{"id":70584,"date":"2023-09-09T14:00:38","date_gmt":"2023-09-09T12:00:38","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/czujnik-jakosci-powietrza-co-to-jest-i-jaki-wybrac\/"},"modified":"2026-04-08T11:06:35","modified_gmt":"2026-04-08T09:06:35","slug":"luftqualitaetssensor-was-ist-das-und-welchen-sollte-man-waehlen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.de\/blog\/luftqualitaetssensor-was-ist-das-und-welchen-sollte-man-waehlen\/","title":{"rendered":"Luftqualit\u00e4tssensor – Was ist das und welchen sollte man w\u00e4hlen?"},"content":{"rendered":"Lesezeit<\/span> 4<\/span> min.<\/span><\/span>\t\t
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In einer Zeit zunehmender Smogprobleme wird die \u00dcberwachung des Zustands der Atmosph\u00e4re f\u00fcr die Gesundheit immer wichtiger. Erfahren Sie mehr \u00fcber Luftqualit\u00e4tssensoren.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Einsatz von Luftqualit\u00e4tssensoren<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Elektronische Luftqualit\u00e4tssensoren<\/strong><\/a> werden heute in einer Reihe von Bereichen eingesetzt, die scheinbar nichts miteinander zu tun haben – von der Industrie<\/strong>, der Meteorologie<\/strong> und der Forschung<\/strong> bis hin zur \u00dcberwachung des Mikroklimas<\/strong> in Wohnungen und an Arbeitspl\u00e4tzen. Es gibt haupts\u00e4chlich drei Arten solcher Sensoren: optische, elektrochemische und Halbleitersensoren<\/strong>. Jeder hat seine eigenen einzigartigen Eigenschaften, bietet unterschiedliche Messm\u00f6glichkeiten, Genauigkeit, einfache Integration und nat\u00fcrlich den Preis. In diesem Artikel werden wir alle drei derzeit erh\u00e4ltlichen Arten von Luftqualit\u00e4tssensoren betrachten, die sowohl in eigenen Amateurprojekten als auch in kommerziellen Endger\u00e4ten erfolgreich eingesetzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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BleBox airSensor - drahtloser PM10- und PM2,5-Luftqualit\u00e4tssensor.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Optische Sensoren<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Staubsensor \/ Partikelkonzentration - PM2.5 Luftreinheitsmonitor - GP2Y1010AU0F + Modul - Waveshare 10500.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Optische Sensoren<\/strong>, die auch als Lasersensoren<\/strong> bezeichnet werden (obwohl nicht alle diese Ger\u00e4te ausschlie\u00dflich auf Laserlichtquellen basieren), funktionieren nach dem Prinzip der Messung der Intensit\u00e4t des in der Messkammer gestreuten Lichts, was die Erkennung von Luftpartikeln (PM2,5, PM10, Staub, Zigarettenrauch oder Pollen) erm\u00f6glicht.<\/p>\n

Ein hervorragendes Beispiel ist das sehr beliebte Modul GP2Y1010AU0F<\/strong><\/a> von Sharp, das Teilchen einer Gr\u00f6\u00dfe von 0,8 \u03bcm (!<\/strong>) erkennen kann. Der Vorteil dieser Sensoren liegt in ihrer hohen Empfindlichkeit<\/strong>, die es erm\u00f6glicht, auch kleine Partikelkonzentrationen zu erkennen. Leider ist mit denselben Konstruktionsmerkmalen, die der verwendeten Messmethode zugrunde liegen, auch der gr\u00f6\u00dfte Nachteil dieser Bauteile verbunden, n\u00e4mlich die Neigung zur Ansammlung von Schmutz, was die Genauigkeit der Messungen beeintr\u00e4chtigen kann. Aus diesem Grund m\u00fcssen optische Staubsensoren regelm\u00e4\u00dfig gewartet werden.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Elektrochemische Sensoren<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Elektrochemische Sensoren<\/strong> nutzen spezifische Redoxreaktionen<\/strong>, um bestimmte Gase wie Kohlenmonoxid (CO), Schwefeldioxid (SO2) oder verschiedene Arten von Stickoxiden (kurz NOx) zu erkennen.<\/p>\n

Ein Beispiel daf\u00fcr ist der (im Botland-Shop erh\u00e4ltliche) kompakte, flache Formaldehyd-Sensor (HCHO)<\/strong><\/a>, der auf dem ZE08-Sensor basiert und von den DFRobot-Ingenieuren mit den wichtigsten peripheren Schaltkreisen “gekapselt” wurde, so dass das Modul nahtlos mit der Arduino-Plattform zusammenarbeiten kann.<\/p>\n

Elektrochemische Sensoren sind meist hochselektiv und empfindlich<\/strong> und k\u00f6nnen aufgrund ihrer geringen Gr\u00f6\u00dfe auch in tragbaren Ger\u00e4ten eingesetzt werden. Aufgrund ihres Aufbaus, der auf einer d\u00fcnnen Schicht einer chemisch aktiven Substanz (Reaktant) beruht, sind Sensoren dieser Gruppe in der Regel recht empfindlich gegen\u00fcber Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen und haben eine begrenzte Lebensdauer, so dass sie regelm\u00e4\u00dfig ausgetauscht werden m\u00fcssen. Au\u00dferdem reagieren viele Sensoren auch – mehr oder weniger stark – auf andere chemische Verbindungen, was bei der Auswahl eines Bauteils f\u00fcr anspruchsvollere Anwendungen ber\u00fccksichtigt werden sollte.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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DFRobot - Formaldehyd (HCHO) \/ Luftreinheitssensor.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Halbleitersensoren<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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MQ-135 Alkohol-, Benzol-, Ammoniak-Sensor - Halbleiter - Waveshare 9528 Modul.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Halbleitersensoren<\/strong>, wie das Modell MQ-135<\/strong><\/a>, reagieren auf das Vorhandensein bestimmter Gase, indem sie den am Ausgang gemessenen Widerstand \u00e4ndern<\/strong>. Der MQ-135-Sensor ist in der Lage, eine Reihe von Gasen, einschlie\u00dflich Ammoniak, Benzol und Alkohol, von 10 bis 300…1000 ppm<\/strong> (je nach Substanz) zu erkennen. <\/p>\n

