Komponenten
Wie ist der Climate Cube aufgebaut und aus welchen Komponenten besteht dieser?
Der Climate Cube ist so konzipiert, dass er nicht nur präzise Raumklimadaten erfassen kann, sondern auch für Lernende einfach nachzubauen ist. Im Mittelpunkt steht eine eigens entwickelte Platine, auf der alle wesentlichen Komponenten verbaut sind: ein ESP32-Mikrocontroller, ein Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor, ein CO₂-Sensor – und zusätzlich ein Bewegungssensor, der erkennt, ob sich Personen im Raum aufhalten. Die Verbindung erfolgt über steckbare Through-Hole-Konnektoren, wodurch sich einzelne Bauteile bei Bedarf schnell austauschen lassen – ideal für Schulprojekte, bei denen auch mal etwas kaputtgehen darf.
Besonderes Augenmerk wurde auf die Platzierung der Sensoren gelegt. In früheren Versionen kam es zu verfälschten Temperaturwerten, da der CO₂-Sensor beim Betrieb Wärme abstrahlte, die den Temperatursensor beeinflusste. Dieses Problem wurde clever gelöst: Der Temperatursensor wurde auf der Platine weiter entfernt platziert, und eine Trennwand im Gehäuseinneren sorgt dafür, dass sich die Hitze nicht unkontrolliert ausbreiten kann. Zusätzlich sind Lötpads für einen kleinen Lüfter vorgesehen, der bei Bedarf einfach nachgerüstet werden kann.
Die gemessenen Werte – Temperatur, CO₂, Luftfeuchtigkeit und Bewegung – werden über ein stromsparendes E-Paper-Display angezeigt, das auf der Oberseite des Cubes eingebaut ist. Dieses zeigt nach dem Start zunächst eine Begrüßung, bevor es alle 30 Sekunden automatisch die aktuellen Messdaten aktualisiert. Die Anzeige funktioniert ohne Hintergrundbeleuchtung und ist besonders gut ablesbar – auch bei starkem Umgebungslicht.
Das Gehäuse des Climate Cubes wurde komplett neu gestaltet und besteht aus sieben Teilen, die im 3D-Druck hergestellt wurden: vier Seitenwände, eine Bodenplatte, ein Deckel mit Displayausschnitt sowie eine innere Trennwand. Alle Teile lassen sich einfach zusammenstecken oder verschrauben. Die Abmessungen wurden so gewählt, dass alle Komponenten präzise passen, aber bei Bedarf jederzeit zugänglich bleiben.
Der gesamte Aufbau ist dadurch modular, wartungsfreundlich und kostengünstig. Wer möchte, kann den Climate Cube nicht nur nachbauen, sondern auch weiterentwickeln – zum Beispiel durch zusätzliche Sensoren, ein größeres Display oder eine andere Form des Gehäuses.
Damit du direkt loslegen kannst, findest du im nächsten Abschnitt alle benötigten Bauteile in einer praktischen Materialliste. Relevant für den Aufbau des Cubes sind hierbei nur die Bauteile unter der Überschrift "Cube". Kleinstmaterialien wie Schrauben werden zusätzlich benötigt.
Alle elektrischen Bauteile können natürlich einfach auf einem Breadboard zusammengesteckt werden. Als dauerhafte Lösung für unser Projekt haben wir allerdings eine Platine entwickelt. Diese bietet eine bessere dauerhafte elektrische Verbindung. Die Platine ist wie ein Breadboard konzipiert, sodass nur Stiftleisten in die vorgesehenen Bauteilplatzhalter eingelötet werden müssen. So ist sie nach wie vor modular austauschbar, um defekte Sensoren oder den Mikrocontroller leicht wechseln zu können. Die Platine hat das folgende Design.
Die Platine kann bei diversen Herstellern bestellt werden. Die hierfür benötigte Gerber Datei kann hier als ZIP heruntergeladen werden.
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