{"id":77,"date":"2022-01-15T22:14:56","date_gmt":"2022-01-15T21:14:56","guid":{"rendered":"https:\/\/svenczaja.de\/?p=77"},"modified":"2026-01-16T18:33:14","modified_gmt":"2026-01-16T17:33:14","slug":"feinstaubmessung-mit-dem-raspberry-pi","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/svenczaja.de\/index.php\/2022\/01\/15\/feinstaubmessung-mit-dem-raspberry-pi\/","title":{"rendered":"Feinstaubmessung mit dem Raspberry Pi"},"content":{"rendered":"\n
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Luftfilterger\u00e4te h\u00f6rt man aktuell an allen Ecken, die Corona Pandemie hat dies deutlich bef\u00f6rdert. Da ich im Mai immer mal f\u00fcr 4 Wochen an einer Pollenallergie leide und ich schon einen Tipp f\u00fcr ein Luftfilterger\u00e4t bekommen habe, habe ich mich mit den Ger\u00e4ten etwas mehr auseinander gesetzt. Die Ger\u00e4te messen in der Regel die Feinstaubmenge in der Luft und sind dann in verschiedenen Stufen unterwegs. Also dachte ich mir, messen wir doch erst mal den Feinstaub in der Wohnung, bevor wir Ger\u00e4te aufstellen. \ud83d\ude09

Auf die Suche gegangen, bin ich dann auf den PM-Sensor SDS011 gesto\u00dfen, dieser kann per USB angeschlossen werden und misst in PM 2,5 und PM 10. Infos zu diesen Werten findet ihr in Wikipedia beim Suchbegriff Feinstaub. Auch die europ\u00e4ischen Grenzwerte findet Ihr dort. Hier nun der Sensor.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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\"Feinstaubsensor1\"<\/figure>\n\n\n\n
\"Feinstaubsensor2\"<\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n
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Das kleine eckige oben drauf ist ein kleiner L\u00fcfter, dieser ist auch leicht zu h\u00f6ren. Also Obacht wenn ihr das Teil im Wohnzimmer aufstellen wollt. Bei mir steht er im Esszimmer und st\u00f6rt mich von der Ger\u00e4uschkulisse nicht. Man kann das Teil jedoch auch gut in einen Schrank verlegen, denn es hat diesen silbernen Anschluss. Dort kann ein Schlauch angeschlossen werden, dieser muss am Ende eben nur die zu testende Luft frei ansaugen k\u00f6nnen. Dies gibt einem vielf\u00e4ltige M\u00f6glichkeiten das Teil auch verdeckt zu verbauen.

Nach dem Einstecken im Raspberry PI meldet sich dieses mit (Befehloutput -> dmesg)<\/p>\n\n\n\n

[ 8.003492] usbcore: registered new interface driver ch341
[ 8.003588] usbserial: USB Serial support registered for ch341-uart
[ 8.003704] ch341 1-1.3:1.0: ch341-uart converter detected
[ 8.026555] usb 1-1.3: ch341-uart converter now attached to ttyUSB0<\/code><\/p>\n\n\n\n

Zum Auslesen des Sensors nutze ich das Python Programm von marw -> https:\/\/gist.github.com\/marw\/<\/a> read_nova_pm_sensor.py<\/strong><\/a><\/p>\n\n\n\n

Ich habe das Python Programm leicht angepasst, sodass statt ttyUSB0 ein fester Name verwendet wird, den ich per UDEV Rule definiert habe. Soll einfach daf\u00fcr sorgen, wenn sich ein 2. Ger\u00e4t im System befindet, dass es immer das Richtige f\u00fcr den Sensor verwendet. <\/p>\n\n\n\n

