Raspberry Pi: Airpi spürt Luftverschmutzung auf
Luftverschmutzung ist ein Problem, das alle betrifft. Das dachten sich Londoner Schüler der Westminster School und bauten ihre eigene Wetterstation. Diese ist in der Lage, neben der Temperatur auch Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Licht- und UV-Strahlung sowie die Luftverschmutzung durch Kohlenmonoxid, Stickstoff und Smog zu messen. Das Gerät ermittelt die Daten automatisch und stellt sie auf einer Webseite bereit. Grundlage der Wetterstation ist das Raspberry Pi, ein Ein-Platinen-Computer von der Größe einer Kreditkarte, der von der Raspberry Pi Foundation entwickelt wurde. Die Gesamtkosten für den Eigenbau belaufen sich auf etwa 65 Euro – ohne Raspberry Pi. Die Entwickler nennen ihr Projekt das Airpi(öffnet im neuen Fenster) .
Marke Eigenbau
Die Schüler haben die verschiedenen Sensoren an eine Steckplatine angeschlossen, wozu sie den sogenannten Cobbler(öffnet im neuen Fenster) verwendeten, der die Steckplatine über ein Hosenträgerkabel mit dem GPIO-Stecker des Raspberry Pi verbindet. Er müsse zwar noch zusammengelötet werden, erspare aber später sehr viel Arbeit, schreiben die Schüler auf der Webseite des Projekts. Alternativ können die Sensoren auf der Steckplatine einzeln mit dem Raspberry Pi verbunden werden.
Abhängig von den verwendeten Sensoren werden Widerstände sowie ein ADC (Analog-Digital-Converter) benötigt, um analoge Signale der Sensoren in digitale umzuwandeln. Ein Bildschirm ist optional, denn für die visuelle Ausgabe, etwa zur Übertragung von Daten, lassen sich LEDs verwenden.
Sensorenvielfalt
Das Airpi nutzt mehrere Sensoren, darunter solche für die Luftfeuchtigkeit und für die Temperatur. Das Projekt setzt den DHT22(öffnet im neuen Fenster) -Sensor für die Temperaturmessung ein, die allerdings bei 0 Grad Celsius aufhört. Kurzerhand deaktivierten die Schüler daraufhin dessen Temperaturmodul und verwendeten stattdessen jenes des BMP085(öffnet im neuen Fenster) , das auch Daten zum Luftdruck liefert.
Beide Sensoren geben Daten bereits in digitaler Form aus, müssen also nicht an den ADC(öffnet im neuen Fenster) angeschlossen werden. Das UVI-01(öffnet im neuen Fenster) erfasst Daten zur ultravioletten Strahlung, muss aber zusätzlich noch mit Verstärker, Kondensator und etlichen Widerständen an die Steckplatine angeschlossen werden. Außerdem haben die Schüler noch einen Lichtsensor integriert. Diese beiden Sensoren müssen an das ADC angeschlossen werden, da sie lediglich analoge Signale ausgeben.
Airpi misst Luftverschmutzung
Der TGS 2600(öffnet im neuen Fenster) misst Luftverunreinigungen, etwa in Form von Rauch, Methan, Ethanol oder Wasserstoff. Ein weiterer Sensor ( MICS-2710(öffnet im neuen Fenster) ) ermittelt die Stickstoffkonzentration, während der MICS-5525(öffnet im neuen Fenster) Kohlenmonoxidwerte feststellt.
Eine genaue Anleitung, wie die Sensoren auf der Steckplatine eingebunden werden können, stellen die Schüler auf der Webseite des Projekts(öffnet im neuen Fenster) zur Verfügung.
Außerdem hat das Team den Quellcode des Airpi veröffentlicht. Er besteht aus zahlreichen Python-Skripten samt einer Softwareschnittstelle für den GPIO-Stecker und einer weiteren für die I2C-Schnittstelle des Raspberry Pi.
Luftqualität im Städtevergleich
Wer möchte, kann die Ergebnisse seiner Wetterstation auf der Webseite des Projekts veröffentlichen. Dort wurden bereits die Wetterdaten zweier Airpis gelistet: Das Original steht in der Stadt Westminster in Großbritannien und ein zweites in Mumbai in Indien. Zur Datenübertragung vom Raspberry Pi ins Internet kann der integrierte Ethernet-Anschluss oder ein USB-WLAN-Dongle verwendet werden. Für die Integration der Daten auf ihrer Webseite haben die Schüler ebenfalls den entsprechenden Code bereitgestellt.
Ende März wurde das Projekt im Rahmen des Raspberry Pi Making Contests des Cambridge Technology Centres als bestes in der Gruppe der 16- bis 18-Jährigen ausgezeichnet. Sieger in der Kategorie Grundschulen waren die Schüler der Richard Pate School in Cheltenham mit einem automatischen Haustüröffner für Hilfsbedürftige. Junge Bastler der Highgate School in London entwarfen ein Gerät, mit dem Hausaufgaben zwischen Lehrern und Schülern mit dem Raspberry Pi und einem USB-Stick ausgetauscht werden können.