きっかけ
新しい仕事が始まり、最初は出社ベースで研修を受けていますが、慣れてくればリモートワークと併用になる予定です。
そうなると自然と、自宅の作業環境を整えたいという気持ちが強くなってきました。
「このタイミングしかないな」と思い立ち、仕事用のデスク周りを見直したり、空調や照明の自動化、センサーによる環境モニタリングなど、いろいろなアイデアを試してみています。
特に気になったのが部屋の空気の質です。
以前から「集中力が切れるときって、CO₂濃度が高いときなんじゃ？」と感じていたので、放置していたSCD41を引っ張り出して、ようやく実験を開始しました。
ちょうど、I²Cに触れる良い機会でもあったので、センサーの読み取りからグラフ表示まで一通りやってみようと、いろいろ試しながら開発を進めています。
この流れで、今後も自宅環境の改善に役立ちそうなツールやアプリを自作していくつもりです。
前回記事に引き続きIoT関連の記事です。
使用したもの
- SCD41（Sensirion製のCO₂センサー）
- Raspberry Pi 4 ( Ubuntu 24.04 LTS )
- はんだごて（部品で買ったので自分ではんだ付け）
配線について
SCD41は3.3Vで動作させました。5vでも動くようです。
Raspberry Pi 4とはI²Cで接続しました。
| SCD41ピン | Raspberry Piピン |
|---|---|
| VDD | 3.3V |
| GND | GND |
| SDA | SDA (GPIO2) |
| SCL | SCL (GPIO3) |
配線がないものを買ったため、自分ではんだしました。逆側はピンソケットにしたため、ラズパイのGPIOに直接接続できます。
環境構築
Ubuntuにインストール済みのPython環境をいじるのは良くないので、venvで環境構築します。
python -m vnev scd41
以下のようにI²CのツールやPythonパッケージをインストールしました。
sudo apt update
sudo apt install -y i2c-tools
source scd41/bin/activate
pip install sensirion-i2c-driver sensirion-i2c-scd
I²Cを有効にしていない場合は、raspi-configや/boot/firmware/config.txtで設定が必要です。
接続確認
i2cdetect -y 1
このように0x62に接続されていることが確認できました。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- 62 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --
テストコード
以下に、センサーから値を取得してコンソールに表示するだけの簡単なスクリプトを紹介します。
ChatGPTの協力に感謝。
import time
from sensirion_i2c_driver import I2cConnection
from sensirion_i2c_driver.linux_i2c_transceiver import LinuxI2cTransceiver
from sensirion_i2c_scd.scd4x.device import Scd4xI2cDevice
# I2C バス番号（通常は1）
i2c_bus_number = 1
# LinuxI2cTransceiver を使用
i2c_transceiver = LinuxI2cTransceiver(f'/dev/i2c-{i2c_bus_number}')
i2c_conn = I2cConnection(i2c_transceiver)
scd4x = Scd4xI2cDevice(i2c_conn)
# 測定開始
try:
scd4x.stop_periodic_measurement() # まずは測定を停止(前回の測定が残っている場合)
except Exception as e:
pass
scd4x.start_periodic_measurement()
print("SCD41がウォームアップ中... 5秒待機")
# time.sleep(5)
try:
while True:
time.sleep(5)
measurement = scd4x.read_measurement()
# print(measurement)
co2, temp, humid = measurement
print(co2, temp, humid)
except KeyboardInterrupt:
scd4x.stop_periodic_measurement()
print("終了します")
実行結果
実行すると、こんな感じで表示されます。
SCD41がウォームアップ中... 5秒待機
857 ppm 25.1 °C 68.5 %RH
828 ppm 24.9 °C 69.8 %RH
832 ppm 24.8 °C 70.8 %RH
856 ppm 24.7 °C 71.8 %RH
^C終了します
キャリブレーションなどは特にしていないため、正確性には疑義があります。
まとめ
- 準備
- 接続
- 環境構築
- サンプルコード実行
本稿でサンプルコード実行までできました。
今後の展望
API化して、Grafanaとかと組み合わせてダッシュボードを作ってみるのも面白そうです。