pi@blackberrypi:~ $ cat \/usr\/local\/bin\/feinstaub.py<\/strong><\/code>#!\/usr\/bin\/env python3\n\n\"\"\"\nGet reading from Nova PM Sensor SDS011\n(dust sensor, air quality sensor, PM10, PM2,5)\nDesigned to run from cron and append CSV file.\nScript tested using Python3.4 on Ubuntu 14.04.\nTODO: choose by dev name using udev, add dev id info, python package pyudev\n    udevadm info -q property --export \/dev\/ttyUSB_ch341\n\"\"\"\n\nimport os\nimport csv\nimport io\n\nimport logging\nimport datetime\nimport argparse\n\ntry:\n    import serial\nexcept ImportError:\n    print('Python serial library required, on Ubuntu\/Debian:')\n    print('    apt-get install python-serial python3-serial')\n    raise\n\n\nLOG_FORMAT = '%(asctime)-15s %(levelname)-8s %(message)s'\n\n\ndef append_csv(filename, field_names, row_dict):\n    \"\"\"\n    Create or append one row of data to csv file.\n    \"\"\"\n    file_exists = os.path.isfile(filename)\n    with io.open(filename, 'a', encoding='utf-8') as csvfile:\n        writer = csv.DictWriter(csvfile,\n                                delimiter=',',\n                                lineterminator='\\n',\n                                fieldnames=field_names)\n        if not file_exists:\n            writer.writeheader()\n        writer.writerow(row_dict)\n\n\ndef read_nova_dust_sensor(device='\/dev\/ttyUSB_ch341'):\n    dev = serial.Serial(device, 9600)\n\n    if not dev.isOpen():\n        dev.open()\n\n    msg = dev.read(10)\n    assert msg[0] == ord(b'\\xaa')\n    assert msg[1] == ord(b'\\xc0')\n    assert msg[9] == ord(b'\\xab')\n    pm25 = (msg[3] * 256 + msg[2]) \/ 10.0\n    pm10 = (msg[5] * 256 + msg[4]) \/ 10.0\n    checksum = sum(v for v in msg[2:8]) % 256\n    assert checksum == msg[8]\n    return {'PM10': pm10, 'PM2_5': pm25}\n\n\ndef main():\n    logging.basicConfig(format=LOG_FORMAT, level=logging.INFO)\n\n    parser = argparse.ArgumentParser(description='Read data from Nova PM sensor.')\n    parser.add_argument('--device', default='\/dev\/ttyUSB_ch341',\n                        help='Device file of connected by USB RS232 Nova PM sensor')\n    parser.add_argument('--csv', default=None,\n                        help='Append results to csv, you can use year, month, day in format')\n    args = parser.parse_args()\n\n    data = read_nova_dust_sensor(args.device)\n    logging.info('PM10=% 3.1f ug\/m^3 PM2.5=% 3.1f ug\/m^3', data['PM10'], data['PM2_5'])\n\n    if args.csv:\n        field_list = ['date', 'PM10', 'PM2_5']\n        today = datetime.datetime.today()\n        data['date'] = today.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')\n        csv_file = args.csv % {'year': today.year,\n                               'month': '%02d' % today.month,\n                               'day': '%02d' % today.day,\n                               }\n        append_csv(csv_file, field_list, data)\n\nif __name__ == '__main__':\n    main()<\/code><\/pre>\n\n\n\n
Damit das Programm funktioniert, m\u00fcssen die Pakete python-serial<\/strong> und python3-serial<\/strong> installiert sein. <\/p>\n\n\n\n
pi@blackberrypi:~ $<\/code> sudo apt install python-serial python3-serial<\/pre>\n\n\n\n
Beim Aufruf des Python Programm ergibt sich folgender Output.<\/p>\n\n\n\n
pi@blackberrypi:~ $ feinstaub.py
2022-01-15 02:09:03,905 INFO PM10= 10.7 ug\/m^3 PM2.5= 3.0 ug\/m^3<\/code><\/p>\n\n\n\n
Die UDEV Rule sieht wie folgt aus. <\/p>\n\n\n\n
pi@blackberrypi:~ $ cat \/etc\/udev\/rules.d\/88-ch341.rules