Elemente dieser Art sind relativ preiswert und haben eine relativ lange Lebensdauer, was sie f\u00fcr viele Anwendungen interessant macht, bei denen die Selektivit\u00e4t weniger wichtig ist als die Empfindlichkeit und die Breite des Messbereichs. Aus diesem Grund finden sich diese Sensoren vor allem in Ger\u00e4ten, deren Zweck nicht nur darin besteht, die genauen Konzentrationen von Gasen zu messen, sondern vielmehr deren Gesamtgehalt in der Luft zu bestimmen.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Kompakte optische Staubsensormodule - Aufbau und Anwendung<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Es ist erw\u00e4hnenswert, dass die meisten handels\u00fcblichen optischen (Laser-) Schwebstoffsensormodule<\/strong> einen recht \u00e4hnlichen Aufbau haben. Deshalb werden wir in unserem Artikel ein ausgew\u00e4hltes Beispiel betrachten – das Modul PMS5003<\/strong><\/a> von Plantower, erh\u00e4ltlich bei Botland<\/strong><\/a> in verschiedenen Versionen, die sich in ihrem Funktionsumfang unterscheiden.<\/p>\n

Hauptbestandteil des Moduls ist ein Laserdetektor<\/strong>, der einen Lichtstrahl in Richtung der Messkammer aussendet und einen Teil des von den Staubpartikeln reflektierten Lichts in Richtung der Fotoelektrode empf\u00e4ngt. Die Intensit\u00e4t des reflektierten Lichts ist proportional zur Anzahl und Gr\u00f6\u00dfe der Partikel in der Probe, so dass ihre Konzentration (ann\u00e4hernd) quantifiziert werden kann. Wichtig ist, dass das Modul mit einem kleinen integrierten Ventilator<\/strong> ausgestattet ist, der einen stabilen, genau kontrollierten Testluftstrom durch die Messkammer erzeugt.<\/p>\n

Das Modul PMS5003 kann in seiner Grundversion Partikel verschiedener Gr\u00f6\u00dfen erkennen, von PM1.0<\/strong> (0,3 \u00b5m bis 1,0 \u00b5m), \u00fcber PM2.5<\/strong> (1,0 \u00b5m bis 2,5 \u00b5m), bis PM10<\/strong> (2,5 \u00b5m bis 10 \u00b5m) und liefert Informationen \u00fcber ihre Konzentration in Mikrogramm pro Kubikmeter (\u00b5g\/m3). Das Produkt ist auch in der Lage, zwischen den Partikelgr\u00f6\u00dfen zu unterscheiden<\/strong>, die zu den drei bereits erw\u00e4hnten Unterbereichen (PM1.0 bis PM10) geh\u00f6ren.<\/p>\n

Die Kommunikation mit dem Sensor erfolgt \u00fcber eine einfache UART-Schnittstelle<\/strong>, so dass die Daten problemlos von jedem Mikrocontroller oder Computer gelesen werden k\u00f6nnen. Alle notwendigen Berechnungen und Selbstregulierungsfunktionen werden von dem im Controller des Moduls eingebetteten Prozessor durchgef\u00fchrt, so dass das Ganze auch von Mikroprozessoren mit geringer Rechenleistung – wie den Chips der Atmega-Serie<\/strong>, auf denen die meisten Arduino<\/strong><\/a>-Boards basieren – erfolgreich bew\u00e4ltigt werden kann. Dar\u00fcber hinaus werden die Daten in fertiger digitaler Form geliefert, so dass eine zus\u00e4tzliche Kalibrierung oder Skalierung der Ergebnisse nicht erforderlich ist.<\/p>\n

Der gro\u00dfe Vorteil des PMS5003-Moduls ist seine kompakte Gr\u00f6\u00dfe<\/strong> (50mm x 38mm x 21mm) und seine relativ schnelle Reaktionszeit auf eine Konzentrationsspitze<\/strong> (die vom Hersteller angegebene Reaktionszeit auf \u00c4nderungen der Umgebungsbedingungen betr\u00e4gt weniger als 10 Sekunden), wodurch sich der Sensor f\u00fcr eine Vielzahl von Anwendungen eignet<\/strong> – von Wetter\u00fcberwachungsstationen bis hin zu Wohnungsl\u00fcftungsger\u00e4ten, Luftreinigern usw. Die von DFRobot<\/strong><\/a> entwickelten Kits, die neben dem Modul selbst auch eine kleine Platine mit allen notwendigen Komponenten f\u00fcr den einfachen Anschluss des Sensors an ein beliebiges Arduino-Board enthalten, werden die Durchf\u00fchrung von Experimenten und den Bau von Prototypsystemen auf der Grundlage des PMS5003-Chips sicherlich erleichtern. Um die Entwicklung der Software f\u00fcr den Betrieb des Moduls zu beschleunigen, hat der Hersteller – wie immer in solchen F\u00e4llen – f\u00fcr eine perfekt vorbereitete Dokumentation gesorgt, die sowohl ein Tutorial zu Hardware-Aspekten als auch Beispielprogramme zur Implementierung des im Sensor verwendeten UART-Kommunikationsprotokolls enth\u00e4lt.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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