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O2-Sensor

Arbeiten mit einem Sauerstoffsensor. Dieser Sensor ermöglicht es uns, die Sauerstoffkonzentration in der zu messenden Umgebung zu messen. Der Sensor ist werkseitig kalibriert und muss nicht wie andere Sensoren kalibriert werden. Dieser Sensor eignet sich für einfache Projekte und Aufgaben in der Schule oder im Labor. Wir können den Sensor mithilfe unserer MB2-Erweiterungskarte und den mitgelieferten Kabeln einfach an den Microbit anschließen.

Beschreibung

Mit dem Sensor können Sie beispielsweise die Luftqualität und die Sauerstoffkonzentration bei Experimenten messen oder die Sauerstoffkonzentration beim Abdecken einer Kerze in einem Behälter messen. Dank der Dupont-Kabel können Sie ihn einfach über die MB2-Erweiterungskarte mit dem micro:bit verbinden und in der MakeCode-Umgebung verwenden.

Spezifika

Erkanntes Gas: Sauerstoff (O2)
Messbereich: 0~25 %Vol
Betriebsspannung: 3.3 ~ 5.5 V Gleichstrom
Arbeitsstrom: M 5mA
Ausgangssignal: I2C, UART (0~3 V)
Betriebstemperatur: -20 ~ 50 ℃
Arbeitsfeuchtigkeit: 15–90 % relative Luftfeuchtigkeit (keine Wasserkondensation während der Messung)
Lebensdauer: >2 Jahre

Verbindung

O2-Sensor – micro:bit

Blaues Kabel: Verbinden Sie den Sensorsignalausgang mit Pin P0 auf dem micro:bit.
Grünes Kabel: Verbinden Sie den Sensorsignalausgang mit Pin P1 auf dem micro:bit.

Rotes Kabel: Schließen Sie das Stromkabel an den weißen Streifen an. Der Sensor benötigt für den ordnungsgemäßen Betrieb 3,3 V.
Schwarzes Kabel: Verbinden Sie die Masse (GND) mit GND.

LCD-Anzeige – micro:bit

VCC: Schließen Sie den 3V3-Ausgang des micro:bit an – er versorgt das Display mit Strom.
Masse: Verbinden Sie es mit dem Erdungsstift des Micro:bit (GND).
SCL: Verbinden Sie sich mit dem SCL-Pin des micro:bit – dies ist das Taktsignal für die Kommunikation über den I2C-Bus.
SDA: Verbinden Sie sich mit dem SDA-Pin des Micro:Bit – er wird verwendet, um Daten zwischen dem Micro:Bit und dem Display zu übertragen.

Stellen Sie immer sicher, dass der micro:bit von der Stromversorgung getrennt ist, bevor Sie ein Gerät anschließen, um eine Beschädigung der Elektronik zu vermeiden.

Programm

Anzeige der Messgröße auf dem LCD-Display

Nach der korrekten Programmierung erscheint der Messwert des O2-Sensors auf dem Display.

Im Programm verwenden wir die I2C-Schnittstelle, um mit dem Sensor zu kommunizieren
Der korrekte Messwert wird nach erfolgreichem Auslesen des Sensors in der Variable Con2 gespeichert. Mit dieser Variable können wir weiterarbeiten
Die Sauerstoffkonzentration wird auf dem angeschlossenen LCD-Display angezeigt und gleichzeitig über die serielle Schnittstelle an den PC gesendet. Mit einer geeigneten Anwendung können diese Daten angezeigt werden.
Im Programm besteht die Möglichkeit, die Anzeige zu verändern, beispielsweise durch ein LED-Anzeigesegment oder ein anderes Anzeigeelement, das uns die Anzeige der Messgröße ermöglicht.

Aufgaben

Aufgabe 1: Vergleich der O₂-Konzentration in verschiedenen Umgebungen (Luft)

Messen Sie O₂ an 3–5 Stellen: draußen, im Klassenzimmer, am Fenster, in einer Plastiktüte nach einigen Atemzügen (kurz!) oder in einem geschlossenen Behälter mit brennende Teelichtkerze (optional, nur unter Aufsicht eines Erwachsenen) Notieren Sie die Werte und ordnen Sie sie vom höchsten zum niedrigsten.

Fragen zum Nachdenken:

Wo war die Konzentration am höchsten und warum?
Welchen Einfluss haben Belüftung, das Vorhandensein von Pflanzen oder eine Kerzenflamme darauf? (Eine Flamme verbraucht Sauerstoff.)
Wie schnell verändert sich O₂ in geschlossen Raum versus offen?

Aufgabe 2: Einfluss der Atmung auf die O₂-Konzentration in einem geschlossenen Raum

Legen Sie den O₂-Sensor in einen verschließbaren Behälter (z. B. eine Plastikbox oder ein größeres Glas). Verschließen Sie den Behälter kurz und atmen Sie mehrmals vorsichtig (ohne die Luft lange anzuhalten) in den Raum aus. Beobachten Sie die Veränderung der Sauerstoffkonzentration und öffnen Sie dann den Behälter.

Aufgabe:

Die O₂-Werte sollten vor dem Ausatmen, nach dem Ausatmen und nach dem Öffnen des Behälters aufgezeichnet werden.
Erstellen Sie ein einfaches Diagramm der Konzentration im Zeitverlauf.

Fragen zum Nachdenken:

Wie schnell nimmt die O₂-Konzentration während der Atmung ab?
Wie schnell kehrt es nach dem Öffnen des Behälters in seinen ursprünglichen Zustand zurück?
Warum ist es wichtig, Räume zu lüften, in denen sich viele Menschen aufhalten?

Aufgabe 3: Langzeitüberwachung der O₂-Konzentration im Klassenzimmer

Platzieren Sie einen O₂-Sensor im Klassenzimmer und messen Sie die Konzentration während des Unterrichts (z. B. minütlich). Vergleichen Sie idealerweise die Werte vor, während und nach dem Lüften des Unterrichts.