Датчик газа. Простая схема датчика регистрации утечки газа своими руками

Что нужно для сборки устройства по оповещению утечки газа

Для сборки датчика нам понадобятся:

• C1, C2 — 100 MKF/16B, C3 — 100 HФ.
• R1 , R2, R4, R6 — 10 kOm, R3 — 120 kOm, R5 — 3,3 kOm.
• D1-D4 — 1N4001…7.
• IC1 — PIC12FB675, GS1 — TGS2610.
• VT1 — ВС547, VR1 — 78L05.
• D5 , D6 — светодиодная лампа 25 мм.
• TR1 — трансформатор, PZ — пьезо-излучатель.
• Плата из фольгированного стеклотекстолита — 75х50 мм.

Для сборки датчика берем одностороннюю печатную плату , смотрим пример сборки ниже.

Сигнализатор опасных газов. схема, описание

Что такое датчик газа mq-2?

MQ-2 является одним из наиболее часто используемых датчиков газа из серии датчиков MQ. Это датчик газа типа металл-оксид-полупроводник (МОП, MOS), также известный как химрезистор (химический резистор), поскольку обнаружение основано на изменении сопротивления чувствительного материала, когда газ вступает в контакт с этим материалом. Используя простую цепь делителя напряжения, можно измерить концентрацию газа.

Датчик газа MQ-2 работает при постоянном напряжении 5 В и потребляет около 800 мВт. Он может обнаруживать концентрации LPG (сжиженного нефтяного газа), дыма, алкоголя, пропана, водорода, метана и угарного газа от 200 до 10000 ppm (миллионных долей).

Вот полный список технических характеристик:

Для более подробной информации, пожалуйста, обратитесь техническому описанию.

Описание программы

В программе мы использовали функцию считывания цифрового вывода, чтобы прочитать показания модуля датчика LPG газа, а затем действовали в соответствии с полученными данными.

Для проверки проекта мы использовали зажигалку со сжиженным газом.

Видео

Видео, демонстрирующее работу схемы

954 просмотров

Внутренняя структура датчика газа mq-2

Датчик фактически заключен в два слоя тонкой сетки из нержавеющей стали, которая называется «антивзрывной сеткой» (anti-explosion network). Она гарантирует, что нагревательный элемент внутри датчика не вызовет взрыва, когда мы ищем легковоспламеняющиеся газы.

Она также обеспечивает защиту датчика и отфильтровывает взвешенные частицы, поэтому внутрь камеры могут проходить только газообразные элементы. Сетка связана с остальной частью корпуса через медное зажимное кольцо.

Так выглядит датчик при удалении внешней сетки. Звездообразная структура образована из чувствительного элемента и шести соединительных ножек, которые выходят за пределы бакелитового основания. Из шести два вывода (H) отвечают за нагрев чувствительного элемента и соединены через катушку из никель-хромовой проволоки, хорошо известного проводящего сплава.

Остальные четыре вывода (A и B), отвечающие за выходные сигналы, подключены с использованием платиновых проводов. Эти провода соединены с корпусом чувствительного элемента и передают небольшие изменения тока, который проходит через чувствительный элемент.

Трубчатый чувствительный элемент изготовлен из керамики на основе оксида алюминия (Al2O3) и покрыт диоксидом олова (SnO2). Диоксид олова здесь является наиболее важным материалом, будучи чувствительным к горючим газам.

Итак, никель-хромовая катушка и керамика на основе оксида алюминия образуют систему подогрева; в то время как платиновые проволоки и покрытие из диоксида олова образуют сенсорную систему.

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.

Как подключить датчик mq2 к ардуино

Как работает датчик газа?

Когда диоксид олова (частицы полупроводника) нагревается на воздухе до высокой температуры, на его поверхности адсорбируется кислород. В чистом воздухе донорные электроны диоксида олова притягиваются к кислороду, который адсорбируется на поверхности чувствительного материала. Это предотвращает протекание электрического тока.

В присутствии восстановительных газов поверхностная плотность адсорбированного кислорода уменьшается, так как он реагирует с восстановительными газами. Из-за чего электроны высвобождаются в диоксид олова, что позволяет току свободно течь через датчик.

Как работает сигнализатор для датчика обнаружения утечки газа (метан, пропан, бутан)?

Сейчас более подробно остановимся на том, каков принцип работы датчика утечки газа. Основой датчика является GS1, это устройство мы встраиваем в наш датчик. GS1 произведен известным производителем датчиков утечки газа, компанией FIGARO. Напряжение с контактов 1 и 4 подогревает встроенный нагреватель, таким образом достигается определенная температура, и чувствительный элемент реагирует на газы.

