DIY CO₂-Sensor selber bauen: Luftqualität mit ESPHome und Home Assistant messen

Ich habe mir letzte Woche einen CO₂-Sensor gebaut und einfach mal ins Studio gestellt. Ganz ohne große Erwartungen – eher so nach dem Motto: „Mal schauen, ob das Ding überhaupt was taugt.“

Und ich war ehrlich schockiert.

Nach einer Stunde Aufnahme mit geschlossener Tür war ich bei über 2000 ppm. Und das Krasse: Ich hab’s nicht gemerkt. Kein Alarm im Kopf, kein „Oh, hier ist aber dicke Luft“-Gefühl. Einfach ganz normal weiter gearbeitet.

Wenn du also im Homeoffice sitzt, im Schlafzimmer ausruhst oder du (so wie ich) regelmäßig in einem geschlossenen Raum arbeitest – dann ist das Thema CO₂ ziemlich sicher relevanter, als du denkst. In diesem Artikel zeige ich dir, wie du dir einen echten CO₂-Sensor selbst baust – ohne Cloud, unter 40 €, mit Display, Status-LED und direkt live in Home Assistant.

Und ja: mit einem Gehäuse, das man auch ins Wohnzimmer stellen kann.

Hier gehts zum ganzen Video:

https://youtu.be/s1seRBvoHVo

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Warum CO₂ in Innenräumen ein echtes Problem ist

CO₂ wird oft unterschätzt, weil es nicht „stinkt“ und nicht wie Rauch sichtbar ist. Aber es hat messbare Auswirkungen – und zwar nicht erst bei 5000 ppm. Ich habe dazu recherchiert, was das Umweltbundesamt als Orientierung empfiehlt, und daraus kann man grob diese Bereiche ableiten:

• unter 1000 ppm: alles im grünen Bereich
• 1000 bis 2000 ppm: wird kritisch, „muffig fürs Gehirn“
• über 2000 ppm: inakzeptabel

Und jetzt kommt der Punkt, der mich wirklich abgeholt hat:

Ab etwa 1000 ppm sind schon rund 20 % der Menschen unzufrieden mit der Luft. Ab 1500 ppm zeigen Studien vermehrt Symptome wie:

• Kopfschmerzen
• Müdigkeit
• Schwindel
• Konzentrationsschwäche

Und es gibt sogar eine dänische Studie, die gezeigt hat: Schüler schneiden 8–14 % besser ab, wenn der CO₂-Wert von 1300 auf 900 ppm gesenkt wird.

8 bis 14 Prozent – nur durch bessere Luft.
Nicht durch „mehr Motivation“, nicht durch „bessere Schule“. Einfach nur: bessere Luft.

Wenn du im Homeoffice arbeitest, kannst du dir ziemlich genau vorstellen, was das in Sachen Fokus, Output und Energie bedeutet.

Hier ist die Quelle https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/pdfs/kohlendioxid_2008.pdf

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Warum viele günstige „CO₂-Sensoren“ eigentlich Elektroschrott sind

Nach meinem Studio-Schock hab ich mir angeschaut, was man so als „CO₂-Sensor“ bei Amazon, AliExpress & Co. bekommt.

Und ich sag’s dir direkt: Ein Großteil davon misst kein CO₂.

Ich hatte hier so ein typisches Gerät:

• günstig
• Display
• Akku
• macht einen seriösen Eindruck

Dann hab ich aus Spaß Whiteboard-Reiniger draufgesprüht – und der angezeigte CO₂-Wert ist brutal nach oben geschossen. 3000… 3400… und das Ding fängt an zu piepsen wie ein Rauchmelder.

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Natürlich hatte ich in dem Moment nicht plötzlich 3093 ppm CO₂ im Studio.
Das Gerät reagiert einfach auf irgendwas – aber nicht auf CO₂.

Was da passiert: Viele dieser Billiggeräte haben nur einen sogenannten VOC-Sensor (Volatile Organic Compounds). Der misst flüchtige organische Stoffe, also z. B. Dämpfe von Reinigern, Parfum, Lösungsmitteln – und schätzt daraus irgendeinen „CO₂-Äquivalent“-Wert.

Das Problem: Diese Schätzung kann komplett daneben liegen.

Und wenn du dich auf falsche Werte verlässt, ist das nicht nur nutzlos – es ist gefährlich, weil du denkst „alles gut“, obwohl die Luft eigentlich mies ist.

