Raumluft- und Umweltstation

Die Raumluft- und Umweltstation ist ein selbst entwickeltes IoT-System zur Erfassung, Speicherung und Darstellung verschiedener Raumklima- und Luftqualitätswerte.

Ein ESP32 verarbeitet die Messwerte mehrerer Sensoren, speichert Verlaufsdaten auf einer microSD-Karte und zeigt aktuelle Werte auf einem E-Paper-Display sowie in einem browserbasierten Live-Dashboard an.

Fertige Raumluft- und Umweltstation mit E-Paper-Display — Die fertige Raumluft- und Umweltstation zeigt aktuelle Messwerte direkt auf einem energiesparenden E-Paper-Display an.

ESP32 Arduino IDE BME688 ENS160 E-Paper microSD Chart.js IoT

Projektart

Selbst entwickelte IoT-Messstation

Schwerpunkt

Sensorik, Datenerfassung und lokale Darstellung

Ziel

Raumklima und Luftqualität übersichtlich überwachen

Kurz erklärt: Die Station verbindet Hardware, Microcontroller-Programmierung, lokale Datenspeicherung und ein dynamisches Web-Dashboard. Dadurch lassen sich aktuelle Werte und zeitliche Veränderungen direkt nachvollziehen.

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Umweltdaten

Der BME688 erfasst grundlegende Umweltdaten wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck. Die aktuellen Messwerte werden im Dashboard dargestellt und als zeitlicher Verlauf visualisiert.

Temperatur: -- °C

Luftfeuchtigkeit: -- %

Luftdruck: -- hPa

BME688-Luftqualitätswerte

Aus den Messdaten des BME688 werden ergänzende Werte zur Bewertung der Raumluft abgeleitet. Der IAQ-Wert unterstützt dabei, Veränderungen der Luftqualität im zeitlichen Verlauf sichtbar zu machen. Die dargestellten eCO2- und TVOC-Werte sind berechnete beziehungsweise abgeleitete Werte und ersetzen keine direkte Labor- oder Referenzmessung.

Raumluft- und Umweltstation mit sichtbaren Luftqualitätswerten auf dem E-Paper-Display — Die lokale Anzeige macht wichtige Raumklima- und Luftqualitätswerte direkt am Gerät sichtbar.

IAQ: --

IAQ-Genauigkeit: --

Statischer IAQ: --

eCO2: -- ppm

Bewertung: --

TVOC: -- ppb

Hinweis: eCO2 ist ein berechneter CO2-Äquivalentwert. Er dient als Orientierung für Veränderungen der Raumluft und ist keine direkte Messung der tatsächlichen CO2-Konzentration wie bei einem speziellen NDIR-Sensor.

Gassensor und Kompensation

Der Gaswiderstand des BME688 reagiert auf Veränderungen der Umgebungsluft. Zusätzlich zeigt das Dashboard einen intern berechneten Gas-Score an. Dieser erleichtert den Vergleich von Veränderungen, stellt jedoch keinen direkt gemessenen prozentualen Gasanteil der Raumluft dar.

Geöffnete Raumluft- und Umweltstation mit Sensoren, ESP32 und Verkabelung — Der geöffnete Aufbau zeigt ESP32, Sensoren, Display-Anbindung und weitere Komponenten der Messstation.

Gaswiderstand: -- Ω

Gas-Score: -- %

Komp. Temperatur: -- °C

Komp. Feuchte: -- %

ENS160-Luftqualitätswerte

Der ENS160 ergänzt die Station um verarbeitete Luftqualitätswerte. Er liefert einen Luftqualitätsindex (AQI), einen TVOC-Äquivalentwert und einen CO2-Äquivalentwert (eCO2). Die Werte helfen dabei, Veränderungen der Raumluft übersichtlich zu erkennen und zeitlich einzuordnen.

ENS160 AQI: --

ENS160 TVOC: -- ppb

ENS160 eCO2: -- ppm

Bewertung: --

Hinweis: Auch der ENS160 gibt einen berechneten eCO2-Wert aus. Dieser ist für die Beobachtung von Tendenzen geeignet, aber keine direkte CO2-Messung.

