RuuviTag verfügt über den Umweltsensor BME280 von Bosch. Die Sensoren werden werkseitig kalibriert und bieten eine beeindruckende absolute Genauigkeitsspezifikation:
- Temperatur ±0,5 °C (Auflösung 0,01 °C)
- Druck ±1 hPa (Auflösung 0,01 hPa)
- Luftfeuchtigkeit ±3 % RH (Auflösung 0,5 %, kann mit Firmware erhöht werden)
Die meisten Fragen, die wir zu Sensoren erhalten, betreffen die Luftfeuchtigkeit. Schauen wir uns den Luftfeuchtigkeitssensor genauer an.
Zunächst einmal meldet der Luftfeuchtigkeitssensor die relative Luftfeuchtigkeit und misst die Bedingungen innerhalb des RuuviTag-Gehäuses.
Dies führt zu einigen überraschenden Phänomenen: Wenn man beispielsweise den RuuviTag in eine dampfende, heiße Sauna bringt, sinkt die relative Luftfeuchtigkeit tatsächlich. Dies liegt daran, dass die absolute Luftfeuchtigkeit Zeit braucht, um durch den atmungsaktiven Gore-Aufkleber zu gelangen, während die Temperatur viel schneller übertragen wird. Weniger dramatische, aber ähnliche Ergebnisse sind bei fast jedem Schnelltest mit RuuviTags zu beobachten.
Wir haben mit den Experten von Sensorcell über die Messung der Luftfeuchtigkeit gesprochen, und sie gaben uns freundlicherweise einen Profi-Tipp zur Schaffung einer stabilen Testumgebung. Gesättigte Salzlösungen neigen dazu, sich auf eine bestimmte, stabile relative Luftfeuchtigkeit einzustellen. Diese Bedingungen lassen sich zu Hause leicht nachstellen: Gib einfach etwas reines Wasser und viel reines Salz (ohne Jodzusatz) in einen luftdichten Behälter. Die NaCl-Lösung sollte bei Raumtemperatur ein Gleichgewicht von 75 … 76 % RH erreichen.
Um die Testbedingungen zu überprüfen, verwendeten wir Sensoren von Testo als Referenz. Es ist erwähnenswert, dass die Testo-Sensoren ähnliche oder schlechtere Genauigkeitsspezifikationen als der Bosch BME280 aufwiesen: ± 3 % RH und ± 3 hPa Luftdruck.
Nach zwei Tagen Wartezeit hatte sich die RH stabilisiert und blieb wie erwartet bei etwa 75 %. Es war Zeit, einige Messungen mit RuuviTags durchzuführen. Die Teile 1 und 2 sind Standard-RuuviTags, der Schaumstoff, der die Batterie festhielt, wurde bei 3 und 4 entfernt. Die Teile 5 und 6 waren ohne Abdeckung offen.
Die Tags befanden sich im RAW-Modus, und die Daten wurden mit dem Scrin’s InfluxDB-Code und einem Raspberry Pi 3 protokolliert. Die Tags wurden in den Behälter gelegt und die Ausgabe protokolliert. Wir können sehen, dass sich die Tags innerhalb von 3 Tagen innerhalb der versprochenen Genauigkeit einpendelten.
Die Tags ohne Abdeckung pendelten sich schnell, innerhalb einer Minute, auf neue Werte ein. Tags in Gehäusen brauchen länger, um neue Werte zu erreichen. Wenn die erste Messung der Tags 1 und 2 einen Wert erreichte, der innerhalb von etwa 6 Stunden etwas niedriger war als bei 5 und 6. Merkwürdigerweise waren die Tags 3 und 4 – die keinen Schaumstoff hatten – langsamer, um die Tags 5 und 6 zu erreichen, und brauchten fast 16 Stunden, um den endgültigen Unterschied zu erreichen.
Die geringere Luftfeuchtigkeit bei den Tags 1 … 4 wird wahrscheinlich durch den osmotischen Widerstand des Gore-Aufklebers selbst verursacht. Eine Kalibrierung gegen den Widerstand kann jedoch nicht einfach durch Hinzufügen einer Konstante oder eines Faktors zur Messung erfolgen. Um den Widerstand des Aufklebers zu kompensieren, müssten wir die tatsächliche Luftfeuchtigkeit außerhalb des Gehäuses kennen, und wenn wir die äußere Luftfeuchtigkeit kennen, wäre eine Kompensation überhaupt nicht erforderlich.
Dies ist jedoch kein richtiger Test für die Schrittantwortzeiten, da sich auch die Bedingungen im Behälter einpendeln müssen. Um die Ansprechzeit der Tags zu testen, kehren wir den Test um, indem wir die Raumluftfeuchtigkeit messen und die Tags aus der Box nehmen. Die Luftfeuchtigkeit in der Mitte der Tags betrug laut Testo-Messgerät 56 %.
Da die abgedeckten Tags lange brauchen, um genaue Luftfeuchtigkeitswerte zu erreichen, fragt sich der Leser vielleicht, ob man sich auf die Luftfeuchtigkeitsmessung verlassen kann. Machen wir noch ein Experiment, um das dynamische Verhalten der Tags zu untersuchen. Die Tags werden auf einen Wasserkocher mit kochendem Wasser darunter gelegt.
Auf dem 45-Minuten-Diagramm unten können wir leicht erkennen, wann der Wasserkocher eingeschaltet wurde, anhand des plötzlichen Anstiegs der Luftfeuchtigkeit. Selbst Tags in Gehäusen reagieren, auch wenn sie den tatsächlichen Wert nicht erreichen. Um 17:24 Uhr wurden die Tags auf Dampf gelegt, und wir können eine sofortige Reaktion auf Luftfeuchtigkeit und Temperatur sehen.
Um 17:32 Uhr liegen die Messwerte in der „Nähe“ der Endwerte. Wie in der Sauna können wir sehen, dass die Luftfeuchtigkeit im Dampfbad aufgrund der höheren Temperatur tatsächlich sinkt. Obwohl die Messungen nicht stabil sind, können wir die Änderung erkennen und innerhalb von 10 Minuten eine ziemlich gute Einschätzung der Umgebung erhalten.
Zusammenfassend lässt sich sagen:
- Die Genauigkeit des Luftfeuchtigkeitssensors wurde mit einem Referenzsensor und bekannter konstanter Luftfeuchtigkeit unter Verwendung einer gesättigten Salzlösung überprüft.
- Die Einschwingzeit betrug ungefähr eine Minute, wenn die Tags offen in der Luft waren, und bis zu 6 Stunden, wenn die Tags im Gehäuse waren.
- Die Tags pendeln sich viel schneller, innerhalb von 10–20 Minuten, in der „Nähe“ des Endwerts ein, selbst im Gehäuse.
- Das Entfernen des Schaumstoffs vom Tag verbessert weder die Genauigkeit der Luftfeuchtigkeit noch die Einschwingzeit.