При обнаружении газа проводимость чувствительного элемента изменяется, т.е в зависимости от концентрации газа в воздухе проводимость элемента увеличивается. Таким образом напряжение на выходе датчика 2 прямо пропорционально концентрации газа в воздухе.

Смотрим электрическую схему ниже.

IC1 — микроконтроллер, который обрабатывает 2 входных сигнала.  R1-R3, R5 формирует стабильное напряжение, которое подаётся на вход 7. R1 — терморезистор, с помощью него минимизируется влияние колебаний окружающей среды на величину напряжение на входе 7.

Микроконтроллер IC1 обрабатывает два входных сигнала. На вход 7 подаётся стабильное напряжение, формируемое элементами R1-R3, R5. Терморезистор R1 служит для уменьшения влияния колебаний температуры окружающей среды на величину напряжения на входе 7 компаратора.

В режиме «газа нет» — напряжение на входах 6 и 7 примерно равны, на выходе 2 микроконтроллера — логический ноль.

При обнаружении газа в воздухе напряжение на входе 6 растёт больше, чем на входе 7 и у микроконтроллера на выходе 2  появляется логическая «1″, что приводит к открытию транзистора VT1. Пьезо-излучатель издает звук и загорается красная светодиодная лампочка  LED2.

Схема имеет стабильное напряжение 5В с помощью стабилизатора VR1, диодов D1-D4, трансформатора Тг1. Сглаживают пульсации напряжения конденсаторы С1-С3. Второй светодиод зеленого цвета – LED1, показывает, что датчик включен в сеть.

Как устроены и работают датчики утечки газа » сайт для электриков – статьи, советы, примеры, схемы

Калибровка модуля датчика газа mq-2

Чтобы откалибровать датчик газа, вы можете держать датчик газа рядом с дымом/газом, который вы хотите обнаруживать, и поворачивать потенциометр, пока на модуле не начнет светиться красный светодиод. Поворачивайте потенциометр по часовой стрелке, чтобы увеличить чувствительность, или против часовой стрелки, чтобы уменьшить чувствительность.

Компаратор на модуле постоянно проверяет, достиг ли аналоговый выходной сигнал (A0) порогового значения, установленного потенциометром. Когда он пересекает пороговое значение, цифровой выход (D0) выдаст высокий логический уровень, и загорится светодиодный индикатор.

Эта настройка очень полезна, когда вам нужно при достижении определенного порога запустить какое-то действие. Например, когда концентрация дыма пересекает пороговое значение, вы можете включить или выключить реле или дать команду включить вентиляцию или спринклерную систему пожаротушения.

Код arduino

Код очень прост, и, в основном, он просто читает аналоговое напряжение на выводе A0. При обнаружении дыма он выводит сообщение на мониторе последовательного порта. Посмотрите скетч, прежде чем мы начнем его подробный разбор.

#define MQ2pin (0)

float sensorValue;  // переменная для хранения значения датчика

void setup()
{
  Serial.begin(9600); // настроить последовательный порт на скорость 9600
  Serial.println("Gas sensor warming up!");
  delay(20000);       // дать MQ-2 время для прогрева
}

void loop()
{
  sensorValue = analogRead(MQ2pin); // прочитать аналоговый вход 0
  
  Serial.print("Sensor Value: ");
  Serial.print(sensorValue);
  
  if(sensorValue > 300)
  {
    Serial.print(" | Smoke detected!");
  }
  
  Serial.println("");
  delay(2000); // подождать 2 сек до следующего чтения
}

Скетч начинается с определения вывода Arduino, к которому подключен аналоговый вывод датчика газа MQ-2. Переменная под названием sensorValue определена для хранения значения датчика.

#define MQ2pin (0)

float sensorValue;  // переменная для хранения значения датчика

В функции setup() мы инициализируем последовательную связь с ПК и ждем 20 секунд, чтобы дать датчику прогреться.