Das E-Paper-Display wird bewusst nicht dauerhaft aktualisiert, sondern nur bei Bedarf oder während einer aktivierten automatischen Aktualisierung.

Über einen Taster kann die Aktualisierung angestoßen werden. Ist die automatische Aktualisierung aktiv, werden die Messwerte regelmäßig neu auf dem Display dargestellt. Während eines Aktualisierungsvorgangs werden weitere Eingaben vorübergehend blockiert.

Manuelle Aktualisierung

Neue Messwerte können gezielt per Taster auf das Display übertragen werden.

Automatischer Modus

Bei Bedarf aktualisiert die Station die Anzeige regelmäßig im Hintergrund.

RGB-LED

Die interne LED signalisiert, ob die automatische Aktualisierung aktiv ist.

E-Paper

Die Anzeige bleibt auch ohne dauerhafte Aktualisierung gut lesbar.

Nutzen: Die Anzeige verbindet gute Lesbarkeit mit einem ressourcenschonenden Betrieb und vermeidet unnötige Aktualisierungsvorgänge.

Die Station kombiniert mehrere Komponenten für Messung, Verarbeitung, Speicherung und lokale Anzeige der Daten.

Adafruit ESP32 Feather V2 Mikrocontroller-Board zur Steuerung der Sensoren und Verarbeitung der Messwerte.

Waveshare BME688 Umweltsensor für Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Gaswiderstand.

DFRobot SEN0515 ENS160 Luftqualitätssensor mit verarbeiteten Ausgaben für AQI, TVOC und eCO2.

Waveshare 3,5-Zoll E-Paper Module (G) Dreifarbiges Display zur energiesparenden Darstellung der aktuellen Werte.

microSD-Kartenmodul Lokale Speicherung der Messdaten für Verlauf und spätere Auswertung.

Taster und RGB-LED Bedienung der Display-Aktualisierung und visuelle Statusanzeige.

Die Raumluft- und Umweltstation wurde von mir geplant, aufgebaut, programmiert und schrittweise erweitert.

Für die Kommunikation mit den Sensoren nutzte ich die offiziellen Herstellerbibliotheken. Die Anwendungslogik, die Verarbeitung der Werte, die Anzeige auf dem E-Paper-Display, die lokale Speicherung und das browserbasierte Dashboard wurden von mir umgesetzt.

Hardware-Aufbau

ESP32, Sensoren, Display, microSD-Modul und Taster miteinander verbunden.

Microcontroller-Code

Messwertverarbeitung, Statuslogik und Aktualisierung des Displays umgesetzt.

Datenspeicherung

Lokale Speicherung von Messwerten auf einer microSD-Karte integriert.

Web-Dashboard

Live-Anzeige und zeitliche Darstellung der Messwerte mit Diagrammen erstellt.

Bedienlogik

Taster, Aktualisierungsmodus und visuelle Rückmeldung über RGB-LED umgesetzt.

Fehleranalyse

Zusammenspiel von Sensorik, Display und Datenverarbeitung schrittweise getestet.

Entstanden ist eine funktionsfähige IoT-Messstation, die verschiedene Raumklima- und Luftqualitätswerte lokal erfasst, speichert und übersichtlich darstellt.

Das Projekt verbindet Sensorik, Microcontroller-Programmierung, energiesparende Display-Ausgabe, lokale Datenspeicherung und ein dynamisches Web-Dashboard. Dadurch lassen sich aktuelle Werte und zeitliche Veränderungen komfortabel nachvollziehen.

Messwerterfassung

Mehrere Umwelt- und Luftqualitätswerte werden regelmäßig verarbeitet.

Lokale Anzeige

Aktuelle Werte sind direkt auf dem E-Paper-Display sichtbar.

Verlauf

Diagramme im Dashboard machen Veränderungen über die Zeit nachvollziehbar.

Erweiterbarkeit

Die modulare Struktur ermöglicht spätere Anpassungen und Ergänzungen.

Fazit: Das Projekt zeigt, wie Hardware und Software zu einer alltagstauglichen Lösung verbunden werden können. Besonders wertvoll war für mich das Zusammenspiel aus Sensorik, Datenverarbeitung, Anzeige und Fehlersuche.