Arduinoで二酸化炭素を測ろう
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June 13, 20
スライド概要
2020/06/13(土) Co-KoNPILe #5 で発表した資料
tomio2480 です
関連スライド
各ページのテキスト
Introduction to CO2 measurement Arduinoで二酸化炭素を測ろう Speaker :: @ tomio2480
$ w h o a m i ジ コ シ ョ ウ カ イ
$ whoami • Shota Nishihara ( @ tomio2480 ) • 高校教諭(電気) → セキュリティ人材育成 → 地方 IT コミュニティ 今: Cybozu Inc. コネクト支援チーム + 専門学校時間講師 • 北海道(旭川→北見→富良野)→東京都(小平市) • ゆるい勉強会@旭川，FuraIT (富良野)，mintech (北見) • Co-KoNPILe (小平市) • 全国の IT コミュニティ行脚と応援を生きがいにしている • 誰でも見られるものは Blog か SlideShare へ
$ whoami • Shota Nishihara ( @ tomio2480 ) • 高校教諭(電気) → セキュリティ人材育成 → 地方 IT コミュニティ 今: Cybozu Inc. コネクト支援チーム + 専門学校時間講師 • 北海道(旭川→北見→富良野)→東京都(小平市) • ゆるい勉強会@旭川，FuraIT (富良野)，mintech (北見) • Co-KoNPILe (小平市) • 全国の IT コミュニティ行脚と応援を生きがいにしている • 誰でも見られるものは Blog か SlideShare へ
$ whoami • Shota Nishihara ( @ tomio2480 ) • 高校教諭(電気) → セキュリティ人材育成 → 地方 IT コミュニティ 今: Cybozu Inc. コネクト支援チーム + 専門学校時間講師 • 北海道(旭川→北見→富良野)→東京都(小平市) http://tomio2480.hatenablog.com/ • ゆるい勉強会@旭川，FuraIT (富良野)，mintech (北見) https://www.slideshare.net/tomio2480/presentations • Co-KoNPILe (小平市) • 全国の IT コミュニティ行脚と応援を生きがいにしている • 誰でも見られるものは Blog か SlideShare へ
$ whoami • Shota Nishihara ( @ tomio2480 ) • 高校教諭(電気) → セキュリティ人材育成 → 地方 IT コミュニティ この発表でどんな地域でも 今: Cybozu Inc. コネクト支援チーム + 専門学校時間講師 ITとか電子工作とか勉強会が当たり前にある世界 • 北海道(旭川→北見→富良野)→東京都(小平市) に近づけばいいなと願うばかり🙏 http://tomio2480.hatenablog.com/ • ゆるい勉強会@旭川，FuraIT (富良野)，mintech (北見) https://www.slideshare.net/tomio2480/presentations • Co-KoNPILe (小平市) • 全国の IT コミュニティ行脚と応援を生きがいにしている • 誰でも見られるものは Blog か SlideShare へ
Background 直ちに対策を取るべきである
おのれ新型コロナウイルス • 内地生活 1 年目にしてこんなに家にいることになるとは
おのれ新型コロナウイルス • 内地生活 1 年目にしてこんなに家にいることになるとは • とにかく家が寒い • 石油ストーブが使えない契約の家に住んでいるのでﾂﾗｲ • 外と玄関を仕切る扉の次に，玄関と部屋を仕切る扉がない
おのれ新型コロナウイルス • 内地生活 1 年目にしてこんなに家にいることになるとは • とにかく家が寒い • 石油ストーブが使えない契約の家に住んでいるのでﾂﾗｲ • 外と玄関を仕切る扉の次に，玄関と部屋を仕切る扉がない • しかし室内で厚着をする生活文化を持ち合わせていない • 仕方ないので厚着してみたのだけれど根本的に部屋が寒い
おのれ新型コロナウイルス • 内地生活 1 年目にしてこんなに家にいることになるとは • とにかく家が寒い • 石油ストーブが使えない契約の家に住んでいるのでﾂﾗｲ • 外と玄関を仕切る扉の次に，玄関と部屋を仕切る扉がない • しかし室内で厚着をする生活文化を持ち合わせていない • 仕方ないので厚着してみたのだけれど根本的に部屋が寒い • アクセス性が落ちるが各部屋の扉を閉めて暫定対応
