ランクル FJ のナビ画面に車内の CO2 を表示できるアプリを作ってみた

ランドクルーザー FJ の車内の CO2 濃度を測って、ナビ画面に出すようにしました。M5Stack の ATOMS3 Lite と CO2 センサーの SCD41 で測り、BLE で車載の Android ボックス Ottocast P3 Pro に送ります。BLE は Bluetooth Low Energy の略で、少ない電力で小さなデータをやり取りするための Bluetooth の規格です。Ottocast に入れた自作のアプリが、CO2・温度・湿度をナビ画面に表示します。

部品はマイコンとセンサーで約 8,200 円、ケースは 3D プリンタで作りました。ファームウェアとアプリは Claude Code と一緒に作っています。今は車に載せて使っていて、換気の目安として役に立っています。

作ったきっかけ

運転中の眠気やだるさが気になっていて、換気のタイミングを数値で知りたいと思ったのがきっかけです。CO2 を測る既製品もありますが、既製品ではなくナビ画面に出したかったのと、電子工作と AI を使った開発を試してみたかったので、自分で作ることにしました。

使ったもの

黒い革の上に並べた部品。左に丸い Ottocast の Android ボックス、中央の上に白い ATOMS3 Lite、その下に穴の並んだ SCD41 ユニット、右に 3D プリンタで作った黒いケースの本体とふた — 使ったもの。左から Ottocast P3 Pro、ATOMS3 Lite と SCD41 ユニット、自作のケース

部品	役割	値段
M5Stack ATOMS3 Lite	マイコン（ESP32-S3）。測った値を BLE で送る	約 1,200 円
M5Stack SCD41 ユニット	CO2・温度・湿度のセンサー	約 7,000 円
自作のケース	3D プリンタで作った	—
Ottocast P3 Pro	車載の Android ボックス。アプリを入れてナビ画面に表示する	—

ATOMS3 Lite と SCD41 ユニットは、どちらも AliExpress で買いました。

白い小さな四角いマイコン ATOMS3 Lite。手前に USB Type-C の端子と、下側に Grove の端子が見える

白い SCD41 ユニット。上面に通気の穴が並び、手前に赤い Grove の端子と「CO2L」の刻印がある

SCD41 ユニットは Grove ケーブルでつなぐだけです。

ATOMS3 Lite の裏側と SCD41 ユニットを、赤・黄・白・黒の線の Grove ケーブルでつないだところ — Grove ケーブル 1 本でつなぐだけ

ケースは 3D プリンタで作りました。上面に通気口を開けています。

3D プリンタで作った黒いケースに、ATOMS3 Lite と SCD41 ユニットを収めたところ。ふたは外してあり、Grove ケーブルが折りたたまれている

ふたを閉めた黒いケース。上面に縦長の通気口が 2 本あり、奥から USB ケーブルが出ている

車では、センターコンソールの USB の差し込み口から給電して置いています。

ランクル FJ のセンターコンソール。USB の差し込み口から編み込みのケーブルが出て、黒いケースに入れたセンサーが AUDIO のつまみの下に置いてある。右下に LAND CRUISER の刻印 — 車内に置いたセンサー。USB から給電している

しくみ

構成図。車内で、SCD41 ユニットが Grove（I2C）で ATOMS3 Lite につながり、ATOMS3 Lite が BLE で約 5 秒ごとに Ottocast P3 Pro に値を送る。ATOMS3 Lite は本体の LED を緑・黄・赤で点け、Ottocast のアプリは FJ のナビ画面に表示する。アプリは車の外の Open-Meteo から外気温と天気を取る — センサーからナビ画面までの流れ

ATOMS3 Lite は FJ-CO2 という名前で、周りに自分の存在を知らせる電波（BLE のアドバタイズ）を出しています。アプリがこれを見つけてつなぐと、SCD41 の測定周期に合わせて約 5 秒ごとに値を送ります。送る中身は 6 バイトだけで、CO2（ppm）、温度（×100）、湿度（×100）を並べています。

// 測定値を6バイト(リトルエンディアン)に詰めてNotifyする
static void publishMeasurement(uint16_t co2, float temperature, float humidity) {
  int16_t temp100 = (int16_t)lroundf(temperature * 100.0f);
  uint16_t hum100 = (uint16_t)lroundf(humidity * 100.0f);

  uint8_t payload[6];
  payload[0] = co2 & 0xFF;
  payload[1] = (co2 >> 8) & 0xFF;
  payload[2] = temp100 & 0xFF;
  payload[3] = (temp100 >> 8) & 0xFF;
  payload[4] = hum100 & 0xFF;
  payload[5] = (hum100 >> 8) & 0xFF;

  measurementChar->setValue(payload, sizeof(payload));
  if (deviceConnected) {
    measurementChar->notify();
  }
}

CO2 のレベルは 3 段階に分けて、本体の LED とアプリで同じしきい値を使っています。

999ppm まで: GOOD（緑）
1000〜1499ppm: CAUTION（黄）
1500ppm から: VENTILATE（赤。換気したほうがいい）

ファームウェアは PlatformIO と Arduino、アプリは Kotlin と Jetpack Compose で作りました。

部品が届く前にソフトを作った

部品が届く前に、BLE で送るデータの形を先に決めて、ファームウェアとアプリを作り、ビルドが通るところまで済ませました。センサーが無くても BLE を試せるように、400〜2000ppm を行ったり来たりする擬似の値を送る「ダミーセンサーモード」もファームウェアに用意しました。

届いてから Grove でつないで書き込むと、ピンの設定を変えないまま、そのまま動きました。最初に出た値は CO2 901ppm、27.15℃、63.34%RH です。

精度を確かめた

精度を確かめるため、手持ちの SwitchBot の CO2 センサー（SwitchBot Meter Pro CO2）と比べました。

SwitchBot と並べて一晩

ファームウェアに、Home Assistant へ 30 秒ごとに値を送るモードを足して、SwitchBot と履歴を比べました。8.5 時間・323 組の値で、CO2 の差は -68.9ppm（標準偏差 6.73）、相関は 0.996 でした。濃度が 300ppm 動く間も、差はほぼ一定です。動き方はほぼ同じで、値が一定の幅だけ低く出ている、という結果でした。

2 台とも屋外に出す

2 台とも屋外に出して比べました。落ち着いたあとは、自作のほうが 407.8ppm、SwitchBot が 409.3ppm で、差は 1.5ppm。実質一致です。SCD4x の規格（±(40ppm+5%)）の範囲に入っていたので、強制的な再校正はしないことにしました。

ここでひとつ失敗しかけました。外に出した直後、ケースが冷えていく途中で値が一時的に 385ppm まで下がり、それを「落ち着いた」と見誤って、「自作のほうが 45ppm 低い」と結論を出しかけました。10 分ほど待つと、本当に落ち着いた値は一致していました。温度も落ち着いたかを見ないと判定を誤る、という教訓です。

車でも同じで、炎天下の車に乗り込んだ直後やエアコンを入れた直後は数十 ppm ずれることがあります。5〜10 分は落ち着くのを待つのがよさそうです。

なお、屋内（550〜920ppm）では自作のほうが SwitchBot より 60〜70ppm 低く出ます。屋内の範囲には基準になるものが無いので、どちらが正しいかは分かっていません。