● 4.5. Определение концентрации углеводородных газов с помощью датчика MQ-2

Arduino-kit | электронные конструкторы и наборы, контроллеры, модули и датчики

#include <TroykaMQ.h>#define INTERVAL_GET_DATA 2000  // интервала измерений, мс #define MQ2PIN         A10MQ2 mq2(MQ2PIN);


unsigned long millis_int1=0;
 
voidsetup() {
  
  Serial.begin(9600);
  
  mq2.calibrate();
  mq2.getRo();
}
 
voidloop() {
   if(millis()-millis_int1 >= INTERVAL_GET_DATA) {
      float  propan= get_data_ppmpropan();
      
      Serial.print("propan=");
      Serial.print(propan);
      Serial.println(" ppm ");
      float  methan= get_data_ppmmethan();
      
      Serial.print("methan=");
      Serial.print(methan);
      Serial.println(" ppm ");
      float  smoke= get_data_ppmsmoke();
      
      Serial.print("smoke=");
      Serial.print(smoke);
      Serial.println(" ppm ");
      
      millis_int1=millis();
   }
}

floatget_data_ppmpropan()  {

  Serial.println(mq2.readRatio());
  floatvalue=mq2.readLPG();
  
  returnvalue;
}
floatget_data_ppmmethan()  {

  Serial.println(mq2.readRatio());
  floatvalue=mq2.readMethane();
  
  returnvalue;
}
floatget_data_ppmsmoke()  {

  Serial.println(mq2.readRatio());
  floatvalue=mq2.readSmoke();
  
  returnvalue;
}

#include <TroykaMQ.h>#define INTERVAL_GET_DATA 2000  // интервала измерений, мс #define MQ2PIN         A0MQ2 mq2(MQ2PIN);


unsigned long millis_int1=0;
 
voidsetup() {
   
   pinMode(14,OUTPUT);
   pinMode(13,OUTPUT);
   pinMode(15,OUTPUT);  
  
  Serial.begin(9600);
  
  digitalWrite(14,LOW);
  digitalWrite(13,HIGH);
  digitalWrite(15,LOW);    
  
  mq2.calibrate();
  mq2.getRo();
}
 
voidloop() {
   if(millis()-millis_int1 >= INTERVAL_GET_DATA) {
      
      digitalWrite(14,LOW);
      digitalWrite(13,HIGH);
      digitalWrite(15,LOW);    
      float  propan= get_data_ppmpropan();
      
      Serial.print("propan=");
      Serial.print(propan);
      Serial.println(" ppm ");
      float  methan= get_data_ppmmethan();
      
      Serial.print("methan=");
      Serial.print(methan);
      Serial.println(" ppm ");
      float  smoke= get_data_ppmsmoke();
      
      Serial.print("smoke=");
      Serial.print(smoke);
      Serial.println(" ppm ");
      
      millis_int1=millis();
   }
}

floatget_data_ppmpropan()  {
  Serial.println(mq2.readRatio());
  floatvalue=mq2.readLPG();
  returnvalue;
}
floatget_data_ppmmethan()  {
  Serial.println(mq2.readRatio());
  floatvalue=mq2.readMethane();
  returnvalue;
}
floatget_data_ppmsmoke()  {
  Serial.println(mq2.readRatio());
  floatvalue=mq2.readSmoke();
  returnvalue;
}

Видео, демонстрирующее работу схемы

954 просмотров

Выбор режима питания нагревателя

Датчик газа mq-4

Датчик MQ-4 относится к полупроводниковым приборам. Принцип работы датчика основан на изменении сопротивления тонкопленочного слоя диоксида олова SnO2 при контакте с молекулами определяемого газа. Чувствительный элемент датчика состоит из керамической трубки с покрытием Al2O3 и нанесенного на неё чувствительного слоя диоксида олова.

Внутри трубки проходит нагревательный элемент, который нагревает чувствительный слой до температуры, при которой он начинает реагировать на определяемый газ. Чувствительность к разным газам достигается варьированием состава примесей в чувствительном слое.

Датчик дыма и газа mq-2. беспроводной датчик газа. ардуино и esp.

Диапазон измерений

• Пропан: 0,2 – 5 промилле
• Бутан: 0,3 – 5 промилле
• Метан: 5 – 20 промилле
• Водород: 0,3 – 5 промилле

Странно, но датчик очень хорошо реагирует на газ из зажигалки, на задымленность но на газовую печку не реагирует вообще. Чувствительность датчика можно отрегулировать переменным резистором.

Датчик подключается к ардуино следующим образом:

Схема 1 – Подключение датчика к Arduino.

