Air Surfer: DIY-Luftqualitäts-Monitor mit Arduino Mega 2560

Komponenten und Zubehör

• Arduino Mega 2560 × 1
• 3,2″ TFT-Display (480×320, passend für Mega) × 1
• MH-Z19 CO₂-Sensor (UART) × 1
• SI7021 Temperatur-/Feuchtesensor (I²C) × 1
• DS18B20 Temperatursensor (wasserdicht, 1-Wire) × 1
• DS1307 RTC-Modul (I²C) × 1
• LM2596 DC-DC-Step-Down-Regler (einstellbar) × 1
• 3× LED (grün, orange, rot) für CO₂-Ampel
• 3× Edelstahl-Taster mit LED (Zeit-/Farbeinstellung)
• 1× Fotowiderstand (Helligkeitssensor für LED-Dimmung)
• 1× GX12-3 Aviation-Stecker (Außenfühler) × 1
• 1× DC-Buchse + Netzteil (12 V) × 1
• Gehäuse: 3 mm Sperrholz, Acryllack

Apps und Online-Dienste

• Arduino IDE

Über dieses Projekt

Als Bauingenieur weiß ich, wie wichtig Lüftung ist. Ein gekauftes CO₂-Gerät zeigte nur CO₂ und Raumtemperatur – ich wollte mehr: Luftfeuchte, Außentemperatur, Uhrzeit, alles auf einem großen Display. Fertiglösungen waren zu teuer, also Selbstbau.

Hardware-Architektur

Das TFT-Display steckt direkt auf dem Mega (kein Verdrahtungsaufwand). Alle Sensoren nutzen eigene Protokolle:

• MH-Z19 per UART (Serial3) – zuverlässiger als PWM.
• SI7021 per I²C (SDA/SCL).
• DS18B20 per 1-Wire (Pin 9, 4,7 kΩ Pull-up).
• DS1307 per I²C.

Drei LEDs visualisieren CO₂-Grenzwerte (Grün <800 ppm, Orange 800–1200 ppm, Rot >1200 ppm). Drei beleuchtete Taster steuern Uhrzeit (Stunden/Minuten) und Textfarbe. Ein Fotowiderstand dimmt die Taster-LEDs nachts automatisch.

Stromversorgung

Das Netzteil liefert 12 V (oder 15–19 V). Der LM2596 regelt auf 7 V herunter (empfohlener Minimum für Mega), wodurch der Regler auf dem Board kühl bleibt. Der Außenfühler wird über den wasserdichten Aviation-Stecker und Telefonkabel angeschlossen.

Gehäusebau

Ohne 3D-Drucker: Erster Versuch mit Polymer-Ton (brach), zweiter mit 6 mm Sperrholz (schwer zu schneiden), final mit 3 mm Sperrholz (Cutter & Schleifpapier bearbeitbar). Lackiert mit Acryllack – stabiles, optisch ansprechendes Gehäuse.

Software-Highlights

• Bibliotheken: UTFT (Display), RTClib, SparkFunHTU21D, OneWire/DallasTemperature, SoftwareSerial.
• MH-Z19-Abfrage per Kommando-Array (0xFF 0x01 0x86 …) mit CRC-Prüfung.
• Display-Refresh täglich um 0:00 und 12:00 gegen „Geisterpixel“ (billiges Display).
• CO₂-Ampel, Feuchte- und Temperatur-Indikatoren als farbige Kreise.
• Taster-Entprellung per INPUT_PULLUP.

// Kern-Loop (vereinfacht)
void loop() {
  readCO2();          // UART, CRC, ppm berechnen
  readPhotoSensor();  // LED-Helligkeit anpassen
  adjustTime();       // Taster Stunden/Minuten
  readTH();           // SI7021 + DS18B20
  if (btnColorPressed) cycleColor();
  drawMainScreen();   // Werte + Uhrzeit + Farb-Indikatoren
  updateLEDs();       // CO2/Hum/Temp Ampeln
  screenReset();      // Display alle 12h neu zeichnen
}

Kostenübersicht (ca.)

Fazit

Ein vollwertiges Raumluft-Messgerät für unter 60 $, das kommerzielle Geräte in Funktionsumfang übertrifft und dabei noch individuelles Design ermöglicht.