NO₂ – Stadtluftanzeiger

In Wiesbaden wurde vor einigen Jahren eine Stickstoffdioxid-Anzeige in Form einer sozialen Skulptur errichtet. An einem riesigen Baum direkt vor dem Hauptbahnhof hingen LED-Röhren, die die Bürger auf das Giftgas NO₂ Aufmerksam machen sollten. Gleich einer Ampel leuchtete der „Stadtluftanzeiger“ rot, wenn der EU-Grenzwert von 40 Mikrogramm je Kubikmeter Luft überschritten und grün, wenn die Luft in Ordnung war. Diese Aktion war natürlich zeitlich begrenzt – sollte aber insgesamt fortgesetzt werden. So entstand die Idee, einen Stadtluftanzeiger für den Heimgebrauch zu konzipieren. Für diesen Zweck wurde bereits ein erster Entwurf in Form eines Reagenzglases erstellt. Meine Aufgabe war es nun, diesen Prototypen zum funktionieren bzw. zum Nachbau in Kleinserie zu bekommen. Die Idee dahinter: Interessierte Bürger und Schüler sollen sich ihre eigene Stadtluftanzeige bauen können und diesen z.B. in öffentliche Gebäude in der Stadtmitte an die Fenster hängen um auf die Qualität der Luft aufmerksam zu machen.

Mehrere Prototypen waren notwendig um z.B. herauszufinden, wie die LEDs in die Röhre integriert werden sollten. Es schien zunächst einfacher auf fertige LED-Strips zurückzugreifen und diese an die Platine mit dem ESP-12S anzulöten. In der nächsten Variante habe ich das Board so konzipiert, dass es eine gemeinsame Platine für LEDs und Microcontroller gibt. Die Bauteile mußte man bei dieser Version vollständig selber bestücken. Schlussendlich erwies es sich aber als praktikabler, eine Seite der Platine bereits fertig bestückt liefern zu lassen. Leider kann die Firma in China aktuell nur einseitig bestücken. Das heißt, die Bauteile auf der anderen Seite muss man selber im sogenannten Reflow-Prozess anlöten. Hier braucht es etwas Fingerspitzengefühl, da die Komponenten, speziell die Kondensatoren, teilweise nur 1x2mm groß sind. Das Layout der Platine ist in vier Schichten aufgebaut. Für die Stromversorgung wurde bei der aktuellen Version eine USB-C-Buchse verwendet.

Die vollständig bestückte Platine wird dann in eine 22cm lange Plexiglasröhre geschoben. Dazwischen befindet sich eine Diffusionsfolie, damit sich das Licht der LEDs gleichmäßiger verteilt. Auf dieser Folie befindet sich eine Skala von 0 bis 100. Wie auf einem Thermometer bekommt man in Zehnerschritten angezeigt, wie gut oder schlecht die Luft an der jeweils ausgewählten Messstation in der eigenen Stadt ist (siehe Studien). In einer zweiten Animation, erscheint die Röhre vollständig in Rot oder Grün, je nachdem, ob der aktuell abgegriffene Wert gerade über oder unter dem EU-Grenzwert von 40 Mikrogramm je Kubikmeter Luft (im Jahresmittelwert) liegt. Die beiden Animationen wechseln sich alle 10 Sekunden ab. Als oberen Abschluss habe ich eine selbstgedruckte Kappe gewählt, damit man den Unterschied zwischen Elektronik und LEDs auch im ausgeschalteten Zustand nachvollziehen kann.