劇的に下がる集中力 おのれ新型コロナウイルス • 内地生活 1 年目にしてこんなに家にいることになるとは 爆発的に上昇する眠気 • とにかく家が寒い • 石油ストーブが使えない契約の家に住んでいるのでﾂﾗｲ • 外と玄関を仕切る扉の次に，玄関と部屋を仕切る扉がない 一向に進まない作業 • しかし室内で厚着をする生活文化を持ち合わせていない • 仕方ないので厚着してみたのだけれど根本的に部屋が寒い • アクセス性が落ちるが各部屋の扉を閉めて暫定対応 焦りを禁じ得ない現状
Countermeasures 空気質改善タスクフォース
二酸化炭素濃度と体調 • 空気質 (Indoor Air Quality) • 空気中にどれだけの汚染物質が含まれているかを評価 • それぞれの国でガイドラインを設けている • https://sumai.panasonic.jp/air/kanki/iaq/guideline .html
二酸化炭素濃度と体調 • 空気質 (Indoor Air Quality) • 空気中にどれだけの汚染物質が含まれているかを評価 • それぞれの国でガイドラインを設けている • https://sumai.panasonic.jp/air/kanki/iaq/guideline .html • 今回は二酸化炭素に限る • 多くの国では 1000 ppm を超えないようにとしている • 中国香港特別行政区では ８００ ppm を最良質とさらに区切る
二酸化炭素濃度と体調 • 濃度が高くなるにつれ眠気や頭痛，吐き気が発生する 表の引⽤元 https://www.saneee.com/measuring/co%E3%81%A8co2%E6%BF%83%E5%BA%A6%E3%81%AE%E4%BA%BA%E4%BD%93%E3%81%B8%E3% 81%AE%E5%8D%B1%E9%99%BA%E5%BA%A6%E3%81%AB%E9%96%A2%E3%81%97%E3%81%A6/
対策 • 理想 • 1000 ppm を超えないことが大事 • 香港の 800 ppm を上回らないというのを参考にしたい
対策 • 理想 • 1000 ppm を超えないことが大事 • 香港の 800 ppm を上回らないというのを参考にしたい • 現実 (参考 : https://twitter.com/tomio2480/status/1250395496188751873)
現実 21:10 780 ppm くらい
現実 21:30 760 ppm くらい
現実 04:00 680 ppm くらい
現実 06:30 630 ppm くらい
現実 08:00 570 ppm くらい
現実 09:00 630 ppm くらい
現実 閉扉 00:00 400 ppm くらい
現実 閉扉 16:00 820 ppm くらい
現実 閉扉 17:00 530 ppm くらい
現実 閉扉 20:00 820 ppm くらい
現実 閉扉 21:00 920 ppm くらい
現実 窓開け 900 → 400 ppm くらい
対策 • 理想 • 1000 ppm を超えないことが大事 • 香港の 800 ppm を上回らないというのを参考にしたい • 現実 (参考 : https://twitter.com/tomio2480/status/1250395496188751873) • 通常時に軽く測ってみたところ概ね 630 ppm 近辺に収まる • 部屋を離れると 500 ppm 台に落ちたりもするっぽい • 頭が痛くなって換気を始め 30 分したくらいは 780 ppm 程度 • 測定環境は自分から 30 cm のところに平置き
対策 • 理想 ppm を超えないことが大事 📣• 1000 換気不良による体調不良における対策 （案） 📣 • 香港の 800 ppm を上回らないというのを参考にしたい 二酸化炭素濃度が 700 ppm を超えたときに • 現実 「換気の注意喚起（表現要検討） 」を発出する • 通常時に軽く測ってみたところ概ね 630 ppm 近辺に収まる • 部屋を離れると 500 ppm 台に落ちたりもするっぽい • 頭が痛くなって換気を始め 30 分したくらいは 780 ppm 程度 • 測定環境は自分から 30 cm のところに平置き
I m p lemen t a t i o n 問題の部屋にこれを実装する
Hardware • マイコンいろいろ • 一番近くにあった Arduino UNO R3 をとりあえず使った • ただ条件に UART が簡単に扱えることを入れていた • 参考にしたブログが UART を使っていたのでとりあえず • https://takashiski.hatenablog.com/entry/2017/06/04/13 1737 • 圧電サウンダ • これもどれでもよかったので手元にあったものを使った
