• Vízellátás
• Szivattyúk
• Víz tisztítás
• kutak
• Szűrők

Az mq 2 csatlakoztatása az arduinohoz. MQ sorozatú gázérzékelők (Trema modul v2.0). Digitális vagy analóg

Azt fogja mondani, az interneten az MQ-2 érzékelőről és az Arduino-ról! De a sok órás információkeresés nem hozott pozitív eredményt. Nem minden program működött, vagy nem felelt meg nekem. A programot magamnak kellett megírnom.

A modul az MQ-2 gázelemzőn alapul. Lehetővé teszi propán, bután, hidrogén és metán kimutatását a levegőben.

1. ábra - MQ-2 gázérzékelő.

Jellemzők

• Tápfeszültség: 5 V
• Áramfelvétel: 160 mA

Mérési tartomány

• Propán: 0,2-5 ppm
• Bután: 0,3-5 ppm
• Metán: 5-20 ppm
• Hidrogén: 0,3-5 ppm

Furcsa, de az öngyújtó gázára, füstre nagyon jól reagál az érzékelő, de gáztűzhelyre egyáltalán nem reagál. Az érzékelő érzékenysége változtatható ellenállással állítható.

Az érzékelő a következőképpen csatlakozik az arduinóhoz:

1. séma - Az érzékelő csatlakoztatása az Arduino-hoz.

Vss - csatlakoztassa +5V-ra
Aout - A0 arduino (ez az érzékelő analóg kimenete, van digitális kivezetés)
GND - a földre

Alább a program:

#define mic 5 #define analogInPin A0 void setup() ( pinMode(analogInPin, INPUT); Serial.begin(9600); ) void loop() ( Serial.println(analogRead(analogInPin)); int sensorValue = analógRead(analogInPin) ; int tartomány = map(sensorValue, 100, 145, 1, 4); kapcsoló (tartomány) (1. eset: analógWrite(mikrofon,100); késleltetés (100); analógWrite(mic,0); szünet; 2. eset: analógWrite (mikrofon,50); késleltetés (100); analógWrite (mic,0); szünet; 3. eset: analogWrite (mic,30); késleltetés (100); analógWrite (mic,0); szünet; 4. eset: analógWrite (mic ,20); késleltetés (100); analógWrite (mikrofon,0); szünet; ) )

Csengőt használnak a füst riasztására.

Az E-bay kínai eladóinak katalógusait végigjárva véletlenül belebotlottam az MQ-4 gázérzékelőbe. Ezt az érzékelőt úgy tervezték, hogy meghatározza a metán (CH4) koncentrációját a levegőben. És mivel ez a gáz a háztartási gáz fő összetevője, nagyon hasznos egy ilyen érzékelő - összeállíthat gázszivárgás-érzékelőt vagy valami hasonlót. Általánosságban elmondható, hogy egy érdekes funkció, a 4,5 dolláros ár és az analóg kommunikációs interfész különösen kellemes - nem lesz csatlakozási probléma.

Az érzékelő hasa alatti csatlakoztatásához 6 érintkező van, amelyek közül 4 duplikálja egymást. Ezért csak 4 kimenetet használnak a csatlakoztatáshoz:

N-N Ezek a fűtőberendezés kimenetei. 5 voltos feszültséget adnak rá, és nem mindegy, hogy állandó vagy változó.

A-AÉs B-B ezek az elektródák. A jelet bármelyiktől el lehet venni. Például az alábbi diagramon az A-A tápfeszültséget kap, és a jelet a B-B elektródáról veszik. De fordítva is lehet - betáplálni a B-B-be, és eltávolítani a jelet az A-A-ból. Mindkét esetben működni fog. Ez az érzékelő némileg hasonlít egy vákuum-vákuumcsőhöz.

Az RL ellenállás beállítja az érzékelő érzékenységét. 10k tartományba ajánlott beállítani. Az érzékelő érzékenysége a dokumentáció szerint 200-10000 ppm (mi ez?)

Az MQ-4 adatlapján egy grafikonon látható, hogy a szenzor a metán mellett nagyon jól reagál a propánra (LPG), kisebb mértékben a hidrogéngázra, szén-monoxidra és alkoholgőzre.

Általában az MQ-x érzékelőcsalád olyan érzékelőkkel rendelkezik, amelyeket kifejezetten ezeknek a gázoknak az érzékelésére terveztek. Itt van néhány közülük:

MQ-3 - alkohol gőzérzékelő

MQ-5 és MQ-6 - propán kimutatására tervezték/ bután

MQ-7 - érzékeny a szén-monoxidra (IMHO, külön figyelmet érdemel)

MQ-8 - H2 hidrogénre specializálódott

Stb. a lista még egy-két szenzorral kiegészíthető, mindegyik könnyen guglizható.

Az érzékelő csatlakoztatásához egy egyszerű áramkört állítottam össze LED-ekkel. Négy LED, mindegyik világít, amikor eléribizonyos küszöbötgázkoncentráció. Olyan lesz, mint a gázszennyezés mértéke, bár mérettelen.

Az érzékelő az ADC0-hoz (PortC.0) csatlakozik. Az ADC referenciafeszültségeként egy belső 2,54 voltos referencia szolgál. Ezért az R5-R6 ellenállásokon feszültségosztót szerelnek fel úgy, hogy az ADC bemenetre legfeljebb 2,5 volt kerüljön. Az R7 ellenállás az adatlapon szereplő séma szerint egy plusz földre húzás, 3,3 kiloohmosra vettem - ami kéznél volt.

