もにまるず作業所の空気品質をセンサーで計測する

こんにちは、渡部です!


最近は電子工作をしています。


ESP32というマイコン(写真中央のUSBがささっているもの)とセンサーを繋げて、もにまるず作業所の空気品質を測定するものを作りました。


ESP32とセンサーたち

測定するもの

測定するのは、以下の三つの項目です。

・CO2 (二酸化炭素)

・TVOC (総揮発性有機化合物)

・温度


それぞれ測定したい項目に対応したセンサーを使用しています。




写真右の銀色のザラザラしているのがCO2センサーです。




空気品質を測定する目的

なぜ空気品質を測定するかというと、もにまるずを塗料で塗っているといわゆるシンナー臭が発生して人体には良くないのでどのくらい空気品質が悪化しているかを可視化するためです。


換気をする目安を数値として見るためにこの機器を制作しました。


空気を良くするためには単純に換気をすればいい話ではありますが、そう簡単にはいきません。


もにまるずの材料のポリウレタンは、湿度と温度によってやわらかさが変わってしまったり、気泡が発生してしまい商品にならないことがあります。


つまり、湿度と温度を上げないようにしながら換気をしなければいけません。


また、シンナー臭は慣れてしまうとあまり感じなくなってくるので、臭いだけで判断することはできません。


TVOC (総揮発性有機化合物)センサーでは、家具や壁紙の接着剤や食べ物の匂いなど空気中のいろいろな物質を拾うので、いわゆるシンナー臭の元だけの値を取得することはできませんが、塗り作業を始めた時から一気に数値が上がるので大まかに数値として見ることができます。


換気をするとTVOC (総揮発性有機化合物)の値は下がります。




CO2センサーの役割

CO2センサーは、単純に空気の新鮮さを計測するために付けています。


作業所には2~3人が入って作業するので、数時間でCO2の値は増えていきます。


換気扇をつけるとCO2の値が下がっていくので、正しく換気が行われていることがわかります。


TVOC (総揮発性有機化合物)センサーだけでも換気具合がわかるような気もしますが、塗り作業をしているとTVOC の値がグッと上がるので、換気がうまくできているのかがよくわからなくなります。


CO2の値を同時に計測することで、TVOC以外の指標で空気の新鮮さを計測できると考えています。


ちなみに、TVOC (総揮発性有機化合物)センサーの「CCS811」は、CO2も計測できると記載されていますがTVOCの値を元に概算で算出された数値なので全く正確ではありません。


CO2そのものを計測するために、CO2専用の「MH-Z19」シリーズのセンサーを使用しています。




気温センサーの役割

今のところ、大きな意味はないです。勉強のためにつけました。


作業所では、別の気温計と湿度計を使っているので、制作に適した気温と湿度は既存の計測器で見ています。


使用するセンサーによって気温も湿度も示す値が違うので、急に変えると制作に不都合が生じます。


最終的には、今使っている気温・湿度の計測器を分解して同じセンサーを使用したいと考えています。

(6000円くらいするので分解するのを躊躇しています)







クラウドサービスで可視化

空気品質を計測する機器は、穴を開けたケースに入れて1分に1回計測しています。


計測したデータはAmbientというクラウドサービスに送信してグラフにして可視化しています。




計測だけならAruduinoというマイコンでもできるのですが、Aruduinoは単体でWi-Fi接続ができません。


ESP32というマイコンは単体でWi-Fi接続ができるのでESP32を使用しています。


ESP32は、安くて使いやすいので本当に便利です。




今後の目標

現在は空気品質を計測して可視化するというところまでですが、最終的には気温・湿度センサーを付け替えて、空気品質に応じて換気タイミングとエアコンの温度などを指示する表示を画面に出せるようにしたいと考えています。


エアコン2台・換気扇2台・繋がった部屋が2部屋あるので、ドアの開閉やエアコンや換気扇の稼働数で、気温と湿度を調整するのでちょっと複雑です。


現在は、天気の状況などを考慮して人間が判断していますが、規則性はあることなのである程度はプログラムを組むことができます。

(厳密には、もにまるず素材の新鮮さ・使っている色も影響するので簡単ではありません)




勉強、頑張ります!

電子工作は初心者なので、調べながら色々とチャレンジしています!


今回は、もにまるずの作業所の空気品質を可視化するという機器を制作したお話でした!


別件ですが、現在もにまるずは福祉作業所で制作をしており、作業所の利用者さんの日々の記録(体温・血圧・業務日誌)などを記録するアプリを制作したりしています。


他には、農家さんのお手伝いもさせていただいており、スタッフさんが今どこにいるかを連絡しなくても把握するためのGPS機器も作って、今度実験をする予定です。


また進展があったらブログに書きます!