Датчики газа серия MQ (Trema-модуль v2.0) – Описания, примеры, подключение к Arduino

Что нам нужно и где купить

Как всегда начнем с деталей, которые мы будем использовать в данном проекте. Уже по традиции мы приводим ссылки на комплектующий в Интернет-магазинах АлиЭкспресс и GearBest. Наш проект живет и развивается благодаря покупателям этих магазинов.

Что дальше?

Хотите собрать другой девайс?
Выберите своё будущее устройство из списка проектов на Slot Shield.

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

Как подключить датчик mq2 к ардуино

Как работает дымовая сигнализация?

Датчик дыма MQ-2 имеет  выход в форме аналогового сигнала. Мы установили в нашем коде условие, при котором, если выходное значение датчика больше 400 зуммер начнет подавать звуковой сигнал и загорится красный светодиод; и если выходное значение датчика меньше 400, то зуммер будет молчать, а загорится зеленый светодиод.

Используемый здесь ESP8266 создаст веб-страницу по IP-адресу и отправит данные на этотадрес и выведет там данные. После загрузки кода этот IP-адрес можно увидеть на последовательном мониторе, как показано ниже.

Когда вы вводите этот IP-адрес в своем браузере, то увидите страницу как на рисунке ниже:

Код для проекта

Ниже приводим код для проекта целиком и дадим ряд пояснений.

#include <SoftwareSerial.h>
#define DEBUG true
SoftwareSerial wifi_module(2,3); // Подключите вывод TX esp к контакту 2 Arduino и RX esp к контакту 3 Arduino

int red_led_pin = 9;
int green_led_pin = 8;
int buzzer_pin = 10;
int smoke_sensor_pin = A0;

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  wifi_module.begin(9600); // Установите скорость передачи в соответствии с вашим esp8266

  pinMode(red_led_pin, OUTPUT);
  pinMode(green_led_pin, OUTPUT);
  pinMode(buzzer_pin, OUTPUT);
  pinMode(smoke_sensor_pin, INPUT);

  esp8266_command("AT RSTrn",2000,DEBUG); // сброс модуля
  esp8266_command("AT CWMODE=2rn",1000,DEBUG); // настроить точку доступа
  esp8266_command("AT CIFSRrn",1000,DEBUG); // получить ip адрес
  esp8266_command("AT CIPMUX=1rn",1000,DEBUG); // настроить для нескольких подключений
  esp8266_command("AT CIPSERVER=1,80rn",1000,DEBUG); // включить сервер на порту 80
}

void loop(){
  int analogSensor = analogRead(smoke_sensor_pin);

  if (analogSensor > 400){
    digitalWrite(red_led_pin, HIGH);
    digitalWrite(green_led_pin, LOW);

    tone(buzzer_pin, 1000, 200);

  } else {
    digitalWrite(red_led_pin, LOW);
    digitalWrite(green_led_pin, HIGH);

    noTone(buzzer_pin);
  }

  if(wifi_module.available()){

    if(wifi_module.find(" IPD,")){

     delay(1000);

     int connectionId = wifi_module.read()-48;     
     String webpage = "<h1>Система обнаружения дыма</h1>";
      webpage  ="<p>Величина дыма ";
      webpage  = analogSensor;
      webpage  ="</p>";

      if (analogSensor > 400){
    webpage  ="<h5>ОПАСНОСТЬ! Покиньте помещение</h5>";
  }
  else
  {
    webpage  ="<h4>Всё в порядке</h4>";
  }
     String cipSend = "AT CIPSEND=";
     cipSend  = connectionId;
     cipSend  = ",";
     cipSend  =webpage.length();
     cipSend  ="rn";

     esp8266_command(cipSend,1000,DEBUG);
     esp8266_command(webpage,1000,DEBUG);

     String closeCommand = "AT CIPCLOSE="; 
     closeCommand =connectionId; // добавить идентификатор соединения

     closeCommand ="rn";
     esp8266_command(closeCommand,3000,DEBUG);
    }
  }
}

String esp8266_command(String command, const int timeout, boolean debug){

    String response = "";
    wifi_module.print(command); 
    long int time = millis();
    while( (time timeout) > millis())
    {
      while(wifi_module.available())
      {
    char c = wifi_module.read(); 
    response =c;
    }  
  }

  if(debug)
    {
     Serial.print(response);
    }
    return response;
}

Прежде всего, добавьте последовательную библиотеку программного обеспечения. Последовательная библиотека программного обеспечения позволит нам использовать связь TX и RX на других контактах Arduino, а не только с использованием выводов TX и RX по умолчанию. Потом мы определили эти TX и RX-контакты на Arduino.