Hardware • CO2 センサー → MH-Z14A • https://www.winsen-sensor.com/d/files/infraredgas-sensor/mh-z14a_co2-manual-v1_01.pdf • ここには 具体的な値の取り方が載っていない • https://www.winsensensor.com/d/files/PDF/Infrared%20Gas%20Sens or/NDIR%20CO2%20SENSOR/MHZ14%20CO2%20V2.4.pdf • 旧型？のデータシートに書いてある
Hardware
MH-Z14A • データシートを斜め読みすると • 3 分間のプレヒートが必要っぽい • できるからやっとく • キャリブレーションは 400 ppm のところで 20 分放置 • 無理わからん • 出力が アナログ電圧，PWM，UART と充実しているっぽい • 今回は UART にする（一番計算とかいらなそうだったから • UART のコマンドは 9 バイト分でひとセットっぽい • まとめて送る方法があったので楽々送信
MH-Z14A • 実際色々触ってみて • ピンアサインが基板に書いてある • なぜか同じ役割のピンが大量に あるけど何も気にしない • 人間の息がかかると途轍もなく値が上がる • 人間の呼気は 40,000 ppm なのでどう考えても当然 • https://www.niph.go.jp/soshiki/09seikatsu/arch/002.pdf
MH-Z14A • 実際色々触ってみて • 高速で読みだすとしても最低 5 秒は放置すべき • 値が更新されない • 5 秒よりもちょっと短い間隔で値が変わっているっぽい • その時にセンサが光るのでわからなくはない • 測定法が「非分散型赤外線吸収法（NDIR法）」だから光るっぽい • 同じ CdS セルを 2 つ使って分圧して変化を取って値を読みに行った • けど，別にそんな頻繁に値が欲しいわけではないので却下
MH-Z14A
Software (Arduino) • 1 分に一回値を取得して 700 ppm 以上なら警告する • 一応 USB 通じて値は送っておいてもらうことにした • SoftwareSerial • HardwareSerial を USB の通信に使うので別定義が必要 • PC ←→ Arduino : HardwareSerial • Arduino ←→ MH-Z14A : SoftwareSerial • シリアルで通信したくないのであれば別のセンサ出力を選べばいい ので必須というわけではない
Software (Arduino) • データシートに従って コマンドを送れば 無事に読めそうな感じ • https://www.winsensensor.com/d/files/PDF/Infrared %20Gas%20Sensor/NDIR%20CO 2%20SENSOR/MHZ14%20CO2%20V2.4.pdf
Software (Arduino)
Software (Arduino)
Software (Arduino) • シリアルプロッタで見てみる
Postscript 作 り 終 え て 2 0 2 0
雑な体験談 • 自分の部屋の場合 • 500 台だったとしても扉を閉じていれば 2 時間もすれば 800 台 • 5 時間もすれば 1000 台に突入することもわかった • 扉を開けていれば概ね 600 台で踏ん張ることができるらしい • 扉を閉めていても自分がいなければ 1 時間で 500 台に落ちる • どんなに頑張って閉じこもっても 1050 くらいで横ばいになってくる • 実は家を作る際にその辺も考慮されてる？
雑な体験談 • 数値が高いと支障を来す • 800 くらいまではなんとなく普通感持って過ごせる • でも別の部屋から帰ってくると「独特のもわっと感」がある気がする • 900 台を超えてきたあたりからあくびがめちゃ出る気がする • 眠いというよりふわぁっとする • 1000 ちょっとからやる気がなくなるというか素早く動けなくなる • むーんって感じでぼわっと中身が入ってこないけどネット見ちゃうみたいな • 頭痛くなりはじめるのはたぶん 1200 とかからだと思う（想像 • 1100 ちょいで自分を使った人体実験をやめてしまった（反省）
生活を見直すならば • 700 ppm 近辺で換気し始めておけば快適なままでは • 800 でもそんな変わらないと思うけど下がるのにも時間はかかる • 半日ごとに部屋を変えるといいかも • ずっと同じところにいると局所的に数値が高くなるかも？ • 景色も変わるので割と悪い選択じゃない気はする • 朝から 16:00 くらいまでは換気とか気を付ける（実験的） • 地味に思ったのは夜寝る時間に向けて濃度を上げるのはどうだろう • 寝る直前に扉くらいは開けて軽い換気体制を作れば朝は快適？
Introduction to CO2 measurement Arduinoで二酸化炭素を測ろう Speaker :: @ tomio2480