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Dirk Knop 20

"Furzsensor" aus Raumdeo bauen

Gelegentliche anekdotische Berichte im Internet von einem “Furzsensor” in automatischen Raumbeduftern einer bekannten Marke wecken die Neugierde: Was ist das für ein Sensor, wie funktioniert der, wie steuert man den an und was erhält man als Ergebnis? Für weniger als zehn Euro bekommt man ein Sprühgerät mit solch einem Sensor, den man mit einem beliebigem Mikrocontroller ganz einfach steuern und auswerten kann.

Zunächst gilt es, den Sensor aus dem Plastikgehäuse zu entfernen. Anstatt Schrauben zu verwenden, hat der Hersteller Plastiknieten eingeschmolzen, sodass rohe Gewalt zum Freilegen nötig ist. Mit einem Taschenmesser einfach beherzt (aber vorsichtig) die Stege durchsägen, die die Vorder- und Rückseite des Airwick-Geruchssensors zusammenhalten. Schon gelangt man an die Innereien. Der Sensor ist an ein Platinchen mit paar Widerständen gelötet, die zur Ansteuerung eines Ventils zum Sprühen und eines Kontaktschalters dient. Die Drähte zum Sensor selbst kann man mit einem Seitenschneider abknipsen und ihn in seinem Plastikchassis auf der Rückseite vorsichtig herausarbeiten. Das Chassis bietet sich als Behausung an, da es den Sensor selber vor Verdrecken und unerwünschten Umwelteinflüssen schützt.

So (oder ähnlich) sieht die Elektronik im Lufterfrischer aus. Der Sensor sitzt auf der kleinen grünen Platine (links).
Sensorik

Bei dem Sensor handelt es sich um den AS-MLV-P des deutschen Unternehmens Applied Sensors. Ein kurzes, knappes Datenblatt steht auf der Herstellerseite zum Download bereit. Ihm lassen sich lediglich einige Eckdaten entnehmen: Die Heizung soll mit 2,7 Volt betrieben werden, erreicht dabei 320 °C und zieht 41 mA Strom. Der Sensor selber soll via Pulldown an den Mikrocontroller angeschlossen werden (logisch, handelt es sich doch um einen Eingang), die zweite Sensorleitung geht an die Versorgungsspannung.

Der Luftgütesensor und seine vier Anschlüsse: rot/schwarz ist die Stromversorgung der Heizung, gelb/blau der Sensor.

Der Sensor misst sogenannte VOCs, Volatile Organic Components. Auf deutsch: Flüchtige organische Verbindungen; darunter fallen Abgase, Alkoholdämpfe – und natürlich auch Ausdünstungen der Dekomposition von Lebewesen. Um diese Verbindungen – leider nur als Gemisch – nachzuweisen, erhitzt ein Heizdraht kurzzeitig den Sensor, auf dem diese Substanzen oxidiert werden. Dadurch ändert sich sein Widerstand abhängig von der Menge an Oxidationsprodukten.

Aufbau und Ansteuerung

Der Airwick-Geruchssensor lässt sich sehr einfach mit einem Mikrocontroller ansteuern.

Sollte der Aufbau und die Ansteuerung wirklich so einfach sein? Kurze Antwort: Ja, es ist so einfach. Für die ersten Versuche sollten noch Widerstände die Heizung oder den Mikrocontroller vor zu großem Stromfluss schützen. Diese sind jedoch nicht nötig, da man per PWM die gewünschte Spannung emulieren kann.

Beim Herumprobieren hat sich das Heizen des Sensors für 20 Millisekunden, wovon jeweils eine Millisekunde die Heizung an- und eine Millisekunde ausgeschaltet wird, als brauchbar erwiesen. Dies simuliert eine Pulsweitenmodulation mit 50 Prozent Duty-Cycle, was den 2,7 Volt aus dem Datenblatt nahe kommt.

So schließt man den Sensor an: Die Heizspannung (rot) kommt von D2. Was der Sensor misst (blau), wertet der Analogeingang A0 aus.

Der Sensor ist darin mit einem 32 kOhm-Pulldown-Widerstand an GND versehen, 10 oder 4,7 kOhm sollten jedoch ausreichen. Die ersten 15 bis 30 Minuten liefert der Sensor zunächst unsinnige, hohe Werte. Einerseits muss der Sensor erst einmal auf Temperatur kommen, andererseits Rückstände "verbrannt" werden.

Um die Werte zu stabilisieren, kann man die Analog-Digital-Konverter des Mikroprozessors zum Oversamplen benutzen. Der Wertebereich ist mit 64-fachem Oversampling mit dem ATmega328 bei simulierten 12 Bit ausreichend und zeigt einen schönen Verlauf an, ohne wahllos mit den Werten herumzuspringen.

Der Sensor hat eine Startzeit von 15 bis 30 Minuten.

Ansteuern und messen

Mit einem Arduino-UNO-Clone und der Arduino-IDE ist ein Test-Programm schnell zusammengeschrieben. Für visuelles Feedback ohne Abfrage der seriellen Konsole kommt eine RGB-LED zum Einsatz. Wenn die die Farbe von grün auf blau oder gar rot wechselt, ist es jedoch schon fast zu spät – bis dahin ist der Tester vermutlich schon erstunken. Die Schwellwerte sollten daher an die persönlichen Vorlieben angepasst werden. In den ersten Tests hat sich der Wertebereich nach einem Tag Dauerbetrieb auf niedriger Ebene eingependelt.

Ein kostenfreies Programm namens LogView protokolliert die sekündlichen Messungen, indem es Werte von der seriellen Schnittstelle abfragt. Ursprünglich insbesondere für Modellbau-Ladegeräte geschrieben, kann es jedoch mit einer selbst erstellten .ini-Datei jedoch auch eigene Messungen mitschneiden. Das Arduino-Testprogramm gibt mit 115200 kbit/s die Daten passend zu dieser .ini-Datei aus.

Ein Mitschnitt von LogView der Büroluft-Messungen bei zumeist geöffnetem Fenster.
Weitere Einsatzzwecke

Mit diesem beispielhaften Testaufbau kann man eigene Experimente anfangen. Denkbar ist etwa ein Raumluftgüte-Sensor um einen ATtiny85 oder ATtiny13 mit seinen 5 IO-Pins aufgebaut, der aus einem Lithium-Ionen-Akku oder 3 NiMH-Zellen gespeist autonom etwa in der Garage, im Bastelkeller oder gar im Auto die Luftqualität anzeigen kann. Dazu muss man natürlich mit den Power-Down-Modi der Mikroprozessoren arbeiten sowie etwaige LED-Anzeigen per PWM dimmen. Weiterreichende denkbare Einsatzmöglichkeiten betreffen die Heimautomation – bei schlechter Luft könnte man etwa automatisch die Fenster öffnen und Heizung herunterregeln. Ein solch günstiger Sensor aus gut verfügbaren Alltagsgegenständen ist ein Geschenk, öffnet er einem doch ungeahnte Bastelmöglichkeiten.

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