Vázlatolt egy kis programot az ATmega8-hoz, órajel 1 MHz

$regfile = "m8def.dat"
$kristály = 1000000
$baud = 1200

"ADC konfiguráció
Konfig Adc = Egyetlen, Prescaler=Auto , Reference= Belső

"csatlakozó LED-ek
Konfig portb. 1 = Kimenet
Konfig portb. 2= Kimenet
Konfig portb. 3= Kimenet
Konfig portb. 4= Kimenet

Homályos W MintEgész szám"az ADC-től kapott érték tárolásához

Tedd

"indítsa el és olvassa le az érzékelő leolvasását
Rajt Adc
W= getadc(0 ) "érzékelő csatlakoztatva a PortC.0-hoz

"A leolvasások értékétől függően meggyújtjuk a jelző LED-eket
Ha W< 700 Akkor
Portb=&B00000000 "az érték kisebb, mint a küszöb, minden zümmög
vége Ha

Ha W > 700 És W< 750 Akkor"alacsony gázszennyezés
Portb=&B00000010
vége Ha

Ha W > 750 És W< 800 Akkor"átlagos szint
portb=&B00000110
vége Ha

Ha W > 850 És W< 900 Akkor"kicsit kevésbé, mint teljesen elgázosítva
portb=&B00001110
vége Ha

Ha W > 900 Akkor"őr!
portb=&B00011110
vége Ha

nyomtatás W "küldje el a leolvasásokat az UART-nak

Várjon 1

hurok

vége

Az érzékelő leolvasási gyakorisága másodpercenként 1-szer. És a leolvasástól függően bizonyos számú LED világít, vagy egyáltalán nem világít. A küszöbértékeket próbateszt után vettem, és a kimeneti értékeket az UART-ra.

Tesztáramkör kenyérlapra szerelve

Forrasztott érzékelő

A teszteléshez egy közönséges gázgyújtót vettem, az üzemanyagként propánt használ, amit az érzékelő is jól rögzít.

A tápfeszültség bekapcsolása után az érzékelőnek időre van szüksége, hogy működési módba lépjen, körülbelül 10-15 másodpercre. Ez az idő szükséges ahhoz, hogy az érzékelőben lévő fűtőelem a hőmérsékletet a kívánt értékre emelje. Egyébként maga az érzékelő működés közben sem melegszik fel enyhén, akár 50 fokos érzet szerint. Szóval ne ess pánikba, ez normális :)

Amikor volt egy Arduino készletem, amikor egy automatizálási tárgyat kerestem, valahogy arra gondoltam magamban, hogy jó lenne információt kapni arról, hogy veszélyes-e a CO (szén-monoxid) szintje télen egy ország kazánházában. ház. A hideg téli napokon és különösen az éjszakákon a gázberendezések intenzíven működnek, és földgázt égetnek el, hogy melegen tartsák a házat. Mi van, ha rossz a szellőzésem? Vagy egy filccsizma beszorult a csőbe? És valahányszor belépek a kazánházba és ott maradok egy ideig, veszélybe sodorom az értékes életemet. És senki sem mentes a földgázszivárgástól. Itt általában fel lehet robbantani a fél házat, csak a villanyt felkapcsolva. Jó lenne őket is irányítani, és valahogy nyomon követni őket.

Ezért úgy döntöttek, hogy egy kazánház levegőjének CO- és metánszintjét figyelő rendszert állítanak össze egy Arduino vagy egy kompatibilis tábla alapján. Az egyszerű riasztások mellett statisztikát is szeretnék gyűjteni, például arról, hogy a veszélyes gázok koncentrációi hogyan kapcsolódnak a gázberendezések működéséhez. A feladat elvileg a kultúra és a technika korszerű szintjén valósul meg, és nagyon kevés pénzért. A földgázfogyasztás forrásaként a gázórába épített szenzor impulzusait, levegőelemzéshez pedig két, az Arduino fejlesztők körében rendkívül népszerű MQ-4 és MQ-7 szenzort használtam. Az MQ4 metánt szimatol a levegőben, míg az MQ7 CO-t mér.

De ahhoz, hogy tovább menjünk, kiderült, hogy kifejezetten elmélyülnie kell a részletekben. Mivel az Arduino és az analógok felhasználói közül kevesen értik, hogy milyen érzékelők ezek az MQ-4 és MQ-7, és általában hogyan kell használni őket. Nos, térjünk rá az izgalmas történetre.

Mi az a ppm

Annak érdekében, hogy megfelelően működjön az alábbiakban megadott értékekkel, meg kell értenie a mértékegységeket. Hazánkban, a volt Szovjetunió területén szokás a mutatókat százalékban (%) vagy közvetlenül tömegben/térfogatban (mg / m 3) mérni. De néhány külföldi országban olyan mutatót használ, mint a ppm.

A ppm rövidítés a milliomodrészeket jelenti, vagy lazán lefordítva „parts per million” (még jó, hogy itt nem használjuk a font per gallont és az imperials to fathoms). A mutató elvileg nem sokban tér el a százaléktól, vagy inkább csak a dimenzió tér el. 1 ppm = 0,0001%, illetve 3% = 30 000 ppm.

A százalékról vagy ppm-ről mg / m 3 -re való átalakítás már nehezebb, itt figyelembe kell venni a gáz moláris tömegét, nyomását és hőmérsékletét. Általában a konverziós képlet a következő: P x V M =R x T, ahol P a nyomás, V M a moláris térfogat, R az univerzális gázállandó, T az abszolút hőmérséklet Kelvinben (nem Celsius és nem Fahrenheit). De hogy ne gyötörjem az olvasót iskolai kémiatanfolyammal, azonnal több jelentést is adok. A legtapasztaltabb internetes fúrók pedig találhatnak online számológépeket az önszámításhoz a hatalmas weben.

