CO2 Traffic Light with SCD41 & NeoPixel – ESPHome

A smart CO2 traffic light built with an ESP32, the Sensirion SCD41 CO2/temperature/humidity sensor, and WS2812B NeoPixel LEDs. Fully local via Home Assistant – no cloud dependency.

Deutsche Version UNTEN 🇩🇪

Features

Real-time CO2 measurement with the Sensirion SCD41 (400–5000 ppm)
Color-coded LED indicator via WS2812B NeoPixel strip
Temperature & humidity as bonus sensors
Text-based air quality rating directly in Home Assistant
LED on/off switch – e.g. turn off at night via automation
Manual calibration (FRC) button from Home Assistant
Altitude compensation pre-configured
Boot animation – pulsing blue until first readings arrive

CO2 Levels & Colors

CO2 (ppm)	Color	Brightness	Rating
< 800	🟢 Green	30%	Excellent
800 – 1000	🟡 Yellow	50%	Good – ventilate soon
1000 – 1400	🟠 Orange	70%	Moderate – open windows!
1400 – 2000	🔴 Red	100%	Poor – ventilate urgently!
> 2000	🔴 Red flashing	100%	Critical – ventilate now!

Hardware

Bill of Materials

CO2 Sensor https://amzn.to/4ucHS8e * ESP32 C3 Super Mini https://amzn.to/4sqjfmU * Display https://amzn.to/40N0oGQ * Neopix https://amzn.to/4rOGJCj * Schrauben Set https://amzn.to/4smAsO3 *

Links marked with ‘*’ are promotional links -> Affiliate links to Amazon. If you use them, I earn a commission at no extra cost to you. Thanks!

Wiring

ESP32 DevKit v1
┌─────────────────────┐
│                     │
│  GPIO21 (SDA) ──────┼──── SCD41 SDA
│  GPIO22 (SCL) ──────┼──── SCD41 SCL
│  3.3V ──────────────┼──── SCD41 VCC
│                     │
│  GPIO16 ────────────┼──── NeoPixel DIN
│  5V (VIN) ──────────┼──── NeoPixel VCC
│                     │
│  GND ───────────────┼──── SCD41 GND + NeoPixel GND
│                     │
└─────────────────────┘

Installation

Prerequisites

ESPHome installed (as Home Assistant add-on or CLI)
Home Assistant with ESPHome integration
secrets.yaml with your WiFi credentials

1. Clone the repository

git clone https://github.com/DEIN_USERNAME/co2-ampel-esphome.git
cd co2-ampel-esphome

2. Create secrets file

Create a secrets.yaml in your ESPHome directory (if not already present):

wifi_ssid: "YOUR_WIFI_NAME"
wifi_password: "YOUR_WIFI_PASSWORD"

3. Customize configuration

Open co2_ampel_scd41.yaml and adjust if needed:

substitutions:
  neopixel_pin: GPIO16    # Your NeoPixel data pin
  num_leds: "8"           # Number of LEDs
  sda_pin: GPIO21         # I²C SDA
  scl_pin: GPIO22         # I²C SCL

Altitude compensation (in the sensor: block):

altitude_compensation: 400m   # Your altitude above sea level

Temperature offset (SCD41 self-heating):

filters:
  - offset: -3.0   # Adjust after comparing with a reference thermometer

4. Flash

esphome run co2_ampel_scd41.yaml

Or use the ESPHome Dashboard in Home Assistant.

Home Assistant Integration

After flashing, the device appears automatically in Home Assistant. The following entities are created:

Entity	Type	Description
`sensor.co2_ampel_co2`	Sensor	CO2 in ppm
`sensor.co2_ampel_temperatur`	Sensor	Temperature in °C
`sensor.co2_ampel_luftfeuchtigkeit`	Sensor	Relative humidity in %
`text_sensor.co2_ampel_luftqualitaet`	Text	Air quality rating as text
`light.co2_ampel_led`	Light	NeoPixel LED (manual control)
`switch.co2_ampel_led_aktiv`	Switch	LED automation on/off
`button.co2_ampel_neustart`	Button	ESP32 restart
`button.co2_ampel_co2_kalibrierung_frc`	Button	Manual calibration

Calibration

Automatic Self-Calibration (ASC)

Enabled by default. The SCD41 calibrates itself automatically when regularly exposed to fresh air (e.g. ventilated room). Takes approximately 7 days for initial calibration.

Forced Recalibration (FRC)

Let the sensor run for at least 3 minutes with fresh air (window wide open)
Press the "CO2 Ampel CO2 Kalibrierung (FRC)" button in Home Assistant
The sensor calibrates to 420 ppm (current outdoor CO2 reference value)

⚠️ Warning: Incorrect calibration leads to inaccurate readings! When in doubt, use ASC.

