【はじめに】
まだ寒さ厳しいこの頃ですが2月以降は花粉の飛散が始まり花粉に悩まされる季節となってきました。またアレルギーの発生原因となるハウスダストなどの微粒子量と実際の人体に現れる症状との相関性を測る事が出来るのかについて興味が出てきたため、以前製作した室内空気質測定装置にPM2.5などの微粒子物質（particulate matter）を測定できるセンサーを追加し、実際に定量的に相関性を確認することは難しいと思われますがまずはPMを測定してみることにしました。
【PMセンサーについて】
私が今回選定したセンサーはSensirionのSEN55です。SEN55は、PM1.0, PM2.5, PM4およびPM10の計測に加えて、VOC Index, NOx Index, 相対湿度, 温度を計測することができる多機能なセンサーです。私はマルツさんからdigi-key製品として【SEN55-SDN-T】を購入しました。なお、同シリーズでNOx Indexの測定機能が除かれたSEN54やPMのみを測定できるSPS30もあり家庭内でのPM測定機能のみを必要とする場合はこちらの製品で十分かもしれません。製品カタログはこちらのサイトにありますのでご参考下さい。また、同製品をArduinoなど電子工作で取り回しを良くするためにパッケージ化したGROVE対応の製品もSeeed社から発売されており、スイッチサイエンスさんからGrove 複合型環境センサ SEN55やGrove 複合型環境センサ SEN54の商品名として購入することができます。
【筐体】
まずは３Dプリンターでsensirionのリファレンス筐体を作成しました。空気の吸い込み口を水平方向したかったので、丁度SEN55のカタログサイトにある３D CADデータが参考になり、それをダウンロードして使用しました。下図が3Dデータになり、右上部分からSEN55本体を挿入することになります。３Dプリンターの設定にもよると思いますが、本体との隙間を空けないようにするためか、ぴったりの寸法設計で入れるのが難しかったです。
次に、CO2センサーやガスセンサーを内蔵する筐体全体の外観は下の写真の通りです。念のため内部の各電子部品の発熱がこもらないようにするため表面、裏面および側面に多くの穴を開けてみました。しかしながらBME680での温度測定結果では、補正無しでは筐体外の温度よりも5度程度高温であり筐体サイズの影響が大きい様です。
【内部構成】
外観だけではあまりよくわからないと思いますので蓋を開けた筐体内部の写真も添付します。
表蓋裏面にGrove BME680センサーを、本体右上にMH-Z19B CO2センサーを取り付け、右下にはマイコンとしてM5ATOM ECHOを配置しました。BME680とSEN55はI2CでMH-Z19BはUARTでコントロールします。なお、今回は筐体にはモニターは搭載せず、InfluxDBでサーバーに保存したデータをGrafanaなどで確認する方式としています。各センサー間の配線については複雑では無いため基板をおこすことはせずに2.54mmピッチのユニバーサル基板を使用していますが、以下の点はご注意下さい。
1.Groveソケットの端子間は2mmピッチですのでソケットを使用する場合はユニバーサル基板のピッチとアンマッチとなります。（私は無理やりですが、コネクター端子を少しひろげ、基板のスルーホールに押し込んで半田付けしました）
2.SEN55の単体購入ではマイコンとの接続用ケーブルは同梱されていませんので自作が必要です。私はAmazonでケーブルを購入しましたが、seeed社のパッケージ化された製品を購入したほうが良いかもしれません。なお、筐体裏面にはMH-Z19Bの強制キャリブレーション用のpushスイッチを配置しています。CO2センサーはより小型形状のsensirion社のSCD40を使用した方が全体的にはすっきりとまとまると思います。
【プログラム】
Arduinoスケッチで作成しています。今は各センサーのサンプルスケッチをそのままマージして作成していますのでもう少し整えたいと思っています。
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