CO: 3% = 30 000 ppm = 34695,52 mg/m3
CO 2: 3% = 30 000 ppm = 54513,22 mg/m 3

Az adatok normál légköri nyomásra és szobahőmérsékletre vonatkoznak. Vegye figyelembe, hogy a CO 2 hasonló százalékban majdnem kétszer olyan nehéz, mint a CO. Hadd emlékeztesselek arra, hogy a CO 2 molekula eggyel több atomot tartalmaz, innen ered a különbség. És ennek a különbségnek köszönhető, hogy a CO 2 felhalmozódik az alföldön, a CO pedig a mennyezeten.

A CO és a CO 2 közötti különbség

Először is érdemes megérteni, mi az a CO, és miben különbözik a CO 2 -től. Először is, a CO szén-monoxid, amelyet szén-monoxidnak, szén-monoxidnak vagy szén-monoxidnak (II) is neveznek. A CO-gáz nagyon trükkös. Rendkívül mérgező, de se színe, se szaga nincs. Ha egyszer egy szén-monoxidos helyiségbe került, csak közvetett tünetekkel fogod megérteni, hogy méregnek van kitéve. Először fejfájás, szédülés, légszomj, szívdobogás, majd kékes holttest. A szén-monoxid egyesül a vér hemoglobinjával, aminek következtében az utóbbi leállítja az oxigén szállítását a szervezet szöveteibe, és az agy és az idegrendszer szenved először.

Másodszor, a szén-monoxid kiváló tüzelőanyag, és más éghető gázokhoz hasonlóan éghet. Bizonyos koncentrációkban robbanásveszélyes keveréket képez, amely kész forgácsokká törni bármilyen térfogatú, ahol oxigénnel keveredve gáz halmozódott fel. Igen, a szén-monoxid könnyebb a levegőnél, ezért aktívan behatol az épületek második, harmadik és azt követő emeletébe.

A CO-kibocsátás fő forrása furcsa módon a szén-üzemanyag elégetése elégtelen oxigénnel. A szén „nem ég ki”, és a szén-dioxid CO 2 helyett szén-monoxid CO kerül a légkörbe. Hazai értelemben a fatüzelésű kályhák, gázégők, gázkazánok és egyéb széntüzelésű fűtőberendezések helytelen használat esetén kiváló CO forrásként szolgálhatnak. Ne feledkezzünk meg az autókról, a benzinmotor kipufogógázában a CO akár 3% is lehet, és a higiéniai előírások szerint nem haladhatja meg a 20 mg / m³-ot (körülbelül 0,0017%).

Általában a szén-monoxid egy alattomos és könnyen beszerezhető dolog. Elég, ha eltömíti a kéményt, és nyugodtan mehet az ősapákhoz, miután éjszakára megolvasztotta a kályhát.

A CO 2, más néven szén-dioxid, szén-dioxid, szén-dioxid, szén-monoxid (IV) vagy egyszerűen szénsavanhidrid, hasonlóan érdekes gáz. A szén-dioxiddal sokkal gyakrabban találkozunk a mindennapi életben, mint a szén-monoxiddal. Habzó vizet iszunk, amelyben szén-dioxid feloldódik. Szárazjéggel tartósítjuk a fagylaltot a parkban egy forró nyári délutánon, és végül őrült mennyiségű szén-dioxidot lehelünk ki. Igen, és a természeti objektumok, például a vulkánok, mocsarak vagy hulladéklerakók megfelelő mennyiségű szén-dioxidot termelhetnek.

De ne gondolja, hogy a CO 2 gáz kíméletesebb és biztonságosabb, mint a CO gáz. A magas CO 2 koncentráció nem kevésbé súlyos következményekkel jár, akár halálhoz is. És könnyedén és természetesen növelheti koncentrációját, ha éjszaka becsukja az ablakot a hálószobában. Sőt, a szén-dioxiddal ellentétben a szénsavanhidrid nehezebb a levegőnél, és veszélyesen felhalmozódik alföldeken, pincékben, föld alatt és más váratlan helyeken. Dokumentált esetekről számoltak be olyan emberek haláláról, akik véletlenül beleestek egy szomszédos vulkánból kiszivárgó szén-dioxiddal teli üregekbe. A busz motorja leáll, a levegő elkezd fogyni és ennyi. A CO 2 gáz is színtelen, szagtalan és íztelen, ezért jelenlétét szinte lehetetlen érzékszervileg meghatározni, kivéve a kifejezett fulladás kialakulásának ellenőrzését.

Mindkét gáz csak kétféle elemből áll. Az oxigén (O) és a szén (C) közül csak az oxigénatomok száma a kérdés. A hozzáértő olvasó sejtheti, hogy az egyik gáz rendkívül könnyen átalakítható egy másikká. Igen, talán, de nem egészen könnyen és nem egészen hétköznapi. Erőfeszítést kell tennie. Így például a modern benzines autók katalizátoraiban a CO utóégetése (átalakítása) CO 2 -dá megy végbe. Az eljárás magas hőmérsékleten és katalizátorok (például platina) jelenlétében megy végbe. Fordított folyamat is lehetséges, de ez sem egyszerű.

Egyébként van az interneten egy CO2.Earth oldal, amely a Föld légkörében lévő szén-dioxid dinamikáját és aktuális koncentrációját mutatja be. Igen, a koncentráció nem olyan alacsony. Végül is a szén-dioxid 2-4% körüli felhalmozódásával az ember elveszíti munkaképességét, álmosságot és gyengeséget érez. Körülbelül 10%-os koncentrációnál pedig fulladás érezhető.

Kicsit elkanyarodtunk a témától, de a konklúzió itt a következő: nem szabad összekeverni két különböző gázt, illetve azok következményeit, de mindenképpen érdemes ellenőrizni a jelenlétüket a beltéri légkörben.

Elektrokémiai érzékelők tervezése

Az MQ érzékelők leggyakoribb típusa. És széles körben elterjedt kizárólag az olcsósága miatt. Végeztem egy kis kutatást, hogy megpróbáljam megérteni az elektrokémiai érzékelők problémáját, kicsit jobban, mint a legtöbb hobbi, aki önállóan épít valamilyen eszközt.

