BME680 vs. Netatmo Part #1

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Seit einigen Monaten verwende ich die Netatmo Wetterstation (Affiliate Link: Netatmo Smarte Wetterstation – WLAN, Funk, Innen- und Außensensor, Wettervorhersage, Amazon Alexa & Apple HomeKit, Hygrometer, Luftqualität, NWS01-EC) um nicht nur die Innen- und Außentemperatur anzuzeigen, sondern auch die Luftqualität im Wohnzimmer. Laut Netatmo ist ein CO2 Sensor integriert, welcher eine CO2 Belastung zwischen 0 und 5000ppm messen kann. Bei einem Preis von ca. 150€ sollte man sich nicht erwarten, dass es sich um eine exakte Wissenschaft handelt. Das ist aber für mich auch nicht wichtig. Für mich steht im Vordergrund, einen Trend zu erkennen und daraus Aktionen zu setzen. Einfach gesagt, ist die Luftqualität über einem definierten Schwellwert, so erfolgt eine Benachrichtigung an die Bewohner. Das kann zum Beispiel über eine Push-Benachrichtigung, eine Spachnachricht über Alexa oder das Einschalten einer LED erfolgen. Mit der Netatmo Wetterstation bin ich mehr als zu frieden, da auch die Integration in FHEM wunderbar funktioniert.
Die Frage die ich mir stelle, gibt es auch eine LOW Budget DIY Variante?

BME680

Meine Recherche hat mich zum Sensor BME680 von Bosch geführt. Den Sensor BME280 habe ich schon in Verwendung, welcher Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Barometrischen Druck messen kann. Der BME680 hat die gleichen Funktionen wie der BME280, jedoch ist dieser um einen Gas Sensor erweitert. Laut Bosch kann dieser Sensor flüchtige organische Verbindung (engl. volatile organic compounds, kurz VOC) messen. Laut wikipedia.org handelt es sich um einen Sammelbegriff für kohlenstoffhaltige Stoffe, die in die Gasphase übergegangen sind. Welche Stoffe nun genau ausgewertet werden, konnte ich aus dem Datenblatt nicht erkennen. Mit der Software Lösung BSEC (Bosch Software Enviornmental Cluster) wird der Index for Air quality (IAQ) zur Verfügung gestellt. Die Werte liegen zwischen 0 und 500. Nachfolgende Tabelle gibt Aufschluss über diesen Index.

Installation von BSEC auf ESP8266

Die Installation von BSEC wird hier detailliert Beschrieben: Link. Es ist etwas kniffelig, bei Fragen kann ich aber gerne einen separaten Beitrag erstellen. Einfach melden!

Alternative zu BSEC -> ESPEasy_BME680_TVOC

Auf meiner Reise durch das Netz bin ich auf folgenden Beitrag gestoßen: Link. Zitat: „…Available BME680-Libraies use only Gas-Resistance as output of IAQ. This is not usable. Therefore we use our own calculation of tVoc with output in ppm units…„. Klingt sehr viel versprechend. Grundsätzlich liefert BSEC den IAQ, dennoch wird auch ein CO2 Äquivalent zur Verfügung gestellt.

Auf die Plätze, fertig LOS – Netatmo vs. BME680 mit BSEC vs. BME680 mit ESPEasy_BME680_TVOC

Ohne viele Voruntersuchungen habe ich die drei Teilnehmer einige Zeit laufen lassen.
Die drei Sensorwerte unterschiedlicher nicht sein. Nicht ganz das was ich mir vorgestellt habe.
Orange – Netatmo
Grau – BME680 + ESPEasy_BME680_TVOC
Rot – BME680 + BSEC

Die drei Sensoren zeigen grundsätzlich einen ähnlichen Trend an, falls es zu einer Änderung der Luftqualität kommt.
Die graue Kurve (ESPEasy TVOC) ändert sich jedoch nicht so stark wie die anderen und pendelt um die 800ppm Linie. Dieses Phänomen konnte ich über mehrere Tage hinweg beobachten. Somit fällt der Sensor mit der ESPEasy TVOC für mich flach.
Die rote Kurve (BSEC) erreichte am Tag Y um ca. 12:00 Werte, welche deutlich über 2000 ppm stiegen und darüber blieben. Wohingegen die Netatmo Wetterstation (orange Kurve) konstante Werte lieferte. Um 12:00 wurde Mittag gegessen, was diesen Ausschlag noch oben erklärt. Danach wurde die Wohnung verlassen und erst um 19:40 wieder betreten. Dabei wurde gelüftet und anschließend das Wohnzimmer genutzt. Dies erklärt den Ausschlag nach unten und einen erneuten Anstieg der Werte, sowohl für Netatmo als auch BSEC.
Dass Netatmo Wetterstation und BME680 BSEC sehr unterschiedliche Werte liefern, kann möglicherweise auf unterschiedliche Sensortypen hinweisen und die Berechnung des CO2-Gehalts.
Die Tendenz ist aber in beiden Fällen sehr ähnlich. Daher habe ich mich entschlossen den Fokus auf die IAQ Werte zu legen. Bosch empfielt bei Werte zwischen 151-200 zu lüften (siehe IAQ Übersicht weiter oben). Die Netatmo Wetterstation leuchtet bei Werte über 1000ppm orange auf und hier sollte gelüftet werden.

Um 12:00 nach dem Mittagessen müsste auf Grund der IAQ-Werte (siehe gelbe Linie) gelüftet werden sollen, was auch geschehen ist. Daher auch der Knick nach unten. Die Netatmo Wetterstation hätte darauf nicht hingewiesen.

Zusammenfassung

In diesem Preissegment muss einem bewusst sein, dass es sich nicht um eine exakte Wissenschaft handeln kann, wenn es um die Bestimmung des CO2 Gehaltes in der Umgebungsluft geht. Es können grobe Abschätzungen getroffen und Tendenzen abgeleitet werden. Das Überschreiten sinnvoller Grenzwerte (Netatmo: 1000ppm und BSEC: 151) können für das Setzen von Aktionen genutzt werden. Der Sensor BME680 mit BSEC kann als günstige Alternative zu den etwas teureren Wetterstationen von Netatmo genutzt werden, um eine schlechte Luftqualität in Innenräumen zu detektieren. In manchen Situationen reagieren Netatmo und BME680 unterschiedlich. So zum Beispiel um ca. 13:00, wo das Mittagessen eingenommen wurde (siehe Graph unten). Der Sensor BME680 detektierte einen Anstieg, welcher auch logisch ist, da Personen im Raum anwesend waren. Wohingegen Netatmo eine Reduktion des CO2 Gehalts signalisierte.
BSEC liefert unter anderem die Parameter IAQ und Static IAQ. Für meine Messungen verwende ich den Parameter Static IAQ, da laut Datenblatt dieser für stationäre Geräte empfohlen wird.