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。