Az elektrokémiai érzékelő arra az elvre épül, hogy megváltoztatja egy elem ellenállását, amikor kölcsönhatásba lép egy másik elemmel. Más szavakkal, e két elem között kémiai reakció megy végbe, ami a hordozó ellenállásának megváltozását eredményezi. Minden egyszerűnek tűnik. De ahhoz, hogy a reakció normálisan menjen végbe, és az érzékelő nem volt eldobható, az érzékelő érzékeny részét melegen kell tartani.

Tehát az elektrokémiai érzékelő egy bizonyos hordozóból, érzékeny anyaggal, egy hordozófűtőből és a tényleges kimeneti érintkezőkből áll. Az érzékelőre felülről egy fémhálót feszítenek, ennek ellenére az aljzat érezhetően felmelegszik, és mindenféle éghető gáz kerülhet az érzékelő körül, ugyanaz a CO. Erre való a rács. A biztonság a legfontosabb. Egyébként egy bizonyos Humphrey Davy feltalálta, hogy a 90. század elején a bányászok számára robbanásveszélyes környezetben használva veszélyes elemekre feszítse ki a hálót.

A hálózatban néhány tucat MQ sorozatú elektrokémiai érzékelővel rendelkező táblagyártó található. De az összes érzékelő (nem táblák) gyártója ugyanaz - a kínai HANWEI cég. A cég a gázok és az ezekhez kapcsolódó minden eszköz érzékelésére szolgáló különféle eszközök jelentős választékát gyártja. De az MQ sorozat érzékelői nincsenek a nómenklatúrában, lehetséges, hogy a termékek túl kicsik ahhoz, hogy felkerüljenek az oldalra.

Mivel természetemnél fogva kíváncsi ember vagyok, beleástam magam a HANWEI specifikációiba, és egyetlen táblázatba gyűjtöttem össze az MQ sorozat összes elérhető érzékelőjét, a hordozóanyagot és az érzékelési típust.

A 300-as sorozatú MQ szenzorok kivételével mindegyik ugyanazt a hordozóanyagot használja. Pont az a szubsztrát, amely meghatározza a gáz koncentrációját a légkörben, az a szubsztrát, amely megváltoztatja az ellenállását. Ez minden érzékelőnél ugyanaz. A 300. sorozatból szerényen kimaradnak az érzékeny anyagokkal kapcsolatos információk.

Az egységes kialakítás és a használt érzékeny elem ellenére sem mondható el, hogy a gyártó összes érzékelője egyforma. Különböznek alakjukban és paramétereikben, például a fűtőelem tápfeszültségében. Az ilyen érzékelőktől egy ohmmérő segítségével mérheti az ellenállást, amely a mért gáz koncentrációjától függően változik. Vagy egy terhelési ellenállás hozzáadásával mérje meg a feszültséget (az ellenállás hozzáadásának módja közvetlenül az érzékelők specifikációjában található).

Kérjük, vegye figyelembe, hogy minden érzékelőnek meghatározott és nagyon rövid élettartama van, ami körülbelül 5 év. Sőt, 5 év nem csak közvetlenül munka, hanem tárolás is. És ha az érzékelőt megfelelő csomagolás nélkül tárolja, akkor az eltarthatósága még rövidebb. A helyzet az, hogy egy érzékeny kémiai elem melegítés nélkül szénnel telítődik, ami fokozatosan elpusztítja az egészet. Emiatt ajánlott az új szenzorokat úgy „sütni”, hogy közben egy napig, de még jobb esetben két napig üzemképes állapotban tartsák őket. Az ón (IV) oxidba sikerült szén „kiég”, és az érzékelő nagyobb pontossággal tudja majd meghatározni a leolvasott értékeket.

Ha alaposan megnézi a mért gázok listáját vagy az érzékelők rendeltetését, akkor láthatja, hogy mindegyik, így vagy úgy, szénhez kötődik (metán, földgáz, propán, szén-monoxid, cseppfolyósított gáz, alkohol, és még a levegőminőség-érzékelők is mérik a szén jelenlétét a levegőben lévő vegyületekben). És csak az ózonérzékelő (MQ-131) tűnik ki, bár ugyanazt az érzékelőelemet használja SnO 2 -vel. Az a tény, hogy az MQ sorozat összes érzékelőjét úgy tervezték, hogy stabil oxigénszintű légkörben működjön. A specifikáció szerint az oxigéntartalomnak 21%-nak kell lennie, ami egy bizonyos átlagos érték. És ha kevesebb vagy több oxigén van, akkor a leolvasott értékek lebegnek, egészen addig, amíg az érzékelő nem tud érthető eredményeket adni 2% vagy annál kisebb oxigéntartalom mellett. Ennek ellenére ebben az esetben a szén egyáltalán nem ég ki az aljzaton, az oxidálószer nem elegendő. Nyilvánvalóan ezen a hatáson alapul az ózon elektrokémiai érzékelővel történő mérése.

Az MQ sorozatú érzékelők leolvasásának pontossága azonban nem csupán az oxigéntől függ. A leolvasott értékek jól változnak a levegő páratartalmától és hőmérsékletétől függően. A számított értékek 65%-os páratartalomra és 20 Celsius fokos hőmérsékletre vonatkoznak. És 95% feletti páratartalom mellett az érzékelő már nem ad megfelelően leolvasást. Kár, hogy a specifikációban nincs megadva, hogy milyen páratartalmat használnak: relatív vagy abszolút. Az intuíció azt sugallja, hogy ez még mindig relatív.

