Studie NO2-Anzeige

Luftverschmutzung kann man nicht sehen, schmecken – oft auch nicht riechen. Deshalb spielt Kommunikation eine wichtige Rolle. Während eines Ferienjobs in der Firma meines Vaters war meine Aufgabe mir verschiedene Arten der Visualisierung von Stickstoffdioxid zu überlegen. Idealerweise würde man über NO2-Werte in der Zukunft genauso selbstverständlich reden wie heute über Temperatur oder Luftdruck. Zum Verständnis: Der EU-Grenzwert von Stickstoffdioxid liegt bei 40 Mikrogramm im Jahresmittel. Die Daten der insgesamt über 300 Messstationen in deutschen Städten werden von den Landesumweltämtern halbstündig erfasst. In meinen vier Prototypen habe ich NodeMCUs mit einem ESP8266 verwendet, welche sich mit dem Internet verbinden und die aktuellen Werte abfragen. Zugleich übernehmen sie die Steuerung der LEDs.

Naheliegende Idee war es natürlich, den NO2-Wert einfach als Ziffer anzuzeigen. Inspiriert durch ein You-Tube-Video entschied ich mich für „LED Filament“, welches normalerweise in LED-Glühbirnen Verwendung findet. Entsprechend hell sind sie natürlich und verbrauchen bei voller Helligkeit ein Watt bei einer Spannung von drei Volt. Da diese Stromstärken nicht direkt mit einem Mikrocontroller angesteuert werden können, musste je LED ein MOSFET vorgeschaltet werden. Das ganze wurde in ein Sperrholzgehäuse aus Buche verpackt, welches mit Leinöl behandelt wurde.

Etwa dreimal so hell wurde das Ergebnis einer weiteren Sieben-Segment-Anzeige. Die 16 COB-LEDs (Chip on Board) haben entsprechend drei Watt bei drei Volt und bestehen aus vielen kleinen LEDs auf einer Platine, welcher mit gelbem Diffusormaterial überzogen ist. Das Gehäuse ist ebenfalls aus Holz – jedoch wurde eine Frontplatte aus Aluminium gewählt, um die Abwärme besser zu verteilen. Um Pins zu sparen, habe ich auf meinem Custom-MOSFET-Board mit Schieberegistern gearbeitet. Die Helligkeit läßt sich mit einem Drehschalter aus Holz auf der Rückseite des Gehäuses regeln.

Anstelle eines genauen Wertes via Ziffern könnte man ja auch einfach nur anzeigen, wenn der Grenzwert über- oder unterschritten wird. Gleich einer Ampel wird der Screen rote Animationen, wenn die Werte über 40 Mikrogramm je Kubikmeter Luft liegen, zeigen und grüne, wenn sie darunter sind. So entstand ein 3D-gedrucktes Gehäuse in Anlehnung an einen Mini-Röhrenfernseher, der die beiden Farbwerte anzeigt. Die Anzeige dieser „Wetterstation“ ist 5×5 cm groß und besteht aus 25 Pixel (WS2812B Leds). Darüber befindet sich ein Gitter sowie eine angeraute Plexiglasscheibe als Diffusor. 

Was kann man immer gebrauchen? Genau: eine Uhr. So entstand die vierte Studie zur Visualisierung von NO2 in Form eines Weckers. Das Gehäuse wurde wieder mit dem 3D-Drucker erstellt. Das Display besteht aus drei der selbst entworfenen 5×5-LED-Platinen. Darüber befindet sich wieder das Gitter sowie die angeraute Plexiglasscheibe. Durch den Abstand von 2-3 Millimeter zum Gitter überlappen sich optisch die einzelnen Pixel auf dem Screen und geben ein diffuses aber angenehmes Gesamtbild. Seitlich ist ein Drehschalter angebracht, mit dem sich die einzelnen Funktionen ansteuern lassen. Je nach aktuellem NO2-Wert, werden im „Uhr-Modus“ jeweils zwei Ziffern in unterschiedlichen Farben angezeigt. Wenn der NO2-Wert unter dem Grenzwert von 40 Mikrogramm je Kubikmeter Luft ist, sind die ersten beiden Ziffern (Stundenanzeige) grün und die hinteren (Minutenanzeige) rot. Wenn die NO2-Werte über 40 Mikrogramm liegen, tauschen sich die Farben aus und Rot ist als Warnhinweis an erster Stelle. In einer zweiten Funktion, im „NO2-Modus“, kann man sich den exakten Live-Wert der ausgewählten Messstation anzeigen lassen. Der Screen ist auch hier jeweils nach dem gleichen Farbschema (rot/grün) hinterlegt. Last but not least gibt es natürlich noch eine Weckfunktion. Als „Alarm“ sendet meine Uhr allerdings kein Tonsignal, sondern ein sehr helles, pulsierendes, weißes Licht. Ich werde davon wach, auch wenn es am Abend davor spät wurde ;-)

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