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Update: V6.19 - Integraldosis für CO2-Ampel

EMPA: Die integrale CO2-Dosis bestimmt das Infektionsrisiko - der Selbstbauer erweitert seine Ampel

Update V6.19 der Plattform bringt neue Funktionen für die CO2-Ampel:

  • Neue Untersuchungen belegen einen signifikanten Zusammenhang zwischen der in einem bestimmten Zeitraum aufgenommen CO2-Dosis und dem Infektionsrisiko. Die Dosis berechnet sich aus dem Integral über die CO2-Belastung in der Atemluft. Schülerinnen und Schüler freuen sich über eine lebensnahe Anwendung der Integralrechnung. Ein neues Blöckchen macht das Update der Ampel kinderleicht. Das Integral startet mit Betreten des Raumes (Unterrichtsbeginn). Zu finden im Baukasten COVID. 
  • Der CO2-Sensor ist anfällig für Störungen z. B. durch Luftzug beim Lüften. Dies äußert sich durch einen verrauschten Messwert mit starken Schwankungen. Schülerinnen und Schüler (er)kennen die Mittelwertbildung um statistische Aussagen zu machen. Hier ermöglicht ein neues Blöckchen die Online-Glättung mittes EMA (Exponential Moving Average) und Wahl einer Zeitkonstante im Bereich mehrerer Sekunden. Zu finden im Baukasten Sensoren.
  • Update derBSEC-Lib von Bosch-Sensortec. Jetzt mit verbessertem Verhalten bei häufiger Lüftung.
  • Update der LMIC-Lib zum Upgrade auf The Things Stack V3.0 der TTN-Community. Der Frame Counter wird im RTC-RAM gesichert und fortlaufend hochgezählt. Verringert das Risiko eines Playback Angriffs auf die abp-Kommunikation. Zu finden im Baukasten LoRa.
  • Update der Arduino-IDE auf 8.19 (log4j-Bug).

Vorgehen:

  • Neuinstallation gemäß Schnellstart-Anleitung (vorher ggf. eigene Ardublock-Files oder Arduino-Sketche der alten Version sichern). Das aktuelle IoT-Ardublock (V6.0b) dindet sich hier auch einzeln zum herunterladen (die LMIC-, BSE-Bibliotheken und die Arduino-IDE müssen dann von Hand aktualisiert werden).

Klimakrise nicht vergessen: IoT-Klimawerkstatt

Untersuchungsergebnisse der EMPA
Untersuchungen der EMPA belegen eine Korrelation zwischen Dosis und Infektionsrisiko. Das Integral (und damit das Risiko) erhöht sich im Tagesverlauf auch in mittelgut gelüfteten Räumen.
Ardublock zur Berechnung des Integrals
Ein neues Blöckchen macht die numerische Berechnung der Dosis kinderleicht. Die Dosis ist die Fläche (das Integral, kummulative Summe) unter der CO2 Kurve. Hintergrund: Die Trapezformel erhöht die Genauigkeit bei der Berechnung.
Tiefpassfilter zur Glättung
Verrauschte Signale lassen sich durch einen Tiefpass glätten. Eine exponentiell gleitende Mittelwertbildung ermögicht die Anpassung des Glättungsfaktors auch bei variablen Abtastzeiten.
Ardublock Programm zur Glättung
Je nach Wahl der Zeitkonstante (Tau) wird das Signal unterschiedlich geglättet.
Ardublock für die LoRa-Kommunikation
Das Upgrade auf den TTS (The Things Stack V3) erfordert die Speicherung des Frame-Counters im RTC-RAM des Octopus. Nur so überlebt der Counter die energiesparende Deep-Sleep Phase des IoT-Knotens. Bei Power-Down verliert das RTC-RAM allerdings seinen Speicherinhalt. Eine Speicherung im non-volatilen EEPROM darf nicht zu häufg erfolgen, um die Lebensdauer des EEPROM nicht zu gefährden.
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