A környezeti mutatók mellett az MQ érzékelők leolvasásának pontosságát maguknak az érzékelőknek az élettartama is befolyásolja, nem rosszabb, mint más paraméterek. Idővel bizonyságtételük lebeg. Az érzékeny réteget „eltömítik” a mérési termékek, a fűtőelem jellemzői megváltoznak, az ellenállás pedig referenciaértékeken változik. Hogy milyen irányba változik, nem világos, de a gyártó azt javasolja, hogy először is kalibrálják az érzékelőt a vásárlás és a kezdeti „hevítés” után, majd végezzenek rendszeres újrakalibrálást az érzékelő teljes élettartama alatt. A kalibrálás egyetlen normális módja pedig az, hogy az érzékelők mérési eredményeit összehasonlítjuk egy már kalibrált eszközzel. Nyilvánvaló, hogy sem a végfelhasználó-magánkereskedő nem rendelkezik ilyen eszközzel (és a profik kicsit más érzékelőket fognak használni, drágábban), sem sok táblagyártó. Egyes gyártók ezt őszintén kijelentik közvetlenül a weboldalukon:

"És honnan tudhatom meg, hogy egy adott gáz koncentrációja mekkora az MQ érzékelővel?" - kérdezi majd a türelmetlen olvasó? Mivel a legtöbb esetben a fogyasztó feszültségmérőt használ, az ellenállással viszont minden hasonló, de egy fokkal kisebb, így a fogyasztónak igénye van arra, hogy az Arduino DAC voltokat vagy kvantumokat hogyan alakítsa át az áhított ppm-re vagy legalább százalékra. Ezt a műveletet csak az érzékelő specifikációjában szereplő, homályos grafikonok segítségével végezheti el.

A specifikációból a gráfot nézve látható, hogy először is legalább egy logaritmikus tartománya van. Másodszor, a fő gázon kívül az érzékelő nyugodtan rögzíti az összes többi hasonlót (széntartalmúakat). A grafikonnal való foglalkozás és annak megértése, hogy melyik ppm melyik szenzorellenállásnak felel meg, a szamurájok gyakorlásának feladata, mivel a több logaritmikus zónát keresztező egyenes a valóságban nyilvánvalóan nem lesz egyenes.

Ezzel szeretném összefoglalni a köztes eredményt. Tehát az MQ sorozatú érzékelők előnyei közé tartozik a rendkívül és kategorikusan demokratikus ár. De van még sok hátránya:

• Gyakorlatilag azonos érzékelők, amelyek ugyanazt az érzékelőelemet használják, és különböznek a használt vágóellenállások értékében.
• A mérési eredmények függése számos tényezőtől: hőmérséklet, páratartalom, oxigénkoncentráció.
• A mért gázokra vonatkozó állítólagos szelektivitás hiánya mindenre reagál a szénnel (és nagy valószínűséggel más, a szubsztrátummal reakcióba lépő elemekre).
• Magas fogyasztás (fűtő).
• Az érzékelő elsődleges "lágyításának" szükségessége.
• Időbeli instabilitás.
• A kezdeti és ismétlődő kalibrálás szükségessége.
• Az értelmes értékek ppm vagy% formájában való megszerzésének gyakorlati lehetetlensége.

Digitális vagy analóg?

A piac ismeri a dolgát, és ha van kereslet egy termékre, akkor ezt a keresletet kielégítik. Előbb-utóbb, de szükség lesz rá. A fürge kínai elvtársak segítségével pedig előbb-utóbb kielégítik a keresletet. Így nagyon sok kínai gyártó jelent meg, akik kész táblákat gyártottak az MQ sorozat elektrokémiai érzékelőivel. Nézzük meg növekvő sorrendben, hogy általában milyen szállítási lehetőségek lehetnek.

Tisztítsa meg az érzékelőt

A legegyszerűbb és legolcsóbb lehetőség. A szállítás csak magát az elektrokémiai érzékelőt tartalmazza, semmi mást. Csatlakoztassa egy feszültségméréssel rendelkező rendszerhez (például az Arduino analóg portjához) egy terhelési ellenálláson keresztül. Az ellenállást a legjobban úgy lehet használni, hogy kalibrálva állítható. Az ellenállások névleges értékei az érzékelő specifikációjában (Adatlap) vannak megadva.

Alternatív mérési módszerrel ohmmérővel megmérheti az érzékelőkimenetek ellenállását, majd ugyanezen specifikáció szerint újraszámolhatja a kívánt eredményekre.

Itt nemcsak magát az érzékelőt kapja meg a felhasználó, hanem a kártyára szerelt érzékelőt is, a beépített ellenállással. Már most is lehet (és szükséges) a feszültségmérőhöz közvetlenül csatlakoztatni, közbenső ellenállások nélkül. Ebben az esetben csak feszültségmérés érhető el, mivel az ellenállással együtt a teljes áramkör úgy működik, mint egy közönséges feszültségosztó.

Az analóg érzékelő használata az alaplapon kényelmes, mert a gyártó már telepítette a szükséges ellenállást a táblára, és talán még elvégezte a teljes szerkezet kalibrálását is. Egyes analóg érzékelők vágóellenállást használnak, és a felhasználó szabadon kalibrálhatja magát, míg mások nem rendelkeznek ezzel a lehetőséggel. Nyilvánvaló, hogy jobb olyan változatot venni, amely képes beállítani.

digitális érzékelő

Úgy tűnik, hogy ha az érzékelő digitális, akkor digitális formában kell információt adnia. Azonban az összes MQ érzékelővel ellátott digitális érzékelő, amellyel találkoztam, nem rendelkezik ezzel a képességgel. A nevükben szereplő "digitális" csak azt jelenti, hogy az érzékelőnek van egy digitális kimenete, amely HIGH módba kapcsol, ha a mért gázkoncentráció egy bizonyos küszöbértéket túllép. És a felhasználó az értékek fő leolvasását ugyanúgy analóg módon végzi, mint egy közönséges analóg érzékelő esetében.

