beiden Lötfahnen entsprechend beschriftet.

    Die zwei anderen Anschlüsse am Taster sind für den Schaltkontakt. Es spielt keine Rolle, welche der beiden (nicht gekennzeichneten) Lötfahnen später mit dem CO2-Sensor und dem D1 mini verbunden wird. Diese beiden Kabel benötigen Sie auf jeden Fall.

    Löten Sie die zwei oder vier Kabel entsprechend dem Aufbauplan auf die Platine.

    Vier Kabel für den Taster und die LEDs wurden angeschlossen.Vier Kabel für den Taster und die LEDs wurden angeschlossen.
  9. Bei LEDs mit klarem Gehäuse ist nicht zu erkennen, welche LED in welcher Farbe leuchtet. Deshalb müssen Sie dies gleich in einem Zwischenschritt ausprobieren.

    Löten Sie zuerst die drei schwarzen Leitungen (LED Kathoden) an die GND-Verbindung des D1 mini.

  10. Verbinden Sie nun des D1 mini über das USB-Kabel mit der Spannungsquelle (Steckernetzteil oder USB-Port am PC).

    Achten Sie dabei darauf, daß keine Kurzschlüsse durch herumliegende Drahtreste etc. entstehen.

    Der D1 mini ist nun betriebsbereit (macht aber noch nichts). Der CO2-Sensor arbeitet und durch das Vlies leuchtet regelmäßig die interne Strahlungsquelle (Glühlampe). Für Sie ist nur entscheidend, daß Sie jetzt die LEDs testen können: Halten Sie nacheinander die roten Anschlußkabel an den Pin 5V (VCC) des D1 mini. Die LED leuchtet und Sie können sich die Farbe merken.

    Nachdem Sie für alle drei LEDs die Farbe kennen, ziehen Sie den D1 mini wieder vom USB-Kabel ab, so daß er stromlos ist.
  11. Jetzt löten Sie die drei roten Kabel der LEDs an die jeweils entsprechenden Pins des D1 mini (D6, D7 und D8).
  12. Schieben Sie die eventuell vorhandene Ringdichtung über das Gewindes des Tasters.

    Stecken Sie den Taster von vorne durch das Gehäuseoberteil und schrauben Sie ihn auf der Innenseite mit der Mutter fest.

    Löten Sie nun die zwei oder vier vorbereiteten Kabel an (Hinweise zur Belegung s. o.)

    Beispiel für die Lötseite der fertig bestückten Platine.Beispiel für die Lötseite der fertig bestückten Platine.
  13. Schieben Sie die drei LEDs von Innen ganz durch die jeweiligen Bohrlöcher. Stecken Sie die LEDs anschließend in die LED-Halter, bis der Kopf vorne heraus schaut. Nun können Sie die Halter in die Bohrlöcher einsetzn.

    Taster und LEDs wurden im Gehäuse eingebaut und die Kabel zum Taster sind angelötet.Taster und LEDs wurden im Gehäuse eingebaut und die Kabel zum Taster sind angelötet.
  14. Setzen Sie die Platine ins Gehäuseunterteil und schrauben Sie sie fest.

    Mit Sekundenkleber oder einem anderen geeigneten Produkt kleben Sie den Lüfter ein. Der Aufkleber soll zur Außenseite des Gehäuses weisen (Luft wird aus dem Gehäuse gepustet). Achten Sie darauf, daß der Lüfter später nicht am Gehäuseoberteil anliegt, weil dieses sonst als Resonanzkörper wirkt.

    Der Aufbau ist fertig!Der Aufbau ist fertig!

    Hinweis: Der Lüfter ist falsch herum eingebaut: Der Aufkleber sollte nach außen weisen.


Glückwunsch! Der aufwändige Teil ist geschafft.

Sie können theoretisch das Gehäuse schließen. Sortieren Sie die Kabel etwas, so daß sie nicht auf das Vlies des Sensors drücken. Biegen Sie eventuell auch die Anschlußbeinchen der LEDs etwas flach. Achten Sie darauf, daß der Taster keine anderen Teile berührt. Das Oberteil wird so aufgesteckt, daß sich ein Luftgitter am Lüfter befindet.
Es ist allerdings ratsam noch zu warten, bis die Software aufgespielt wurde und alles funktioniert.

Der nächste Schritt zeigt Ihnen die Einrichtung des IoT-Service.