Serial.begin(9600); // настроить последовательный порт на скорость 9600
Serial.println("Gas sensor warming up!");
delay(20000);       // дать MQ-6 время для прогрева

В функции loop() значение датчика считывается функцией analogRead() и отображается в мониторе последовательного порта.

sensorValue = analogRead(MQ2pin); // прочитать аналоговый вход 0
  
Serial.print("Sensor Value: ");
Serial.print(sensorValue);

Когда концентрация газа достаточно высока, датчик обычно выдает значение, превышающее 300. Мы можем отслеживать это значение с помощью оператора if. И когда значение датчика превысит 300, мы отобразим сообщение «Smoke detected!» (Обнаружен дым!).

if(sensorValue > 300)
{
  Serial.print(" | Smoke detected!");
}

Вывод в мониторе последовательного порта выглядит так:

Модуль датчика lpg газа

Данный модуль содержит датчик MQ3, который и обнаруживает LPG газ, компаратор (LM393) для сравнения выходного напряжения MQ3 с опорным напряжением. Когда LPG газ обнаружен, он выдает напряжение высокого логического уровня. Потенциометр используется для регулировки чувствительности обнаружения газа.

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.

Пояснения к коду:

1. в этом примере необходимо будет откалибровать датчик, т.е. настроить включение светодиода при заданном пороге концентрации газа. При этом датчик не распознает газы, поэтому лучше использовать библиотеки для MQ2.

Для следующего примера следует переключить пин A1 на логический порт сенсора газа (цифровой сигнал). Если вы используете датчик широкого спектра газов MQ-2 от компании Амперка, то подключите его к микроконтроллеру, согласно схеме. При этом у сенсора должен быть включен нагрев (замкнута перемычка на плате датчика). После подключения датчика к Arduino, загрузите следующую программу в плату.

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.

Распиновка модуля датчика газа mq-2

Теперь давайте посмотрим на распиновку.

• VCC обеспечивает питание для модуля. Вы можете подключить его к выходу 5 В вашей платы Arduino.
• GND – вывод земли, должен быть подключен к выводу GND на Arduino.
• D0 обеспечивает цифровое представление о наличии горючих газов.
• A0 обеспечивает аналоговое выходное напряжение, пропорциональное концентрации дыма/газа.

Скетч. mq2 от амперки с библиотекой troykamq.h

#include <TroykaMQ.h>  // библиотека для датчика#define PIN_MQ2  A1     // имя пина для подключения датчика
MQ2 mq2(PIN_MQ2);    // создаём объект для работы с датчикомvoidsetup() {
   Serial.begin(9600);
   // выполняем калибровку датчика
   mq2.calibrate();
   // выводим сопротивление датчика в чистом воздухе (Ro)Serial.println("Ro = "   String(mq2.getRo()));
}

voidloop() {
   // выводим значения газов в ppmSerial.println("LPG: "   String(mq2.readLPG())   " ppm");
   Serial.println("Methane: "   String(mq2.readMethane())   " ppm");
   Serial.println("Smoke: "   String(mq2.readSmoke())   " ppm");
   Serial.println("Hydrogen: "   String(mq2.readHydrogen())   " ppm");

   Serial.println(" ");
   delay(200);
}

Скетч. подключение датчика с библиотекой mq2.h

#include <MQ2.h>  // библиотека для датчика#define PIN_MQ2  A1    // имя пина для подключения MQ2#define LED       13   // имя пина для подключения светодиода
MQ2 mq2(PIN_MQ2);   // создаём объект для работы с датчикомint lpg, co, smoke;

voidsetup() {
  Serial.begin(9600);
  mq2.begin();
  pinMode(LED, OUTPUT);
}

voidloop() {
   float* values = mq2.read(true);

   // получаем информацию с датчика// выводим данные на монитор порта
   lpg = mq2.readLPG();
   co = mq2.readCO();
   smoke = mq2.readSmoke();
  
   // включаем светодиод при превышении концентрации COif (co > 1000) { digitalWrite(LED, HIGH); }
   else { digitalWrite(LED, LOW); }

   delay(200);
}

Скетч. применяем датчик mq2 без библиотеки

#define PIN_MQ2  A1    // имя пина для подключения MQ2#define LED       13   // имя пина для подключения светодиодаint value;

voidsetup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(PIN_MQ2, INPUT);
}

voidloop() {
   // записываем полученные данные с датчика
   value = analogRead(PIN_MQ2);

   // выводим информацию на монитор портаSerial.println("VALUE - "   String(value));
   Serial.println(" ");

   // включаем светодиод при превышении определенного значенияif (value > 200) { digitalWrite(LED, HIGH); }
   else { digitalWrite(LED, LOW); }

   delay(200);
}

Характеристики датчика mq2 ардуино

• Питание: 5 Вольт;
• Потребляемый ток: 180мА;
• Чувствительность: 300-10000 ppm;
• Рабочая температура: от -10 до 50 °C;
• Влажность воздуха: не более 95%;
• Интерфейс: аналоговый и цифровой.