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Wie ein echter CO₂-Sensor funktioniert: NDIR kurz und verständlich

Ein echter CO₂-Sensor arbeitet meist mit NDIR:

NDIR = Non-Dispersive Infrared

Das Prinzip ist ziemlich cool:

• CO₂ absorbiert Infrarotlicht bei einer bestimmten Wellenlänge.
• Ein IR-Emitter strahlt durch eine Messkammer und trifft das CO₂ das gibt eine akustische Wellen ab
• Ein Mikrofon misst, wie viel akustische Wellen ankommen, und kann somit direkt ermitteln, wie viel CO₂ in der Messkammer ist.

Das ist eine echte Messung. Kein „Riechen“, kein „Schätzen“, kein „Hochrechnen“.

Und genau deshalb kosten gute Sensoren normalerweise mehr.

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Der Sensor für dieses Projekt: Sensirion SCD41

In meinem DIY-Projekt nutze ich den Sensirion SCD41.

Warum ausgerechnet der?

• echte CO₂-Messung (NDIR)
• sehr gute Genauigkeit
• Selbstkalibrierung möglich
• gute Verfügbarkeit
• perfekt für DIY + ESPHome

Laut Hersteller erkennt man, dass es kein Fake-Sensor ist daran , dass z. B. eine Laser-Markierung am Gehäuse ist – und später im Code eine auslesbare Seriennummer.

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CO₂ live in Home Assistant (ohne Cloud)

Das Ziel ist ein CO₂-Monitor, der:

• CO₂, Temperatur und Luftfeuchtigkeit misst
• ein Display hat
• eine NeoPixel-Status-LED hat (Ampel-Logik)
• lokal läuft, ohne Cloud-Zwang
• per ESPHome sauber in Home Assistant integriert ist
• optisch so aussieht, dass er nicht in der Schublade verschwindet

Und ja: Das Ganze kostet am Ende ungefähr so viel wie ein Abendessen zu zweit – nur dass du danach dauerhaft bessere Luft hast.

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Hardware: Diese Komponenten brauchst du

Hier ist die Stückliste aus dem Projekt:

• ESP32-C3 Super Mini (kleines Board, wenig Platzbedarf) *
• Sensirion SCD41 (CO₂-Sensor, I²C) *
• kleines OLED Display (I²C, monochrom) *
• NeoPixel LED (WS2812 o. ä., 1 Datenpin) *
• Kabel / Dupont / Lötzubehör
• optional: Y-Kabel bzw. I²C-Verteiler (geht auch sauber per Löten)
• Gehäuse gibt es in der Macherwerkstatt (monatliche Live Calls und 3D Druck Bibliothek) oder in dem ESPHome Meisterkurs

• Mit * sind Affilaite Links kosten dich keinen Cent mehr aber ich erhalte eine kleine Provision. Danke!

Warum ESP32-C3 Super Mini?
Weil ich es kompakt wollte. Aber wichtig: Das Board hat eine kleinere Antenne als große ESP32-Boards – dein WLAN-Empfang kann dadurch schlechter sein. Wenn du eine schwierige Funkumgebung hast, nimm lieber ein Board mit besserer Antenne.

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Verkabelung: I²C ist dein bester Freund

Dann ein wenig Löten um Sensor und Display, Stromversorgung mit dem ESP32 zu verbinden, das alles funktioniert über I²C also brauchst du nur:

• SDA
• SCL
• VCC
• GND

Und dann noch:

• NeoPixel Datenpin (z. B. GPIO3 oder ein anderer freier Pin)
• plus 5V / GND für die LED

Damit kommst du mit sehr wenigen Leitungen aus – perfekt für kompakte Builds.

Flashen und typische Stolperfallen

Ein paar Learnings aus dem Projekt, die dir Zeit sparen:

• Nimm ein USB-Kabel, das Daten kann (nicht nur Laden!)
• über web.esphome.io verbinden und das Gerät auswählen und auf Install klicken
• Wenn Flashen zickt:
  • Boot-Taste drücken / halten
  • kurz Reset / Flash
  • wieder verbinden
• Bei NeoPixel:
  • Polung prüfen
  • richtiger GPIO
  • in YAML stimmt der Pin?

Und ganz wichtig: Der SCD41 braucht manchmal nach dem Start kurz, bis er stabile Werte liefert – gib ihm 30–60 Sekunden.

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ESPHome: Das YAML-Grundgerüst

Jetzt wird’s technisch – aber keine Sorge: Du musst kein Programmierer sein. ESPHome ist genau dafür gebaut, dass man Sensoren sauber konfigurieren kann. In meinem ESP Home Meisterkurs erklärte ich Schritt für Schritt, wie du ohne Programmierkenntnisse dein Smart Home inklusive Flashen und YAML meisterst. Mit vielen interessanten Projekten zum nachbauen.

