Air Lab: mobiler Luftqualitätsmesser mit E-Paper-Display

Das Air Lab ist ein tragbares Messgerät zur Überwachung der Luftqualität, das CO₂-Konzentration, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, flüchtige organische Verbindungen (VOC), Stickoxide (NOx) und den Luftdruck erfasst. Mit seinen kompakten Abmessungen von 155 × 65 × 10 mm und einem Gewicht von 110 Gramm lässt sich das Gerät problemlos überallhin mitnehmen oder an der Wand montieren.

Entwickelung und Endmontage des Air Labs erfolgt in der durch das Schweizer Startup Networked Artifacts. Das Air Lab wird über die Crowdfunding-Plattform Crowd Supply für 249 US-Dollar angeboten. Die finale Montage erfolgt in der Werkstatt von Networked Artifacts in Zürich, bevor die Geräte über Crowd Supplys Partner Mouser Electronics weltweit verschickt werden. Aktuelle Bestellungen sollen ab dem 9. Dezember 2025 ausgeliefert werden.

Das Gehäuse besteht aus schwarz eloxiertem Aluminium mit integriertem Standfuß und kann an der Wand montiert oder auf den Schreibtisch gestellt werden.

Hardware für Maker konzipiert

Im Herzen des Air Lab arbeitet ein ESP32-S3-Mikrocontroller mit 16 MB Flash-Speicher und 8 MB PSRAM. Die Wahl des weitverbreiteten ESP32 ist bewusst getroffen: Die Entwickler von Networked Artifacts wollten die Programmierung so einfach wie möglich gestalten und von der großen Community profitieren.

Für die Luftqualitätsmessung kommen drei präzise Sensoren zum Einsatz:

• SCD41: Erfasst CO₂-Konzentration, Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit
• SGP41: Misst flüchtige organische Verbindungen (VOC) und Stickoxide (NOx)
• LPS22: Atmosphärischer Drucksensor

Die Sensoren sind strategisch am oberen Rand hinter dem Logo auf der Vorderseite platziert, isoliert vom Rest der Platine, um Temperatureinflüsse durch andere Komponenten zu minimieren.

Ergänzt wird die Hardware durch einen BQ32000-Echtzeituhr-Chip, einen FXLS8974CF-Beschleunigungssensor zur Lageerkennung und einen BQ25601-Batterieladeregler. Das 2,9-Zoll-E-Paper-Display mit 296 × 128 Pixeln zeigt die Messdaten energiesparend an und unterstützt partielle Updates für einfache Animationen.

Intuitive Bedienung und Gamification

Bemerkenswert ist die durchdachte Benutzeroberfläche. Eine kapazitive Touchleiste mit sieben Berührungspunkten, gesteuert von einem CY8CMBR3108-Controller, ergänzt sechs taktile Tasten. Die Latenz des E-Paper-Displays wird durch die Touchleiste geschickt kaschiert.

Die Hauptansicht zeigt Professor Robin in seinem Labor. Diese führt Nutzer durch das Gerät und gibt gelegentlich Kommentare zur aktuellen Luftqualität ab. Die Bedienung erfolgt intuitiv: Mit den Pfeiltasten können aktuelle Sensorwerte durchgeblättert werden, während das Gerätemenü über den Computer im Zentrum des Bildschirms erreichbar ist.

Ausprobieren kann man das Gerät interaktiv im Browser: Hier läuft ein Firmware-Simulator, der es ermöglicht, die Benutzeroberfläche zu testen, ohne das physische Gerät zu besitzen. Auch nutzbar für die Firmware-Entwicklung.

Das Air Lab kann Mehrtages-Messungen durchführen und alle Daten auf dem Gerät speichern – ideal für präzise Luftqualitätsmessungen zu Hause, im Büro oder unterwegs. Im flüchtigen Speicher finden bis zu 6 Stunden Daten Platz, der dauerhafte 8-MB-Speicher reicht für etwa 90 Tage.

Der Präzisionsmodus erlaubt die detaillierte Analyse gespeicherter Daten direkt auf dem Gerät. Nutzer können durch alle erfassten Messwerte scrollen und sich Zeit sowie Sensorwert an der Cursor-Position anzeigen lassen. Alle Messungen lassen sich als CSV-Dateien exportieren – einfach per USB-C als Flash-Laufwerk verbinden.

Erweiterbar und offen

Für Maker besonders interessant sind die Erweiterungsmöglichkeiten: An der Rückseite befinden sich ein Debug-Port für Standard-ESP32-Programmer, sowie ein Erweiterungsport mit I²C-Bus, Systemspannungen und zwei freien GPIO-Pins. So können zusätzliche Sensoren wie der Sensirion SEN55 Feinstaub-Sensor angeschlossen werden, ohne das Gerät öffnen zu müssen.

Die Firmware wird unter Open-Source-Lizenz auf GitHub veröffentlicht. Entwickler können sie nach Belieben anpassen oder mit der umfangreichen Board-Support-Bibliothek für esp-idf eigene Firmware schreiben. Networked Artifacts plant weiterhin, die Hardware unter MIT- oder Apache-Lizenz zu veröffentlichen.

Der integrierte 1500-mAh-LiPo-Akku ermöglicht im Passivmodus eine Laufzeit von etwa 21 Tagen bei 3 mA Stromaufnahme, im Aufnahmemodus rund 7,5 Tage bei 8 mA. Das Laden erfolgt über USB-C. Im hochkant aufgestellten Zustand wechselt das Display automatisch in ein Hochformat-Layout.

Smart-Home-Integration

Das Air Lab unterstützt Wi-Fi und Bluetooth LE für die Integration in bestehende Smart-Home-Systeme. Über einen MQTT-Client können Echtzeit-Luftqualitätsdaten an Home Assistant oder andere Systeme gesendet werden. Die Konfiguration erfolgt komfortabel über das browserbasierte Air Lab Studio.

Das Gerät unterstützt mehrere Sprachen, darunter Englisch, Deutsch und Spanisch. Ein Alarm-Modus kann aktiviert werden, um bei hohen CO₂-Werten per LED oder Buzzer zu warnen.

Mit dem Air Lab haben die Entwickler von Networked Artifacts ein durchdachtes Gerät geschaffen, das professionelle Luftqualitätsmessung mit Maker-freundlicher Offenheit verbindet. Die Kombination aus hochwertigen Sensoren, intuitivem E-Paper-Interface und umfangreichen Erweiterungsmöglichkeiten macht das Gerät sowohl für Einsteiger als auch für fortgeschrittene Maker interessant. Die vollständig offene Hard- und Software ermöglicht unzählige Anpassungen und Experimente – ganz im Sinne der Maker-Community. Das Gerät ist nicht billig, aber eine gute Investition, wenn man es genau wissen und flexibel bleiben möchte.

(caw)