Jól látható, hogy az összes ellenállás már fel van forrasztva a digitális érzékelőlapokon. És a jó érzékelők trimmelő ellenállásokkal is rendelkeznek az érzékelő konfigurálásához. Az egyik az érzékelő beállítására szolgál, a másik pedig a digitális kimenet küszöbértékének beállítására szolgál. A legjobbakban pedig van valamilyen jelerősítő is, ami akkor hasznos, ha az érzékelő távol van a mérőeszköztől, és fennáll a veszélye, hogy egy hosszú kábelen interferencia fog el.

Digitális érzékelő digitális busszal

Talán ez a leginkább Hi End az ilyen érzékelők között. A csatlakozás és az adatátvitel az I 2 C digitális buszon keresztül történik, és akár száz ilyen szenzor is csatlakoztatható egy információkereső eszközhöz (például Arduino). Ne feledje, hogy az érzékelők sok áramot fogyasztanak, és azt külön kell ellátni. A hangoló ellenállás természetesen jelen van.

Az érzékelő gyártója által kínált példakódból ítélve az érzékelő maga nyers formában küldi az adatokat, és azokat már programozottan konvertálja ppm értékekké. Általában az érzékelő csak digitális busz jelenlétében különbözik az analóg változattól.

Táplálás

Fentebb már említettem, hogy az MQ szenzoros fűtőberendezés működéséhez jó minőségű és megfelelő mennyiségű tápellátás szükséges. A specifikáció szerint az érzékelők körülbelül 150 mA-t fogyasztanak. A valóságban a fogyasztás nagyon széles tartományban lebeghet. A 150 mA elvileg nem olyan nagy áramerősség, amíg egy ilyen fogyasztású készüléket (vagy többet) nem próbálnak keresztbe tenni valami olyasmivel, mint egy Arduino. Ha akár egy ilyen érzékelőt is csatlakoztat a táblán lévő tápegységhez, máris fennáll annak a veszélye, hogy egy nem működő eszközt kap, amely nem rendelkezik elegendő feszültséggel a normál működéshez. Működés közben maguk az érzékelők felmelegednek, nem jelentősen, de akár negyven fokig is felmelegedhetnek. Ha ezt a hőmérsékletet összehasonlítjuk az érzékelőket tápláló stabilizátor 60-70 fokával, akkor az érzékelők hőmérséklete elviselhetőnek tekinthető.

A fűtőelem és ennek eredményeként maga az érzékelő normál működésének biztosításához külön kell táplálni ezeket az érzékelőket. Például használjon 1 vagy 2 A és 5 V független tápegységet az érzékelők táplálásához (nem minden érzékelő fogyaszt 5 V-ot). Vagy használjon speciális kártyát, amely a 9-12 V-os feszültséget a szükséges feszültséggé alakítja az érzékelők táplálásához.

Mindenesetre meg kell bütykölnie a szükséges teljesítményű áramforrást. Bár lehetséges, hogy az érzékelő közvetlenül a táblához csatlakozik (például Arduino). De ebben az esetben nem ajánlott mást csatlakoztatni hozzá.

Lehetőség az érzékelő kalibrálására és a mért értékek ppm-re való konvertálására

A neten barangolva megoldást keresve a kalibrációra és az érzékelő megbízható eredményére, egy nagyon érdekes bejegyzésre bukkantam egy bizonyos Davide Gironitól, aki pontosan ugyanazzal a problémával szembesült, mint én. Davide megpróbálta kitalálni, hogyan kaphat ppm értékeket az MQ-135 (Air Quality) érzékelőjétől.

A blogger által végzett kalibrálási kutatás szerint elég, ha van elképzelésünk a légkörben lévő gáz koncentrációjáról, és ezen adatok alapján megpróbálunk olyan ellenállást választani, amely az ütemezés szerint eltalálja a kívánt szektort. Davide az MQ-135 érzékelőt használta, amely a levegő minőségének meghatározására szolgál, amelynek szabályozott gázai között van CO 2 is. A bloggert pedig leginkább a szén-dioxid érdekelte. A co2now.org információi alapján ki tudta számítani a szükséges ellenállásértéket. Egyetért azzal, hogy a módszer nagyon távol áll az ideálistól, de még mindig jobb, mint a semmi.

Majd kalibrálás után felvázolt egy kis kódot, amivel a kalibráció eredményeként kapott adatok alapján megkaphatod a keresett ppm-et. A kódot itt nem adom meg, aki szeretné, az meg is ismerkedhet vele, de valami ilyesmiből áll össze:

float ppm = ((10000.0 / 4096.0) * raw_adc) + 200;

A fenti kód egyébként egy digitális I 2 C interfésszel rendelkező MQ-4 szondára vonatkozó példából származik. Vegye figyelembe, hogy ez jobb, mint a semmi. Valójában sokan egyszerűen nem képesek elérni ezt az átalakulást, és csak bizonyos küszöbértékek korlátozzák őket. Például 750-es értéknél (nincs mértékegység, ez egy kvantum) fel kell kapcsolni a piros LED-et, 350-750 tartományban elegendő a sárga, és ha 350 alatt hagyja a zöld LED-et. világít.

Alternatívák?

Ha az MQ érzékelők olyan rosszak, van-e más alternatíva az otthoni projektekhez? Valójában van. Méghozzá sokat. A gázok koncentrációjának mérésére nem egy vagy két módszer létezik. Csak itt a nagy pontosságú érzékelők tisztességes pénzbe kerülnek. És néha a kétéltű fulladás ilyen költségből származik. A költségkülönbség elérheti a több ezer- és tízezerszeresét. Itt önkéntelenül is rá fog gondolni.