Ein typisches Setup sieht so aus (Pins ggf. an dein Board anpassen):

Hier findest du den aktuellen Code:

https://github.com/thealkly/co2-esphome-sensor/blob/main/co2_ampel_scd41.yaml

Ampel-Logik: Grün, Gelb, Rot – automatisch nach CO₂-Wert

Jetzt machen wir das Ganze „familientauglich“: Eine LED, die sofort zeigt, ob Lüften angesagt ist. Damit bekommst du:

• Grün: unter 800 ppm
• Gelb: 800-999 ppm
• Orange: 1000–1399 ppm
• Rot: über 1400 ppm

Du kannst die Schwellen natürlich anpassen.

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Display: Werte sichtbar machen, ohne App zu öffnen

Ein Display macht das Ganze nochmal „wertiger“. Du siehst sofort:

• CO₂ ppm
• Temperatur
• Luftfeuchtigkeit
• ggf. Status-Text („OK“, „Lüften“, „Kritisch“)

Wenn du in den Logs komische Werte siehst oder das Display heiß wird: sofort abziehen und Verkabelung checken. – Klassiker: VCC und GND vertauscht. Passiert jedem Mal.

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Home Assistant Integration: „Geräte & Dienste“ und fertig

Das ist der schönste Teil:

1. Home Assistant → Einstellungen
2. Geräte & Dienste
3. ESPHome findet dein neues Gerät meist automatisch
4. hinzufügen
5. du bekommst Entitäten für:
   • CO₂
   • Temperatur
   • Luftfeuchtigkeit
   • LED (als Light)

Ab dann kannst du:

• Dashboard Karten bauen
• Historie ansehen
• Automationen erstellen (z. B. Push-Nachricht ab 1600 ppm)

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Gehäuse: Warum das Design bei CO₂-Sensoren wichtiger ist als du denkst

Ein CO₂-Sensor ist nicht einfach „Elektronik in eine Box werfen“.

Wichtig ist:

• Luft muss durchströmen können
• der Sensor braucht Schutz vor Staub
• Wärme vom ESP kann Messwerte verfälschen
• kompakt, aber nicht „zugestopft“

Im Projekt habe ich deshalb:

• unten eine Sensor-Kammer mit genug Luftvolumen
• eine kleine Trennplatte gegen ESP-Abwärme
• oben Platz für LED / Display
• insgesamt ein Design, das im Wohnzimmer stehen darf

Das ist übrigens ein Punkt, den viele unterschätzen: Der beste Sensor bringt dir nichts, wenn du ihn in ein schlechtes Gehäuse packst.

Gehäuse gibt es in der Macherwerkstatt (monatliche Live Calls und 3D Druck Bibliothek) oder in dem ESPHome Meisterkurs

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Erweiterungen: CO₂ + Präsenz = richtig smart

Das Projekt kam ja aus der Community-Idee: CO₂-Sensor mit Präsenzmelder kombinieren.

Damit kannst du z. B.:

• CO₂ nur dann „hart bewerten“, wenn wirklich jemand im Raum ist
• automatische Lüftung triggern, wenn Raum belegt + CO₂ steigt
• „Schlafzimmer-Check“ machen, wenn nachts CO₂ dauerhaft hoch ist

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Dein nächster Schritt

Wenn du dir diesen CO₂-Sensor nachbauen willst, dann mach es so:

👉 Wenn du nicht nur dieses eine Projekt nachbauen, sondern ESPHome von Grund auf verstehen willst, dann ist mein
ESPHome Meisterkurs – Lokale Hardware-Schmiede spannend für dich.

Dort zeige ich dir Schritt für Schritt, wie du eigene, stabile ESPHome-Geräte baust – von der Board-Auswahl über YAML bis zum fertigen Sensor im Home Assistant.

Hier findest du alle Infos

• Starte notfalls erstmal auf dem Breadboard
• bring CO₂ / Temp / Feuchte in Home Assistant
• bau dann Display und Status-LED dazu
• und wenn du willst: pack das Ganze in ein sauberes Gehäuse

Fazit:

Was ich aus dem Projekt mitnehme:

• CO₂ ist ein echter Performance-Killer im Alltag
• günstige „CO₂-Sensoren“ sind oft nur Schätzeisen
• mit einem echten NDIR-Sensor wie dem SCD41 bekommst du verlässliche Daten
• ESPHome + Home Assistant machen die Integration lächerlich einfach
• und das Ganze kostet keine 40 €

Für mich ist das genau die Art Smart-Home-Projekt, die Sinn macht:
nicht „Gadget“, sondern messbarer Nutzen.

Und ich sag’s dir ehrlich: Seit ich das Ding im Studio habe, lüfte ich anders. Nicht nach Gefühl, sondern nach Daten.

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