Customization

Different LED types

For SK6812 (RGBW), change the type:

light:
  - platform: neopixelbus
    type: GRBW
    variant: SK6812

More LEDs / LED ring

Simply adjust num_leds in substitutions:

substitutions:
  num_leds: "16"   # e.g. for a 16-LED NeoPixel ring

Integration into an existing project

The relevant blocks (i2c, sensor: scd4x, light: neopixelbus, script, interval) can be copied into any existing ESPHome YAML. Watch out for pin conflicts!

Troubleshooting

Problem	Solution
SCD41 not found	Check I²C scan in logs, verify wiring (address: 0x62)
CO2 values unrealistically high/low	Perform manual calibration with fresh air
LEDs show wrong colors	Change `type: GRB` to `RGB` (depends on LED type)
LEDs flicker	Add 330Ω resistor on data pin, capacitor on VCC/GND
Temperature too high	Adjust `offset` in temperature filter
ESP32 won't boot	GPIO16 is safe; avoid GPIO12 (strapping pin)

License

This project is licensed under the MIT License.

🚦 CO2-Ampel mit SCD41 & NeoPixel – ESPHome

Eine smarte CO2-Ampel auf Basis eines ESP32, dem Sensirion SCD41 CO2-/Temperatur-/Feuchte-Sensor und WS2812B NeoPixel LEDs. Vollständig lokal über Home Assistant steuerbar – kein Cloud-Zwang.

💡 Du willst tiefer einsteigen? Schau dir den ESPHome Meisterkurs an – der umfassende deutschsprachige Kurs rund um lokale Smart-Home-Geräte mit ESP32 und Home Assistant.

Funktionen

Echtzeit CO2-Messung mit dem Sensirion SCD41 (400–5000 ppm)
Farbcodierte LED-Anzeige über WS2812B NeoPixel-Streifen
Temperatur & Luftfeuchtigkeit als Bonus-Sensoren
Text-Bewertung der Luftqualität direkt in Home Assistant
LED ein/aus Schalter – z.B. nachts per Automation ausschalten
Manuelle Kalibrierung (FRC) per Button aus Home Assistant
Höhenkompensation vorkonfiguriert
Boot-Animation – Blau pulsierend bis erste Messwerte vorliegen

CO2-Ampel Stufen

CO2 (ppm)	Farbe	Helligkeit	Bewertung
< 800	🟢 Grün	30%	Sehr gut
800 – 1000	🟡 Gelb	50%	Gut – bald lüften
1000 – 1400	🟠 Orange	70%	Mäßig – Lüften!
1400 – 2000	🔴 Rot	100%	Schlecht – Dringend lüften!
> 2000	🔴 Rot blinkend	100%	Kritisch – Sofort lüften!

Hardware

Bauteile

Bauteil	Beschreibung	ca. Preis

CO2 Sensor https://amzn.to/4ucHS8e * ESP32 C3 Super Mini https://amzn.to/4sqjfmU * Display https://amzn.to/40N0oGQ * Neopix https://amzn.to/4rOGJCj * Schrauben Set https://amzn.to/4smAsO3 * Links mit „*“ sind Werbe Links -> Affiliate-Links zu Amazon. Bei Nutzung erhalte ich eine Provision, ohne dass dir Mehrkosten entstehen. Danke!

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

Verkabelung

Hinweis: Bei mehr als 8 LEDs unbedingt separate 5V-Versorgung nutzen und einen 330Ω Widerstand am Datenpin sowie einen 1000µF Elko an der LED-Versorgung vorsehen.

Installation

Voraussetzungen

ESPHome installiert (als Home Assistant Add-on oder CLI)
Home Assistant mit ESPHome-Integration
secrets.yaml mit deinen WLAN-Zugangsdaten

1. Repository klonen

git clone https://github.com/DEIN_USERNAME/co2-ampel-esphome.git
cd co2-ampel-esphome

2. Secrets anlegen

Erstelle eine secrets.yaml im ESPHome-Verzeichnis (falls nicht vorhanden):

wifi_ssid: "DEIN_WLAN_NAME"
wifi_password: "DEIN_WLAN_PASSWORT"
api_key: "DEIN_API_KEY"          # esphome generate-api-key
ota_password: "DEIN_OTA_PASSWORT"
ap_password: "DEIN_AP_PASSWORT"

3. Konfiguration anpassen

Öffne co2_ampel_scd41.yaml und passe ggf. an:

substitutions:
  neopixel_pin: GPIO16    # Dein NeoPixel Data-Pin
  num_leds: "8"           # Anzahl deiner LEDs
  sda_pin: GPIO21         # I²C SDA
  scl_pin: GPIO22         # I²C SCL

Höhenkompensation (im sensor: Block):

altitude_compensation: 400m   # Deine Höhe über NN

Temperatur-Offset (SCD41 Eigenerwärmung):

filters:
  - offset: -3.0   # Ggf. anpassen nach Vergleichsmessung

4. Flashen

esphome run co2_ampel_scd41.yaml

Oder über das ESPHome Dashboard in Home Assistant.

