Seeeduino XIAOによるCO2モニター(1) 全体検討編

Seeeduino XIAOが非常に小型であるため、電池駆動式の小型計測モニターとしたかったところですが、(1) 後述するように採用するCO2センサーがかなりの電流を消費する、(2) 表示系を接続するとそれなりの大きさになってしまう、(3) スタンドアロンとした場合、せっかく測定したデータの活用が難しい、などの理由により、以下のようにコンセプトを定めました。

• PCにUSBで接続する形式とする（理想はUSBドングルのイメージ）
• CO2濃度に加えて、別途センサー(DHT22)で温度と湿度を計測する
• PCへはできるだけシンプルなフォーマットで、USB経由シリアル通信にて測定データを送信する
• データの表示や加工をPC側で行いGUI表示する

キーとなるCO2センサーですが、低消費電力、高精度のNDIR方式はセンサー自体の単価が5,000円程度と高価であるため候補から外し、今回は1,000円前後で入手できる固体電解質型のCO2センサーを選択しました。固体電解質型がより大きな電力を消費する理由は、素子を高温に保つためのヒーターが必要なためです。また同様の理由で、風が吹くと素子の温度が下がってしまうため正確な測定ができなくなることも使用上注意を要する点です。

今回、入手性からEXSEN社のRX-9というセンサーを採用しました。

方式	固体電解質型 (Solid Electrochemical)
測定レンジ	400～5,000ppm
動作電圧	3.3V
動作電流	110mA (通常動作時) / 150mA (ウォームアップ時）
信号I/F	アナログ出力 x 2
その他	個体別のキャリブレーションパラメータがセンサー基板にQRコードで付属

• スペックシート (RX-9_R04_Specification_Simple_Preliminary_190930.pdf)
• サンプルコード (GitHub)

温度・湿度センサー

温度・湿度センサーは定番のDHT22 (AM2302) を使用します。

フロントエンドGUI

PC側の表示、操作にはProcessingを初めて使用してみることにしました。コンピュータアート系での利用が主用途のようですが、マルチプラットフォーム対応でWindowsだけではなく、MacやLinux (Raspberry Pi含む)でも動作させることができそうです。