ラズパイで二酸化炭素濃度を測定（３）ーシステムの作成、設定

↑Raspberry Pi Zero WHとCO2センサーMH-Z19B（手前）

Raspberry PiとMH-Z19BでCO2濃度計測の覚書

コロナ対策として、換気の目安となる二酸化炭素濃度を知るための測定器が、あまた売られています。怪しげな安物を除いても、１万円から１０数万円と高価ながら、キャリブレーションができないようなお粗末なものも少なくないとか。

貧乏人には、高額なものに手を出せないし、ハズレを引くくらいなら、はじめから安いセンサーで測定器を自作するほうがましかも。

１）システムを構成する機器

シングルボードコンピューター 　Raspberry Pi Zero WH 　非分散型赤外線（NDIR）方式 　CO2センサー 　MH-Z19B 　リモート操作用 　パソコンまたはスマートホン

２）機器の接続

●CO2センサーMH-Z19BとRaspberry Piとの接続

Raspberry Pi側 　MH-Z19B側 　５V 　V+ 　GPO14(TXD) 　Rxd 　GPO15(RXD) 　Txd 　GND 　V-

●パソコン（スマホ）とRaspberry Piとの接続

Wi-Fiを通じたインターネット接続を介し、realVNCによりパソコンまたはスマートホンからRaspberry Piをリモート操作します。

３）システムの設定と動作確認

●ライブラリーのインストール

Ued Takeyukiさんというご奇特な方がMH-Z19のpythonパッケージを公開されているのを利用（Https//test pypi.orgg/project/mh-z19/）。Terminalより以下のようなコマンドを実行します。

$ sudo pip3 install mh-z19

この段階では、動作確認をしてもRaspberry Pi ZeroではttySOがどうしたやらのエラーが表示され、Raspberry Pi 4では何も起こらずじまいでした。

●シリアルを有効に

Raspberry Pi OSの［設定］から［インターフェース］タブの「シリアル」の有効にチェックをいれてみました。が、変化は見られません（次のraspi-configを実行するなら不要？）。

●UARTを有効に

/boot/config.txtの末尾にenable_uart=1を追加。変化は見られません。

しかたがないので、ターミナルでsudo raspi-configを実行。

$ sudo raspi-config 　続いて[5 Interfacing Optoins]を選択 　→次いで[P6 Serial]を選択。 　→「Would you like a login shell to be accessible over serial?」と聞いてくるので、 　[いいえ]を選択。 　→「Would you like the serial port hardware to be enabled? 」と聞いてくるので、 　[はい]を選択して[了解]

●動作確認

動作確認のため、sudo python3 -m mh_z19を実行。無事、下記のように二酸化炭素濃度が表示されました。

例） 　pi@raspberrypi:~ $ sudo python3 -m mh_z19　　←これを実行 　{"co2": 590}　　←CO2濃度

↑パソコンで遠隔操作されたRaspberry Pi ZeroでCO2測定の動作確認を行っているところ

４）キャリブレーション（校正）

CO2センサーの使用に際しては、精確を期すため常々calibration(校正)を行うことが求められます。基準となる外気の二酸化炭素濃度をゼロポイントとし、MH−Z19Bでは400ppmを与えます。その方法には複数ありますが、今回は手動校正を行いました。

400ppm未満（の屋外のもしくはよく換気した室内）で少なくとも20分間動作の上、HDピンをGNDに7秒以上接触させる、というわかりやすい方法です。

なお、MH-Z19Bには、ABCロジック機能という自動校正機能があって、電源投入後の24時間で一番低かった時を400ppmに設定してくれるという便利な（？）機能があります。デフォルトはON。24時間365日人がいるようなところに置いておいたらどうなるのでしょう。今回利用したpythonパッケージでは、ON/OFFの機能が実装されているようです。

＜参考＞

「Raspberry Piにセンサーを付けてCO2濃度を測定してみる」（打つか投げるか　https://blog.ko31.com/202004/raspberry-pi-measure-co2/）

「窓を開けて新鮮な空気をいれよう！Raspberry PiでCO2濃度を測ろう」（https://qiita.com/UedaTakeyuki/items/c5226960a7328155635f）

「Intelligent Infrared CO2 Module(Model: MH-Z19B)」（Winsen https://www.winsen-sensor.com/d/files/infrared-gas-sensor/mh-z19b-co2-ver1_0.pdf）