Dieses Repository dient als Sammlung für Dateien, Links und Anleitungen für den Bau eines CO2 Sensors für den Innenbereich auf Basis von ESP8266, ESPEasy, MH-Z19B, LEDs. Enthalten sind ebenfalls die stl-Dateien ein Gehäuse als 3D Druck.

This repository serves as a collection of files, links and documentation for building an indoor CO2 sensor based on ESP8266, ESPEasy, MH-Z19B, LEDs. Also included is a housing as 3D print.

CO2 - Sensor für den Innenbereich

Komponenten

ESP8266 D1 mini
ESPEasy
MH-Z19B
LED 3mm (optional)

ESP8266

D1 mini - Layout

GPIO Pins, welche wofür nutzbar

Label	GPIO	Input	Output	Notes
D0	GPIO16	no interrupt	no PWM or I2C support	HIGH at boot; used to wake up from deep sleep
D1	GPIO5	OK	OK	often used as SCL (I2C)
D2	GPIO4	OK	OK	often used as SDA (I2C)
D3	GPIO0	pulled up	OK	connected to FLASH button, boot fails if pulled LOW
D4	GPIO2	pulled up	OK	HIGH at boot; connected to on-board LED, boot fails if pulled LOW
D5	GPIO14	OK	OK	SPI (SCLK)
D6	GPIO12	OK	OK	SPI (MISO)
D7	GPIO13	OK	OK	SPI (MOSI)
D8	GPIO15	pulled to GND	OK	SPI (CS); Boot fails if pulled HIGH
RX	GPIO3	OK	RX pin	HIGH at boot
TX	GPIO1	TX pin	OK	HIGH at boot; debug output at boot, boot fails if pulled LOW
A0	ADC0	Analog	Input	X

Flashen des ESP8266

Auf den meisten ESP82 Derivaten ist ein USB-Serial Chip (z.B. CP2102 oder CP2104) verbaut. Windows 10 und Windows 11 bringen in der Regel die notwendigen Treiber schon mit. Falls der ESP8266 am USB Port vom Flasher nicht erkannt wird, müssen die Treiber (z.B. von Silicon Labs manuell installiert werden.

ESPEasy bringt einen eigene Flasher für Windows mit. Hier ist lediglich das richtige Image auszuwählen. Die Dateinamen der Images enthalten am Schluss eine Angabe zur ESP Speichergröße, für die dieses Image erstellt wurde. Hierauf bitte achten und das richtige Image auswählen.

ESP8266 - genutzte Pins

Ich habe für meinen Aufbau folgnede Pins genutzt:

ESP Label	Funktion	Nutzung	Kabelfarbe (bei mir)	MH-Z19B	LEDs
5V	Spannung 5V	Stromversorgung MH-Z19B	rot	Vin	-
G	Ground	Ground für MH-Z19B und alle LEDs	schwarz	GND	Kathoden
D5	GPIO 14	TX für MH-Z19	gelb	TX	-
D7	GPIO 13	RX für MH-Z19	grün	RX	-
D6	GPIO 12	LED rot	rot	-	Vorwiderstand - LED rot
D2	GPIO 4	LED gelb	gelb	-	Vorwiderstand - LED gelb
D1	GPIO 5	LED grün	grün	-	Vorwiderstand - LED grün

ich habe mich hierzu von diesem Artikel inspirieren lassen.

ESPEasy

ESPEasy bringt schon einen Flasher für Windows mit. Damit sollte das Flashen des ESP8266 bzw Wemos D1 mini mit einem USB Kabel am Windows Rechner kein Problem mehr sein. Allerdings kommt es wohl auf das USB Kabel an. Ich habe bestimmt 5 oder 6 Kabel durchprobiert, bis ich eines gefunden habe, mit dem es zuverlässig geht. Natürlich kann auch ein USB TTL Adapter verwendet werden.