Vss – подключается к 5ВAout – A0 arduino (это аналоговый выход датчика, есть цифровой dout)GND  – к земле

Ниже привожу программу:

#define mic 5
#define analogInPin A0 
void setup() { 
 pinMode(analogInPin, INPUT);  
 Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  
   Serial.println(analogRead(analogInPin));
  int sensorValue = analogRead(analogInPin);
  int range = map(sensorValue, 100, 145, 1, 4);
  switch (range) {
  case 1:   
    analogWrite(mic,100);
    delay(100);
    analogWrite(mic,0);
    break;
  case 2:  
     analogWrite(mic,50);
    delay(100);
    analogWrite(mic,0);
    break;
  case 3:   
    analogWrite(mic,30);
    delay(100);
    analogWrite(mic,0);
    break;
  case 4:  
     analogWrite(mic,20);
    delay(100);
    analogWrite(mic,0);
    break;
  }
}

Для оповещения задымленности используется зуммер.

Фото устройства:

Исходный код программы

В тексте программы мы будем использовать функцию считывания значений с цифрового выхода Arduino чтобы считывать значение с цифрового выхода модуля обнаружения утечки газа и потом выполнять необходимые управляющие действия. Эта последовательность действий программируется следующим кодом:

Для тестирования работоспособности устройства мы будем использовать сигарету, содержащую сжиженный нефтяной газ. Далее представлен полный код программы.

#include <LiquidCrystal.h>// подключение библиотеки для работы с ЖК дисплеемLiquidCrystal lcd(3, 2, 4, 5, 6, 7);//контакты, к которым подключен ЖК дисплей#define lpg_sensor 18// контакт, к которому подключен модуль обнаружения утечки газа#define buzzer 13// контакт, к которому подключен звонокvoid setup() { pinMode(lpg_sensor, INPUT);// на ввод данных pinMode(buzzer, OUTPUT); // на вывод данных lcd.begin(16, 2); lcd.

print(“LPG Gas Detector”); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(“Circuit Digest”); delay(2000);}void loop() { if(digitalRead(lpg_sensor)) //если на выходе модуля обнаружения утечки газа сигнал высокого уровня {  digitalWrite(buzzer, HIGH);  lcd.clear();  lcd.

print(“LPG Gas Leakage”);  lcd.setCursor(0, 1);  lcd.print(” Alert “);  delay(400);  digitalWrite(buzzer, LOW);  delay(500); } else  {  digitalWrite(buzzer, LOW);  lcd.clear();  lcd.

Модуль обнаружения утечки газа

Этот модуль содержит датчик MQ3, который способен обнаруживать сжиженный нефтяной газ, и компаратор (LM393) для сравнения выходного напряжения датчика MQ3 с опорным напряжением. Потенциометр используется для управления чувствительностью модуля. Этот модуль достаточно легко подсоединить к плате Arduino, а в иностранных интернет магазинах его также достаточно легко приобрести введя там в строке поиска запрос “LPG Gas Sensor Module”. Его также можно сконструировать самостоятельно используя датчик MQ3 и компаратор LM358 или LM393.

Необходимые компоненты

1. Плата Arduino Pro Mini (купить на AliExpress).
2. Модуль обнаружения утечки газа MQ3 (купить на AliExpress).
3. Зуммер (буззер) (купить на AliExpress).
4. Транзистор BC547 (купить на AliExpress).
5. ЖК дисплей 16×2 (купить на AliExpress).
6. Резистор 1 кОм (купить на AliExpress).
7. Макетная плата.
8. Батарейка на 9 В.
9. Соединительные провода.

Общие сведения:

Trema-модуль датчик газа MQ-2 и MQ-135 – способны определять концентрацию широкого спектра газов в воздухе (природные газы, углекислый и угарный газ, углеводороды, дым, пары спирта и бензина).

Trema-модуль датчик газа MQ-3 – способен определять концентрацию паров спирта в воздухе.

Trema-модуль датчик газа MQ-6 – способен определять концентрацию углеводородных газов в воздухе.

Модули построены на базе полупроводникового газоанализатора. Датчики отличаются повышенной чувствительностью и быстрой реакцией на увеличение концентрации детектируемых газов. Нагревательный элемент датчиков нагревает газочувствительную полупроводниковую плёнку, которая в нагретом состоянии, вступает в химические реакции с детектируемыми газами и способна менять своё электрическое сопротивление пропорционально концентрации этих газов в окружающем воздухе.

Питание:

Входное напряжение питания 5 В постоянного тока, подаётся на выводы «V» (Vcc) и «G» (GND) модуля.

Подключение:

В комплекте имеется кабель для быстрого и удобного подключения к Trema Shield.

• Аналоговый выход модуля «S» (Signal) – подключается к любому аналоговому входу Arduino и предназначен для снятия показаний модуля.
• Цифровой вход модуля «EN» (Enable) – подключается к любому выходу Arduino и предназначен для управления режимами работы модуля («1» – активный режим, «0» – режим энергосбережения).
• Если вход «EN» оставить неподключённым, то модуль будет находиться в активном режиме пока есть питание.

