senseBox CO2-Ampel

Der einfache Bausatz für eine CO2-Ampel

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senseBox CO2-Ampel

Die senseBox CO2-Ampel ist als Bausatz konzipiert und enthält alle wichtigen Bauteile, um eine CO2-Ampel zur Überwachung der Luftqualität im Raum zu bauen. Die CO2 Messwerte werden auf dem OLED-Display angezeigt und über eine RGB-LED schnell und einfach visualisert. Das lasergeschnittene Gehäuse sorgt zum einen dafür, dass die Elektronik gut geschützt ist, aber dennoch freier Luftaustausch für den Sensor stattfinden kann.

Der Bausatz enthält:

Die senseBox CO2-Ampel ist ein hochwertiges Messwerkzeug und ein digitales Lehrmittel zugleich, weshalb Sie auch über entsprechende Mittel (z.B. vom Digitalpakt) beschafft werden kann.

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Der CO2 Sensor

Das Sensormodul basiert auf dem Sensirion SCD30 CO2 Sensor. Der Sensor arbeitet mit einem optischen Verfahren (NDIR), um die CO2 Konzentration in der Luft zu bestimmen. Der Sensor zeichnet sich durch eine hohe Qualität und Präzision aus. Eingebaute Kalibrierungsmechanismen sorgen für eine hohe Datenqualität. Im Vergleich zu günstigen eCO2-Sensoren, die nur eine CO2-Äquivalenz messen, misst das optische Verfahren des SCD30 den reinen CO2-Gehalt in der Raumluft und keine anderen Stoffe (z.B. Alkohol aus Desinfektionsmitteln, Deodorant o.ä.), die zu fehlerhaften Aussagen führen können. Weitere Informationen zum Sensor findest du unter https://docs.sensebox.de

Erweiterungen für die CO2-Ampel

Die CO2-Ampel kann einfach um weitere Komponenten und Funktionen erweitert werden.

Anleitungen für die weiterführenden Projekte findet ihr unter Projekte.
Sollte die CO2-Ampel nicht mehr benötigt werden, so können alle Komponenten weiter für spannende Projekte weiter verwendet werden, da alles vollständig kompatibel zum gesamten senseBox System ist.
Als Basis für eure Projekte findet ihr hier den Programmcode für Arduino und Blockly.

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Einsatz in der Schule

Die CO2-Ampel auf Basis der senseBox eignet sich hervorragend für den Einsatz in der Schule. Baut gemeinsam mit euren Schüler:innen eine CO2-Ampel für den Klassenraum. Thematisch lässt sich die Funktionsweise der CO2-Ampel und die Bedeutung der CO2-Konzentration in der Luft in vielen verschiedenen Fächern besprechen. Die vollständig Lehrhandreichung könnt ihr hier herunterladen.

Physik:

  • Die Thematik der spezifischen Wärmekapazität der Luft kann in Verbindung mit dem Bereich des energieschonenden und effizienten Lüftens behandelt werden.
  • Die CO2-Ampel ist ein DIY-Bausatz, weshalb grundlegende Kenntnisse im Bereich der Elektrizität notwendig sind. Mit dem Aufbau der Ampel können also grundlegende Kenntnisse zum Anschließen verschiedener Komponenten innerhalb eines Stromkreislaufs vermittelt bzw. wiederholt werden.

Informatik:

  • Die CO2-Ampel kann eigenständig mittels “Blockly für senseBox” programmiert werden. Die graphische Programmierumgebung ist ohne Vorkenntnisse nutzbar und vermittelt grundlegende Kenntnisse im algorithmischen und logischen Denken.
  • Als Alternative wird ein fertiger Programmcode zur Verfügung gestellt. Dieser kann mit den Lernenden durchgearbeitet werden, um die Funktionsweise der CO2-Ampel nachvollziehen zu können und einen Einblick in die ansonsten häufig verschleierte digitale Welt zu bekommen.

Chemie:

  • Mit Blick auf die Funktionsweise des CO2-Sensors, kann auf die Messung von Gasen in der Luft eingegangen werden. Des Weiteren bietet sich hier die Thematik der Zusammensetzung der Luft mit einem Fokus auf das Gas Kohlenstoffdioxid an.

Biologie:

  • Da COVID-19 als greifbares Beispiel für einen Virus dient, kann anhand der Pandemie der Aufbau und die Replikation von Viren erarbeitet werden.
  • Kohlenstoffdioxid ist ein Nebenprodukt der Atmung von Lebewesen. Um die Zusammenhänge zwischen der CO2-Belastung der Luft, der Verbreitung von Aerosolen und der Übertragung von Infektionen nachvollziehen zu können, sollte im Unterricht auf den Atmungsprozess eingegangen werden.