Bei diesem Flasher kann insbesondere auch schon das WLAN eingetragen werden. Hier bitte den Hacken bei Post Flash Aufgaben nicht vergessen

Anschließend sind nachfolgende Konfigurationen innerhalb von ESPEasy durchzuführen:

Hardware

Konfiguration der Pin Verwendung:

Device

Eintragen des MH-Z19B als Sensor

Controllers

Ich sende die Werte an meine Homematic:

Im Controller Publisch steht bei mir:

egal.exe?ret=dom.GetObject(%27ESP8266-CO2-mobil%27).State(%val1%)

egel.exe spielt dabei keine Rolle und kann beliebig benannt werden, solange ein .exe vorkommt.

Auf der Homematic habe ich folgende Systemvariable eingerichtet, die dann wiederum über node-red in eine MariaDB eingetragen und über Grafana ausgewertet werden.

Rules

Zur Steuerung der LEDs auf dem D1 mini verwende ich diese Rules

// Beim Booten

On System#Boot do   
   gpio,5,0          // LEDs aus
   gpio,4,0
   gpio,12,0
   gpio,5,1          // LEDs einzeln blinken
   gpio,5,0
   gpio,4,1
   gpio,4,0
   gpio,12,1
   gpio,12,0
   gpio,5,1          // LEDs ein
   gpio,4,1
   gpio,12,1
endon


// LEDs werteabhängig schalten
// D1, GPIO5 = grün
// D2, GPIO4 = gelb
// D6, GPIO12 = rot

On CO2_Sensor_mobil#PPM do
if [CO2_Sensor_mobil#PPM] <= 800
   gpio,5,1          
   gpio,4,0
   gpio,12,0
else
   if [CO2_Sensor_mobil#PPM] > 800 and [CO2_Sensor_mobil#PPM] <= 1400 
      gpio,5,0          
      gpio,4,1
      gpio,12,0
   else
      gpio,5,0          
      gpio,4,0
      gpio,12,1
   endif
endif
endon

Die LEDs binken also beim Booten einmal auf, um dann dauerhaft zu dritt zu leuchten. Sobald das erste Mal der Wert PPM ausgelesen wird, wechselt die LED Farbe auf den entsprechenden Wert und nur eine LED leuchtet dann.

MH-Z19B

Bitte hier darauf achten, keine Fake Sensor zu erwerben. Bei den Z19B muss die Platine wohl grün sein und das Gehäuse oben einen Hügel aufweisen. Die Einlass- und Auslass Fenster haben einen Rahmen.

Das Gehäuse habe ich auf den MH-Z19B ausgelegt. Natürlich funktionieren aber auch die neueren Versionen MH-Z19C und MH-Z19E. Einen Vergleich der Sensoren habe ich irgendwo gefunden (aber leider nicht emhr parat). Der MH-Z19E benötigt wohl insbesondere weniger Strom.

Kalibrierung

Der MH-Z19 verfügt über eine Auto Kalibrierungsfunktion, die den niedrigsten PPM Wert in 24 Stunden auf 400 ppm festsetzt. Diese Funktion ist in stets gut gelüfteten Innenräumen eine gute Option. Will man die PPM Rate stets konstant messen, muss diese Autokalibrierung abgeschaltet werden. Dazu bietet ESPEasy eine eigene Option, mit der das schnell erledigt werden kann. In den Datenblättern vom MH-Z19 finden sich weitere Möglichkeiten des Abschlatens. Ich habe dazu viele Foreneinträge gefunden.

Der Entwickler des Sensor AddIns von ESPEasy rät davon allerdings ab und empfiehlt eine andere Methode. Diese habe ich dann auch verwendet:

If the ABC is way off, you should follow the steps I mentioned before:

- Use indoor in a well ventilated room

- Avoid direct sun light on the sensor (is IR light too)

- Leave it running for several days (each 24h it will adjust its ABC based on the lowest value seen)

- Try to keep humidity levels as constant as possible, so don't place in or near a bathroom.

Things you should avoid:

- Power cycle the sensor frequently. It will mess up the ABC.

- Never try to switch range or perform calibrations yourself. For example forcing 400 ppm or 0 ppm levels will probably destroy the calibration table and you cannot get it right yourself

The sensor should also work on 3.3V, but I've seen it does take longer to perform a reading and I can't tell what it will do to the aging of the components inside. (or if components age differently, ruining the accuracy)