ACTION==\"add\", ATTRS{serial}==\"3f980000.usb\", SYMLINK+=\"ttyUSB_ch341\"<\/code><\/p>\n\n\n\n
Der folgende Befehl aktiviert die Rule<\/p>\n\n\n\n
pi@blackberrypi:~ $ sudo udevadm control --reload<\/code><\/p>\n\n\n\n
Danach ist der Sensor immer unter \/dev\/ttyUSB_ch341 <\/strong>zu finden. <\/p>\n\n\n\n
Um die Werte aus dem Python Programm f\u00fcr mein Zabbix einfacher lesbar zu machen, habe ich daf\u00fcr ein kleines Shell Script geschrieben. Diese liegt zwei Dateien \/tmp\/pm10 und \/tmp\/pm25 ab und liest den Wert jede Minute aus. Das Programm l\u00e4uft dann dauerhaft im Hintergrund.  <\/p>\n\n\n\n
pi@blackberrypi:~ $ cat \/usr\/local\/bin\/feinstaub.sh<\/strong>\n#!\/bin\/bash\n# Script das feinstaub.py aufruft und die beiden Werte in pm10 und pm25 teilt um diese dann aus zabbix auszulesen \n# pm10 steht f\u00fcr partikel 10 und pm25 f\u00fcr partikel 2,5\nwhile true\ndo\n    feinstaub.py 2>&1 | cut -f 9,12 -d ' '| { read pm10 pm25; \n    echo $pm10 > \/tmp\/pm10;\n    echo $pm25 > \/tmp\/pm25; }\n    sleep 60\ndone<\/code><\/pre>\n\n\n\n
Die Zabbix Config hierf\u00fcr sieht wie folgt aus. <\/p>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
Sidetip:<\/em> Wem vielleicht in meinen Zabbix Configs die History storage period<\/strong> und der 0 Wert bei Trend storage period<\/strong> aufgefallen ist. Diese habe ich bewusst so gew\u00e4hlt. Ich m\u00f6chte eine lange Zeit Echtwerte (vollst\u00e4ndig Detailtiefe). Daher habe ich Trend v\u00f6llig abgeschaltet und die History auf 8 Jahre (8×365 = 2920) hoch gesetzt. <\/p>\n\n\n\n
So sieht nun ein ganz „normaler“ Tag im Haus im Zabbix Graph aus. \ud83d\ude42 <\/p>\n\n\n\n
\"feinstaubgraphzabbixnormalertaginnen\"<\/figure>\n\n\n\n
BTW bei diesen Feinstaubwerten w\u00e4re kein einziger Luftfilter angelaufen, da sich die Feinstaubwerte v\u00f6llig im Normalbereich befinden. <\/p>\n\n\n\n
Automatisierung? Dann los mit Ansible. <\/p>\n\n\n\n
# cat \/etc\/ansible\/feinstaub.yml<\/strong>\n---\n- name: Transfer feinstaub.sh Script and feinstaub.py Python PGM and execute the script with user pi\n  hosts: blackberrypi.home,raspberrypi.home\n  become: yes\n  tasks:\n     - name: Install python3-serial python-serial \n       apt:\n        pkg:\n        - python3-serial\n        - python-serial\n     - name: Transfer the feinstaub.sh script and feinstaub.py python PGM Code and check_feinstaub.sh for cron.d  \n       copy: src={{ item }} dest=\/usr\/local\/bin\/\n       with_fileglob:\n         - feinstaub\/*\n     - name: Changing Permissions shell script\n       file: dest=\/usr\/local\/bin\/feinstaub.sh owner=root group=root mode=0755\n     - name: Changing Permissions feinstaub.py python pgm\n       file: dest=\/usr\/local\/bin\/feinstaub.py owner=root group=root mode=0755\n     - name: Transfer cron.d Entry for automatic start at reboot and check script\n       copy: src=\/etc\/ansible\/cron.d\/feinstaub dest=\/etc\/cron.d\/\n     - name: Transfer feinstaub tty Symlink UDEV Rule in  rules.d (\/dev\/ttyUSB_ch341)\n       copy: src=\/etc\/ansible\/udev\/rules.d\/88-ch341.rules dest=\/etc\/udev\/rules.d\/\n     - name: reload udev\n       command: \"udevadm control --reload-rules\"\n     - name: kill all running feinstaub process\n       shell: \"killall feinstaub.sh --wait\"\n       ignore_errors: true # In case there is no process\n     - name: Start feinstaub.sh in Backgroud\n       become_user: pi\n       shell: \"(\/usr\/local\/bin\/feinstaub.sh >\/dev\/null 2>&1 &)\"\n       async: 10\n       poll: 0\n<\/code><\/pre>\n\n\n\n
Das Ansible Playbook (YML) kann dann einfach mit folgendem Befehl verteilt werden.<\/p>\n\n\n\n