Mathematik:

  • Um den Lernenden die Gefahr der Pandemie deutlich zu machen und sie für den Infektionsschutz zu sensibilisieren, können im Mathematikunterricht die dazugehörigen mathematischen Konstrukte betrachtet werden, wie beispielsweise die Reproduktionszahl oder das exponentielle Wachstum
  • Die Konzentration von CO2 in der Luft wird in ppm angegeben. Hier kann zum einen auf die Maßeinheit eingegangen und zum anderen können Fragen zur Schnelligkeit der Minderung der Luftqualität auf Basis der Kenntnis der Menge der ein- und ausgeatmeten Luft gestellt werden.

Das CO2-Ampel Edu Set

Die senseBox CO2-Ampel Edu ist ein umfangreicheres Set, das zum weiteren Ausbau und Vernetzung der CO2-Ampel einlädt und eine Vielzahl weiterer Projekte ermöglicht. Ähnlich wie bei der senseBox:edu steht das Experimentieren und Programmieren unter Einsatz von Sensoren im Vordergrund. Neben unserer programmierbaren Open-Source Mikrocontrollereinheit (senseBox MCU), die Arduino kompatibel ist, sind Sensoren, Bauteile und weiteres Zubehör im Lieferumfang enthalten. Neben dem CO2-Sensor, ist unser Umweltsensor (BME680) enthalten, der Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Luftqualität messen kann. Auf der senseBox MCU ist zudem ein Beschleunigungs- und Kompasssensor verbaut. Ein OLED-Display, zwei verkettbare RGB-LEDs auf Breakoutboards sowie ein Licht- (LDR) und ein Schallsensor (Mikrofon) ermöglichen den Bau weiterer "Ampeln" oder Messgeräte. Mit dem LoRa Bee verbindet sich die senseBox mit dem Internet und wird zu einem Smart (City) Device. Durch das Breadboard und das weitere Sortiment (LEDs, Knöpfe, Widerstände) lassen sich Schaltungen und weitere Projekte prototypen. Diese ermöglichen ein kreatives Arbeiten an einer Vielzahl von Fragestellungen. Mit dem mitgelieferten Gehäuse lässst dich die CO2- oder Lautstärke-Ampel ganz einfach aufhängen.

Folgende Komponenten sind in dieser Box enthalten:

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Das CO2-Ampel Edu Set im Shop »

Der Quick Start Guide

Du möchtest direkt loslegen und die senseBox mit ihren vielfältigen Funktionsweisen und Einsatzmöglichkeiten kennenlernen? Der Quick Start Guide hilft dir dabei! Du findest ihn auf unserer Website unter https://sensebox.de/de/go-edu.html. Dort sind die wichtigsten Infos für das Generieren eines Programmcodes mit Blockly und Arduino festgehalten sowie Hinweise zum Material und zu Hilfestellungen.

Projekte

Auf unserer Website sind einige Projekte zu finden, die sich mit dem senseBox:edu-Kit umsetzen lassen. Hier sind einige Vorschläge:

Handreichungen für Lehrkräfte

Das senseBox:edu-Kit ist in vielen Fächern einsetzbar und schafft häufig eine Verbindung zwischen aktuellen Diskursen und verpflichtenden Unterrichtsinhalten. Inwieweit die Verbindung zu den Bildungsstandars hergestellt werden kann, ist in der folgenden Handreichung aufgeführt: https://sensebox.de/docs/lehrkraefte_senseBox_de.pdf Die Box enthält ein LoRa-Bee, wodurch eine Übertragung der Daten ins Internet mit LoRaWAN ermöglicht wird. Dabei handelt es sich um eine Alternative zum herkömmlichen WLAN, die sich in vielerlei Hinsicht bewährt. Alle notwendigen Infos, Anleitungen und Hilfestellungen sind in dieser Handreichung zu finden: https://sensebox.de/docs/informatikunterricht_lorawan.pdf Die CO2-Ampel kann in Zusammenarbeit mit den Schülerinnen und Schülern gebaut und programmiert werden. Durch die Messung des CO2-Gehaltes wird die “verbrauchte” Luft im Raum bestimmt, sodass geeignete Zeitpunkte für das Lüften ermittelt werden können. Mit dem CO2-Sensor sind darüber hinaus aber auch viele weitere Experimente umsetzbar. Die wichtigsten Informationen sind hier zusammengefasst: https://sensebox.de/docs/CO2-Ampel_Lehrhandreichung.pdf