Air Surfer: Monitor de Qualidade do Ar DIY com Arduino Mega 2560

Componentes e Materiais

• Arduino Mega 2560 — 1 unid.
• Display TFT 3,2" 480×320 (shield para Mega) — 1 unid.
• Sensor CO₂ MH-Z19 (UART/PWM) — 1 unid.
• Sensor temperatura/umidade Si7021 (HTU21D) I²C — 1 unid.
• Sensor temperatura externo DS18B20 (cápsula inox) — 1 unid.
• Módulo RTC DS1307 I²C — 1 unid.
• Regulador ajustável LM2596 (DC-DC) — 1 unid.
• Conector aviador GX12 3 pinos (para sensor externo) — 1 unid.
• 3 LEDs (verde, laranja, vermelho) para nível de CO₂
• 3 botões inox com LED (ajuste hora/min, cor texto)
• Fotoresistor (LDR) para brilho automático dos LEDs
• Conector DC jack, fonte 12V, fios, compensado 3 mm, tinta acrílica

Aplicativos

• Arduino IDE

Sobre o Projeto

Como engenheiro civil, sei a importância de uma boa ventilação. Comprei um medidor de CO₂ comercial, mas queria mais parâmetros (umidade, temperatura interna/externa, horário). Dispositivos completos eram caros, então construí o meu próprio — o Air Surfer.

Base: Arduino Mega + TFT 3,2"

Escolhi o Mega 2560 pelo número de pinos e o shield TFT 3,2" que encaixa direto, sem fiação complexa. O display barato (AliExpress) apresentou pontos brancos e cores invertidas com o tempo; contornei ajustando cores no código e fazendo screen refresh à meia-noite e ao meio-dia.

Sensores

MH-Z19 (CO₂)

O mais caro (≈US$ 20), mas confiável, com auto-calibração (400 ppm = ar externo). Comunicação via UART (Serial3 do Mega). Levou 24 h para calibrar.

Si7021 / HTU21D (Temp/Umidade interna)

I²C (pinos 20/21 do Mega). Precisão industrial, sem problemas.

DS18B20 (Temp. externa)

Sonda em cápsula inox, protocolo 1-Wire (pino 9). Requer resistor 4,7 kΩ de pull-up.

RTC DS1307

I²C, mantém data/hora mesmo sem alimentação (bateria CR2032).

Indicação Visual

• CO₂: Verde (400–800 ppm), Laranja (800–1200), Vermelho (>1200)
• Umidade: Verde (30–50%), Amarelo (20–30% ou 50–60%), Vermelho (>60% ou <20%)
• Temp. interna: Verde (20–27 °C), Amarelo (fora)
• Temp. externa: Verde (≥10 °C), Amarelo (<10 °C)

Alimentação

Fontes de 19V/15V disponíveis → LM2596 ajustado para 7 V (mínimo recomendado para o Mega). Arduino aquecia muito a 12 V. Conector DC na base da caixa.

Caixa

Sem impressora 3D, testei argila polimérica (não deu certo) e compensado 6 mm (difícil de cortar). A versão final em compensado 3 mm cortado com estilete e lixa, pintado com tinta acrílica, ficou leve e bonita.

Custo Total (aprox.)

Item	USD	RUB
Arduino Mega 2560	8,27	480
Display TFT 3,2"	8,00	400
RTC DS1307	0,55	32
MH-Z19 CO₂	20,00	1160
Si7021	2,00	118
DS18B20 cápsula	1,14	66
Fotoresistor (50 un)	1,00	65
LEDs (100 un)	0,67	39
Botões inox (3)	5,07	294
Conector aviador GX12	1,17	68
DC jack (10 un)	1,25	73
LM2596	0,69	40
Fonte 12V	2,14	120
Fios	1,78	100
Compensado 3 mm	1,78	100
Total	55,51	3155

Código Principal (resumo)

Bibliotecas: Wire.h, RTClib.h, SoftwareSerial.h, SparkFunHTU21D.h, OneWire.h, DallasTemperature.h, UTFT.h.

Funções-chave:

• co2() — lê MH-Z19 via UART (comando 0xFF 0x01 0x86...), valida CRC.
• th() — lê Si7021 (I²C) e DS18B20 (1-Wire).
• photosensor() — ajusta brilho dos LEDs via LDR (pino A12).
• dateandtime() — ajuste de hora/minuto via botões (pinos 2,3).
• drawmain() — desenha tela com fonte Ubuntu, cores configuráveis (botão pino 4).
• lamps() — acende LEDs de status conforme limites.
• screenreset() — limpa tela à 0h e 12h para corrigir artefatos do display.

// Trecho principal do loop
void loop() {
  co2();
  photosensor();
  dateandtime();
  th();
  if (digitalRead(4) == LOW) { tcolor++; if (tcolor >= 13) tcolor = 0; }
  drawmain();
  lamps();
  screenreset();
}

Esquemático