ansible-playbook -u pi feinstaub.yml<\/code><\/p>\n\n\n\n
Wer das Ansible Playbook genau betrachtet, dem ist sicherlicht nicht entgangen, dass 2 Zielhosts hier hinterlegt sind. Das ist richtig. Nachdem der 1. Feinstaubsensor so erfolgreich in meinem Heim lief, fragte ich mich, welche Feinstaubwerte denn drau\u00dfen existieren und welchen Einflu\u00df diese wiederum auf meine Werte im Haus haben. Lohnt es sich bei schlechten Werten im Haus zu l\u00fcften oder sind drau\u00dfen gar noch schlechterer Werte?<\/p>\n\n\n\n
Durch Ansible ist dies schnell auf einen 2. Raspberry bei mir in der Garage neben dem Haus verteilt. Den 2. gekauften Sensor einfach angesteckt und mit einem kleinen Schlauch an die Au\u00dfenluft verbunden. Zu beachten ist bei den Sensoren, dass diese auch bei Nebel reagieren und bei ganz feinem Nieselregen. Daher nicht gleich in Panik verfallen, wenn die Werte mal explodieren und es einfach nur regnet drau\u00dfen. \ud83d\ude09 <\/p>\n\n\n\n
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\"Feinstaubsensoraussen\"<\/figure>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n
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\"feinstaubansaugschlauch\"<\/figure>\n<\/div><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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So sieht das dann zusammen im Zabbix Graph aus. <\/p>\n\n\n\n
\"feinstaubmessung_aussen_innen\"<\/figure>\n\n\n\n
Bei der Spitze morgens um 7 Uhr sieht man, was passiert wenn einer der Nachbarn seinen Kamin anwirft. \ud83d\ude00 <\/p>\n\n\n\n
Sideinfo:<\/em> Wu\u00dftet Ihr, dass beim Kochen massiv Feinstaub entsteht (weit \u00fcber die Grenzwerte)? Hier mal ein Graph wo in der Pfanne 10 Minuten etwas Gem\u00fcse angebraten wurde. Seitdem ist bei mir die Dunstabzugshaube immer an. \ud83d\ude42 Die gute Nachricht: Mit L\u00fcften konnte das Problem relativ schnell entsch\u00e4rft werden. Und nein die K\u00fcche war nicht blau. \ud83d\ude00 <\/p>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
Hier noch ein Link zu einem wissenschaftlichen Bericht dazu. <\/p>\n\n\n\n
https:\/\/www.leibniz-gemeinschaft.de\/ueber-uns\/neues\/forschungsnachrichten\/forschungsnachrichten-single\/newsdetails\/mehr-feinstaub-durch-kochen-und-heizen<\/a><\/p>\n\n\n\n
Wenn Ihr Fragen oder Anmerkungen habt, schreibt mir gerne eine Mail<\/strong> -> info AT svenczaja.de<\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Luftfilterger\u00e4te h\u00f6rt man aktuell an allen Ecken, die Corona Pandemie hat dies deutlich bef\u00f6rdert. Da ich im Mai immer mal f\u00fcr 4 Wochen an einer Pollenallergie leide und ich schon einen Tipp f\u00fcr ein Luftfilterger\u00e4t bekommen habe, habe ich mich mit den Ger\u00e4ten etwas mehr auseinander gesetzt. Die Ger\u00e4te messen in der Regel die Feinstaubmenge … <\/p>\n
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