A közelmúltban azonban az infravörös detektorok megjelentek a piacon, ugyanazon szorgalmas elvtársak erőfeszítéseinek köszönhetően. Igen, messze nem minden gázra valók, de legalább a CO 2 -t jelentős energiaköltség nélkül és nagy szelektivitás mellett fogják fel. Ezek az érzékelők nem diszperzív infravörös módszert használnak a gázkoncentráció meghatározására.

Ha más gázok kimutatására van szükség, de olcsó eszközökkel, akkor jelenleg (2016 nyarán) nem sok lehetőség áll rendelkezésre, ha nem azt mondom, hogy nagyon kevés van belőlük. Az MQ sorozat használata alternatívának tekinthető, bár csak az értékek küszöbét kell kezelnie (a fordítás ppm-es pontosságáról fentebb már beszéltem).

Sokan azonnal tiltakoznak, azt mondják, én személy szerint használtam egy ilyen érzékelőt, és működik. Példaként olyan kísérleteket adnak, amelyek hasonlóak: "lélegezzen az érzékelőn", fogja meg a kezét, és fújja ki a cigarettafüst felhőjét. Igen, az érzékelő leolvasása azonnal megváltozik, az értékek felfelé kúsznak. Igen, az érzékelő visszajelzi, hogy felmelegedett, nőtt a páratartalom, több szén van a légkörben és kevesebb az oxigén. De mennyivel több, mennyi van most a vizsgált gázból a légkörben, és ami a legfontosabb, milyen gáz? Ezt a kérdést az MQ sorozatú szenzorok segítségével már nem lehet megválaszolni. Jobb, ha vesz egy közönséges háztartási riasztót a veszélyes gázokhoz, ugyanaz a CO. Meglehetősen összehasonlítható pénzért gyárilag készült, hangos riasztóval és alacsony energiafogyasztású készüléket kap.

Iker érzékelők

És végül szeretném összefoglalni. Csalódott vagyok amiatt, hogy ilyen megfizethető érzékelőket semmiképpen sem lehet többé-kevésbé komoly projektekben használni. Igen, gyakorolhatja az érzékelők programozását és csatlakoztatását, de a keresett megbízható értékeket nem lehet elérni a segítségükkel. És az érzékelők értéke hamarosan nullára fog rohanni.

Sőt, személyesen meg vagyok győződve arról, hogy az összes MQ érzékelő nem rendelkezik megfelelő szelektivitási szinttel, csak a külső kialakításban és az ellenállások kiválasztására vonatkozó ajánlásokban különböznek. Az érzékelők reagálnak bármire, amely széntartalmú, és annál erősebben reagálnak, minél aktívabb a szén a vegyületben, és annál könnyebben reagál a szubsztrátummal. Nem hiszem, hogy a gyártó további elemeket ad a hordozóhoz, amelyek növelik a szelektivitást, és ugyanakkor nem írnak semmit a specifikációba. De feltételezem, hogy az egyik érzékelő egy másikká alakítható, ha különböző ellenállásokat használunk, és az ellenállás- és koncentrációgrafikonokat nézzük.

De az egész azzal kezdődött, hogy két érzékelőt (MQ-4 és MQ-7) csatlakoztattam egy eszközhöz, és elkezdtem feltölteni munkájuk eredményét a ThingSpeakre. Az egyik érzékelőnek a mérgező CO-szintet kell mérnie, a másiknak pedig azt, hogy mennyi metán van a levegőben. Nagyon érdekeltek azok a grafikonok, amelyek többszörösen ismétlik egymást, mint szinte teljesen. Igen, az egyik érzékelő 100-150, a második 350-400 egységet adott. A csúcsok és a fennsíkok időben egybeestek a különböző érzékelőktől, és a kitörések csak árnyalták az elkerülhetetlen mintát.

Mindkét érzékelő leolvasását egyetlen korrelációs grafikonba egyesítettem, és rájöttem, hogy ugyanazokat az eredményeket mutatják, bár különböző tartományokban. És megkérdeztem magamtól – miért van szükségem egy metánérzékelőre, ami mindenre reagál? A szén-monoxidtól az alkoholig. Miért van szükségem egy CO-szenzorra, amely magán a CO-n kívül még jobban reagál PB-re és hidrogénre? Így van – nem kell.

frissítés. Mielőtt a felesleges szenzorokat a szemetesbe dobtam, úgy döntöttem, hogy szétszedek párat, és megnézem, mi van bennük. Így:

Az MQ-4 szenzor belseje

Mint látható, az érzékelőnek hat lába van. Ezek közül kettőből egy fűtőtekercs halad át egy ezüstös anyagú cső közepén. A másik négy láb két vékony vezetéket tart, látszólag a változó ellenállás elemzésére.

Az MQ-7 érzékelő belseje

Az eltérő megjelenés ellenére az MQ-7 belső tere megegyezik az MQ-4-ével. A szürkés színű fűtött tömb pedig nem más, mint a kívánt ón-oxid, amely hevítéskor szén vagy hidrogén (csak ugyanazok a gázok) jelenlétében részben redukálódik, fémes ónná válik, és ennek megfelelően megváltozik ellenállás.

1. MQ-2 gázérzékelő: http://ali.ski/6JRA_
2. Arduino uno: http://ali.ski/gC_mOa
3. Kenyértábla: http://ali.ski/rq8wz8
4. Kapcsolattartó vezetékek: http://ali.ski/Exjr3
5. Diódák és ellenállások: http://fas.st/KK7DwjyF

Ebben az oktatóanyagban egy gázérzékelőt fogunk csatlakoztatni az Arduino-hoz. Ezzel nyomon követhetjük a helyiségben lévő szén-dioxid mennyiségét.