Модуль удобно подключать 3 способами, в зависимости от ситуации:

Подробнее о модуле:

Уровень напряжения на аналоговом выходе «S» (Signal) прямо пропорционален концентрации детектируемых газов. Цифровой вход «EN» (Enable) можно не использовать – тогда модуль будет работать постоянно.

Если подключить вход модуля «EN» к любому выходу Arduino, то модулем можно управлять: логическая «1» подключит нагревательный элемент датчика к шине питания и модуль будет регистрировать концентрацию газов, логический «0» отключит нагревательный элемент и модуль перейдёт в режим энергосбережения.

Применение:

• Анализатор воздуха;
• Алкотестеры;

Пример для типа подключения 1:

int8_t gasPin = A0;                       // Определяем номер вывода, к которому подключен модуль

void setup() {
  Serial.begin(9600);                     // Инициируем передачу данных на скорости 9600 бит/сек
  pinMode(gasPin, INPUT);                 // назначаем вывод, к которому подключен датчик, работать в режиме входа
}
void loop() {
  Serial.print("Gas volume: ");           // выводим текст в монитор порта
  Serial.println(analogRead(gasPin));     // выводим значение с датчика
  delay(1000);                            // ждём секунду
}

Пример для типа подключения 2:

int8_t gasPin = A0;                       // Определяем номер вывода, к которому подключен модуль
int8_t gasPwr = 8;                        // Определяем номер вывода, к которому подключено управление нагревателя модуля
void setup() {
  Serial.begin(9600);                     // Инициируем передачу данных на скорости 9600 бит/сек
  pinMode(gasPin, INPUT);                 // назначаем вывод, к которому подключен датчик, работать в режиме входа
}

void loop() {
  if (analogRead(gasPin) < 550) {         // если значение с датчика ниже порога, то
    digitalWrite(gasPwr, LOW);            // выключаем питание с нагревателя и
    Serial.println("GasPwr OFF");         // выводим текст в монитор порта
  } else {                                // если значение с датчика выше порога, то
    digitalWrite(gasPwr, HIGH);           // включаем питание нагревателя,
    Serial.print("Gas volume: ");         // выводим текст в монитор порта
    Serial.println(analogRead(gasPin));   // выводим значение с датчика
  }
  delay(1000);                            // ждём секунду
}

Работа схемы

Схема устройства представлена на следующем рисунке.

На представленной схеме можно увидеть плату Arduino, модуль обнаружения утечки газа, звонок и ЖК дисплей 16×2. Arduino контролирует весь процесс функционирования устройства: считывание сигнала с выхода модуля обнаружения утечки газа, передача сообщений в ЖК дисплей и включение звонка. Чувствительность модуля обнаружения утечки газа можно отрегулировать с помощью потенциометра, присутствующего на нем.

Контакт DO модуля обнаружения утечки газа непосредственно соединен с контактом 18 (A4), а его контакты Vcc (питание) и GND (земля) соединены с контактами Vcc и GND Arduino. Модуль обнаружения утечки газа включает в своем составе датчик MQ3, который непосредственно обнаруживает сжиженный нефтяной газ (LPG).

Этот датчик включает нагревательный элемент, которому нужно нагреться до определенной температуры чтобы датчик стал функционировать должным образом. Обычно этот процесс занимает около 15 минут. Компаратор в составе модуля обнаружения утечки газа используется для конвертации аналогового значения с выхода датчика MQ3 в цифровое.

ЖК дисплей 16×2 соединен с платой Arduino в 4-битном режиме. Управляющие контакты RS, RW и En напрямую подсоединены к контактам 2, GND и 3 Arduino. Контакты для передачи данных D4-D7 подсоединены к контактам 4, 5, 6, 7 Arduino. Звонок подключен к контакту 13 Arduino через транзистор NPN BC547, в базу которого включен резистор сопротивлением 1 кОм.

Спецификация:

• Входное напряжение питания: 5 В (постоянного тока)
• Потребляемый ток: 130 … 140 мА (в активном режиме)
• Потребляемый ток: 0,5 … 0,8 мА (в режиме энергосбережения)
• Сигнал на выходе: от 1,2 В ±0.5 до Vcc-4% (зависит от концентрации измеряемых газов)
• Рабочая температура: 0 … 50 °C
• Габариты: 30×30 мм

Все модули линейки “Trema” выполнены в одном формате

Способ – 1 :  используя проводной шлейф и piranha uno

Используя провода «Папа — Мама», подключаем  напрямую к контроллеру Piranha UNO.

Способ – 2 :  используя trema set shield

Модуль можно подключить к любому из аналоговых входов Trema Set Shield.

Способ – 3 :  используя проводной шлейф и shield

Используя 3-х проводной шлейф, к  Trema Shield, Trema-Power Shield, Motor Shield, Trema Shield NANO и тд.