История начинается просто, начитавшись статей о том, как важно контролировать уровень СО2 в помещении и как несоблюдение установленных норм может сказаться на здоровье, решил озадачиться этой проблемой и помониторить рынок на предмет соответствующих решений. И, к сожалению, ни один из вариантов меня не устроил, где-то откровенный обман (используют дешёвые и неточные датчики), где-то ограниченный функционал, дизайн некошерный и прочие субъективные и объективные, в ряде случаев, проблемы.

Продолжая погружаться в тему AQ (датчиков качества воздуха), оказалось, что не СО2 единым мертв человек, но ещё его грозят погубить VOC, PM, NOX, неправильная влажность, температура, атмосферное давление и прочие гадости и радости. И в процессе изучения темы, сформулировал для себя ряд требований:

1.       Прибор должен получиться достаточно универсальный.

Так как всё прогрессивное и не очень человечество неожиданно полюбило комфорт, и не полюбило переплачивать по счетам, многие обзавелись умным домом на разных площадках. Я использую Home Assistant, но, в принципе, можно подключать к любому, в том числе от Apple и на tuya. То есть:

2.       Он должен работать с умным домом.

Умный дом — это хорошо, модно, молодёжно, но и хочется, бросив острый взгляд в сторону датчика, понять, пора ли падать в обморок от удушья или осталось время доползти до окна и открыть форточку/включить вентиляцию. Поэтому:

3.       У устройства должна быть удобная и видимая издалека индикация состояния.

И по мелочи, дизайн, чтобы не стыдно было на видное место положить/поставить/повесить (субъективно), удобное управление и, главное, вовремя остановить творческий процесс и не пытаться запихнуть в одно устройство всё и сразу.

Итак, что контролируем:

СО2, данные можно посмотреть в рекомендациях ВОЗ и ГОСТ.

И сразу заложим концепцию зон комфорта и здоровья, условно мы можем поделить получаемые от сенсоров данные на зоны:

Зеленая зона (всё отлично)

Оранжевая (терпимо)

Красная (уже вредно (условно))

И Опасная (всё плохо, пора бежать)

И да. Я не буду закладывать в код жесткие ограничения по разным показателям, дадим возможность пользователю самому регулировать границы этих зон, НО добавим данные по умолчанию и ограничим регулировку зоны опасности 3000 ppm для CO2, так как это уже совсем не хорошо.

Получаем следующую градацию для CO2:

Зеленая зона до 1000 ppm (данные рознятся от 600-800 ppm и до 1000 ppm считаются приемлемыми).

Оранжевая зона от 1000 ppm до 1500 ppm, по сути, уже надо проветривать.

Красная зона от 1500 ppm и до Danger zone 2500 ppm.

При 2500 ppm датчик должен начать жалобно скулить, «свибрировать» до окна и выйти в него на свежий воздух

Оценив идею с использованием зон, мы решили применить их к другим показателям от сенсоров. Всё тоже самое, определяем рекомендованные показатели, забиваем их по дефолту и даем возможность их менять.

Кто эти мы, спросишь ты/вы уважаемый читатель, за дизайн «рожи», интерфейса и удобства в использовании взялась UX/UI-дизайнер Mary, так как тоже захотела такую фиговину на рабочее место, кто ж знал, что разработка такого простого устройства, займет столько времени)

Для NOx (это оксиды азота, в основном результат горения): Зеленая зона до 10 ind, Оранжевая зона до 100 ind и Красная зона до 200, выше — это уже Danger zone.

Для VOc (это Летучие органические вещества (Фенолы · Стиролы · Метан · Хлор · Бензол · Тетрахлорэтилен · Ксилол · Ацетон и т.д.)): Зеленая зона до 100 ind, Оранжевая зона до 200 ind и Красная зона до 300, выше — это уже Danger zone.

Для PM2.5 (это пыль в воздухе, снижаем риск рака легких): Зеленая зона до 50 ug/m3, Оранжевая зона до 100 ug/m3 и Красная зона до 150, выше — это уже Danger zone.

Все эти значения можно менять, в HA это выглядит так:

Все эти значения можно менять, в HA это выглядит так:

Исходя из концепции Зон и необходимости удобной индикации, оповещения пользователя строился дизайн и внешний вид устройства. Проще говоря должно быть удобно и видно из любой части комнаты, под любым углом, в каком состоянии находится качество воздуха по трем основным показателям. СО2, VOC\NOX и PM.

Изначально была концепция большого дисплея, вы можете её видеть на рендере.

Исходя из концепции Зон и необходимости удобной индикации, оповещения пользователя строился дизайн и внешний вид устройства. Проще говоря должно быть удобно и видно из любой части комнаты, под любым углом, в каком состоянии находится качество воздуха по трем основным показателям. СО2, VOC\NOX и PM.

Изначально была концепция большого дисплея, вы можете её видеть на рендере.

Ещё рендеры

В принципе, её можно оставить и довести до ума, если это кому-то понадобится. И прежде, чем сказать «дайте два», давайте рассмотрим основные проблемы такого исполнения. Во-первых, он дороже, во-вторых, чувствителен к углу обзора и бликам от внешних источников света, есть вариант с OLED матрицами, но матрица такого размера сильно увеличивает стоимость. Но, повторюсь, мы планируем довести оба варианта, если будет поддержка и интерес аудитории.

Теперь вернёмся к основному исполнению

Ещё рендеры

Верхний дисплей IPS (1,47’’ 172x320px), на него выводятся значения трех основных показателей, он также отдельно подсвечивает значение, которое ушло в красную зону.

Диски с LED подсветкой плавно изменяют цвет от, скажем, зеленого до оранжевого, в зависимости от состояния значения, например, если показания CO2 до тысячи включительно это изумрудный зеленый, если 1100ppm, то это смещение в оранжевый цвет, 1500ppm уже полностью оранжевый, если показания и дальше растут, то цвет смещается ближе к красному. Если показания переходят в Danger zone то диск и показания на дисплее начинают плавно мигать.

Также мы решили добавить в устройство зуммер и вибромоторчик для дополнительного оповещения, их можно отключить через настройки умного дома.

Так как наш AQ становится источником света (подсветка дисплеев и диски), мы добавляем регулирование интенсивности свечения в зависимости от освещенности комнаты, автоматическое, и в ручном режиме, когда вы можете жестко задать освещенность от 255 (максимум) до 10 минимум. Разумеется, это меняет интенсивность подцветки не только «инопланетных дисков», но и дисплеев.

И второй дисплей, также IPS (1,69’’ 240x280), должен выводит дату и время, температуру, влажность, атмосферное давление и освещенность в помещении в люкс. А также иконки состояния сети, включены или нет: зуммер и вибрация, есть ли подключение к сети WIFI и серверу умного дома по MQTT или другой вариант подключения, в зависимости от выбранного сервера.

Так как не хочется растягивать статью, подробно о том, как строился дизайн, взаимодействие с пользователем и все интерфейсы смотрите в статье от UX дизайнера. Там всё очень подробно описано. https://habr.com/ru/articles/949726/

Теперь по железу:

Я перепробовал разные комбинации датчиков, вот один из вариантов