Maga az érzékelő kártya magából a 6 tűs érzékelőből áll, amelynek a pontos leolvasás érdekében egy ideig működnie kell, és fel kell melegednie a kívánt hőmérsékletre. Potenciométer az érzékelő érzékenységének megváltoztatásához. Nos, 4 érintkező, ebből 2 +, - és két tű, az egyik analóg, a másik digitális. Ezért vagy az arduino analóg érintkezőjéhez vagy a digitális érintkezőhöz kell csatlakoznia.

A példa megvalósításához az MQ-2 érzékelőt vesszük. Általánosságban elmondható, hogy nagyon sok MQ sorozatú érzékelő van, vannak szén-dioxid-érzékelők, szén-monoxid-érzékelők, valamint alkoholgőz- és levegőtisztaság-érzékelő. Az Ön igényeinek megfelelő szenzort gond nélkül választhat, de mivel szén-dioxidot fogunk keresni, ezért szükségünk van egy MQ-2 érzékelőre.

Csatlakoztatjuk az érzékelőt az arduino A0 analóg érintkezőjéhez. Ennek megfelelően egy analóg tűt veszünk az MQ-2 érzékelőből, és nem egy digitálist.

A diagram szerinti helyes csatlakozás után az alábbi program kódját kell másolni és feltölteni az arduinóba.

Const int analogInPin = A0; // Adja meg a tűt, amelyhez az érzékelő csatlakozik const int ledPin = 13; int sensorValue = 0; // Változó deklarálása az érzékelő értékeinek tárolására //és kezdeti értékének beállítása 0-ra void setup() ( Serial.begin(9600); pinMode(ledPin, OUTPUT); // Állítsa be a 13. láb Serial üzemmódját .println("MQ2 Test "); //Szöveg küldése a portmonitornak a programvégrehajtás figyeléséhez ) void loop() ( sensorValue = analogRead(analogInPin); //olvassa ki az értékeket az érzékelőről if (sensorValue >= 350) //és ha túllépi a megadott küszöbértéket ( digitalWrite(ledPin, HIGH); // akkor kapcsolja be a LED-et. ) else // és ha nem ( digitalWrite(ledPin, LOW); // akkor kapcsolja ki ) Serial . print("MQ2 value= "); // Az érzékelő adatainak nyomon követéséhez a portfigyelőre továbbítjuk Serial.println(sensorValue); delay(1000); )

A programkód letöltése után lélegezhet az érzékelőn, vagy eresztheti ki a gázt az öngyújtóból - a soros port monitor ablakában látni fogja az érzékelőtől kapott megfelelő értékeket.

További részletek az alábbi videóban tekinthetők meg.

Videó:

Új cikkek

● 4.5. Szénhidrogén gázok koncentrációjának meghatározása MQ-2 érzékelővel

Az okosotthon biztonságának egyik legfontosabb feladata a gázszivárgás észlelése. Annak érdekében, hogy az Arduino kártya sikeresen megoldja az ilyen jellegű problémákat, csatlakoztatnia kell egy MQ-2 gázérzékelőt. Az MQ-2 érzékelő (4.24. ábra) meghatározza a szénhidrogén gázok (propán, metán, n-bután), a füst (égésből származó lebegő részecskék) és a hidrogén koncentrációját a környezetben. Az érzékelő gázszivárgás és füst észlelésére használható. A gázelemző beépített fűtőelemmel rendelkezik, amely a kémiai reakcióhoz szükséges. Ezért az érzékelő felforrósodik működés közben. Az új érzékelőt egyszer 24 órán keresztül fel kell melegíteni (bekapcsolva hagyni), hogy stabil értékeket kapjunk. Ezt követően a bekapcsolás utáni stabilizálás körülbelül egy percig tart.

Rizs. 4.24. MQ-2 gázérzékelő.

A légkörben lévő gáz szintjétől függően az érzékelő belső ellenállása változik. Az MQ-2 analóg kimenettel rendelkezik, így ezen a kimeneten a feszültség a környezetben lévő gáz szintjével arányosan változik. Van egy digitális kimenet is a logikai szint észleléséhez. Az érzékelő modul beépített potenciométerrel rendelkezik, amely lehetővé teszi ennek az érzékelőnek az érzékenységének beállítását attól függően, hogy milyen pontosan szeretné regisztrálni a gázszintet.
Most a mértékegységekről. A volt Szovjetunió területén a mutatókat általában százalékban (%) vagy közvetlenül tömeg/térfogat (mg / m3) mértékegységben mérik. Külföldön olyan mutatót használ, mint a ppm.
A ppm rövidítés a milliomodrészeket (parts per million) jelenti. Például 1 ppm = 0,0001%.
Érzékelő mérési tartománya:

Propán: 200-5000 ppm;
. Bután: 300-5000 ppm;
. Metán: 500-20000 ppm;
. Hidrogén: 300-5000 ppm.

Fontolja meg az MQ-2 érzékelő csatlakoztatását az Arduino Mega kártyához és a NodeMcu ESP8266 modulhoz.

4.5.1. Az MQ-2 érzékelő csatlakoztatása az Arduino Mega Boardhoz

Az MQ-2 érzékelőt analóg bemeneten keresztül csatlakoztatjuk az Arduino Mega kártyához. Az érzékelő áramellátását is az Arduino kártyáról kapjuk. A kapcsolási rajz az ábrán látható. 4.25.

Rizs. 4.25. Az MQ-2 érzékelő Arduino Mega kártyához való csatlakoztatásának sémája

Töltsünk fel egy vázlatot az Arduino Mega kártyára, hogy adatokat fogadhassunk az MQ-2 érzékelőtől és kimenetet az Arduino soros portjára. Eljárások az analóg bemenetről érkező adatok alapján történő meghatározásra:

A vázlat tartalma a 4.10-es listában látható.
Felsorolás 4.10