Home Assistant Integration

Nach dem Flashen erscheint das Gerät automatisch in Home Assistant. Folgende Entities werden erstellt:

Entity	Typ	Beschreibung
`sensor.co2_ampel_co2`	Sensor	CO2 in ppm
`sensor.co2_ampel_temperatur`	Sensor	Temperatur in °C
`sensor.co2_ampel_luftfeuchtigkeit`	Sensor	Relative Luftfeuchtigkeit in %
`text_sensor.co2_ampel_luftqualitaet`	Text	Bewertung als Text
`light.co2_ampel_led`	Light	NeoPixel LED (manuell steuerbar)
`switch.co2_ampel_led_aktiv`	Switch	LED-Automatik ein/aus
`button.co2_ampel_neustart`	Button	ESP32 Neustart
`button.co2_ampel_co2_kalibrierung_frc`	Button	Manuelle Kalibrierung

Kalibrierung

Automatische Selbstkalibrierung (ASC)

Ist standardmäßig aktiviert. Der SCD41 kalibriert sich automatisch, wenn er regelmäßig frischer Außenluft ausgesetzt wird (z.B. bei gelüftetem Raum). Braucht ca. 7 Tage für die erste Kalibrierung.

Manuelle Kalibrierung (FRC)

Sensor mindestens 3 Minuten bei Frischluft (Fenster weit auf) laufen lassen
In Home Assistant den Button "CO2 Ampel CO2 Kalibrierung (FRC)" drücken
Der Sensor wird auf 420 ppm kalibriert (aktueller Außenluft-Referenzwert)

⚠️ Achtung: Falsche Kalibrierung führt zu ungenauen Werten! Im Zweifel ASC nutzen.

Anpassungen

Andere LED-Typen

Für SK6812 (RGBW) den type ändern:

light:
  - platform: neopixelbus
    type: GRBW
    variant: SK6812

Mehr LEDs / LED-Ring

Einfach num_leds in den Substitutions anpassen:

substitutions:
  num_leds: "16"   # z.B. für einen 16er NeoPixel Ring

Integration in bestehendes Projekt

Die relevanten Blöcke (i2c, sensor: scd4x, light: neopixelbus, script, interval) können in jede bestehende ESPHome-YAML übernommen werden. Auf Pin-Konflikte achten!

Fehlerbehebung

Problem	Lösung
SCD41 wird nicht gefunden	I²C-Scan im Log prüfen, Verkabelung checken (Adresse: 0x62)
CO2-Werte unrealistisch hoch/niedrig	Manuelle Kalibrierung bei Frischluft durchführen
LEDs zeigen falsche Farben	`type: GRB` ggf. auf `RGB` ändern (je nach LED-Typ)
LEDs flackern	330Ω Widerstand am Datenpin, Kondensator an VCC/GND
Temperatur zu hoch	`offset` im Temperatur-Filter anpassen
ESP32 bootet nicht	GPIO16 ist safe, aber GPIO12 (Strapping Pin) vermeiden

Mitmachen

Pull Requests und Issues sind willkommen!

Fork erstellen
Feature-Branch anlegen (git checkout -b feature/mein-feature)
Änderungen committen (git commit -m 'feat: Beschreibung')
Branch pushen (git push origin feature/mein-feature)
Pull Request erstellen

Lizenz

Dieses Projekt steht unter der MIT-Lizenz.

💡 Mehr lernen: Dieses Projekt ist Teil des ESPHome Meisterkurs Ökosystems – der praxisnahe Kurs, mit dem du lokale Smart-Home-Geräte mit ESP32 und Home Assistant baust.

Name		Name	Last commit message	Last commit date
LICENSE		LICENSE
README.md		README.md
co2_ampel_scd41.yaml		co2_ampel_scd41.yaml

Latest commit

History

Folders and files

Repository files navigation

CO2 Traffic Light with SCD41 & NeoPixel – ESPHome

Deutsche Version UNTEN 🇩🇪

Features

CO2 Levels & Colors

Hardware

Bill of Materials

Wiring

Installation

Prerequisites

1. Clone the repository

2. Create secrets file

3. Customize configuration

4. Flash

Home Assistant Integration

Calibration

Automatic Self-Calibration (ASC)

Forced Recalibration (FRC)

Customization

Different LED types

More LEDs / LED ring

Integration into an existing project

Troubleshooting

License

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Funktionen

CO2-Ampel Stufen

Hardware

Bauteile

Verkabelung

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Voraussetzungen

1. Repository klonen

2. Secrets anlegen

3. Konfiguration anpassen

4. Flashen

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Kalibrierung

Automatische Selbstkalibrierung (ASC)

Manuelle Kalibrierung (FRC)

Anpassungen

Andere LED-Typen

Mehr LEDs / LED-Ring

Integration in bestehendes Projekt

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