#include <SoftwareSerial.h>
#define DEBUG true
SoftwareSerial wifi_module(2,3);

В строках ниже мы объявили контакты для светодиодов, зуммера и датчика дыма.

int red_led_pin = 9;
int green_led_pin = 8;
int buzzer_pin = 10;
int smoke_sensor_pin = A0;

В функции настройки сначала устанавливаем скорость передачи для последовательной связи и для модуля wifi на 9600. Затем мы объявили выводы светодиодов и зуммера в качестве выходных контактов. Наконец, мы объявили контакт датчика дыма как входной, так как на этот контакт будет идти входной сигнал от датчика и затем будет передан в Ардуино.

Serial.begin(9600);
  wifi_module.begin(9600);
  pinMode(red_led_pin, OUTPUT);
  pinMode(green_led_pin, OUTPUT);
  pinMode(buzzer_pin, OUTPUT);
  pinMode(smoke_sensor_pin, INPUT);

Строки вызовут функцию и настроят сервер по IP-адресу, предоставленному ESP. Затем ESP отправит данные на этот IP-адрес.

esp8266_command("AT RSTrn",2000,DEBUG);
esp8266_command("AT CWMODE=2rn",1000,DEBUG); 
esp8266_command("AT CIFSRrn",1000,DEBUG); 
esp8266_command("AT CIPMUX=1rn",1000,DEBUG); 
esp8266_command("AT CIPSERVER=1,80rn",1000,DEBUG);

В функции цикла мы считываем значения от датчика дыма, а затем применяем условие, что если выходное значение больше 400, тогда загорается красный светодиод и зуммер начнет подавать звуковой сигнал. Если выходное значение меньше 400, тогда загорится зеленый светодиод, и зуммер останется молчать.

int analogSensor = analogRead(smoke_sensor_pin);
  if (analogSensor > 400){
    digitalWrite(red_led_pin, HIGH);
    digitalWrite(green_led_pin, LOW);
    tone(buzzer_pin, 1000, 200);
}

Строки ниже будут печатать данные на веб-странице. Во-первых, мы напечатаем «Система обнаружения дыма» сверху. Затем на второй строке мы напечатаем значение дыма, а на третьей строке мы напечатаем «Все нормально» или «ОПАСНО” в зависимости от состояния.

String webpage = "<h1>Система обнаружения дыма</h1>";
      webpage  ="<p>Величина дыма ";
      webpage  = analogSensor;
      webpage  ="</p>";
      if (analogSensor > 400){
    webpage  ="<h5>Опасность! Покиньте помещение</h5>";
  }
  else
  {
    webpage  ="<h4>Всё в порядке</h4>";
  }

Приведенный ниже код отправит команды в ESP и выведет выходные данные ESP на последовательном мониторе.

String esp8266_command(String command, const int timeout, boolean debug){

    String response = "";
    wifi_module.print(command); 
    long int time = millis();
    while( (time timeout) > millis())
    {
      while(wifi_module.available())
    {
      char c = wifi_module.read(); 
      response =c;
    }  
}

Вот и всё! Надеемся, что у вас всё заработало.

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.

Общие сведения

Датчик MQ7 (MQ-7), состоит из керамической трубки AL2O3 (оксида алюминия) и нанесенного на нее тонкого слоя SnO2 (диоксид олова). Внутри трубки находится нагревательный элемент, который осуществляет нагрев чувствительного слоя. Сам датчик состоят из пластмассового корпуса и сетки, изготовлено из нержавеющий стали, в нижней части расположены шесть выводов, четыре из которых используются для снятия показаний, а другие два, для нагрева.

Датчик установлен на печатную плату (30 мм х 19 мм) с синий маской, с другой стороны платы, расположено четыре вывода (шаг 2.54 мм),  два контакта для подключения питания и два для считывания показаний (аналоговый и цифровой). Показания, аналогового сигнала «Вывод AO» , снимаются непосредственно с одного из вывода датчика MQ7, значение от 0 В . . .

5 В, а цифровой сигнал  «Вывод DO»,  может устанавливается в лог «0» или лог «1» («0 В» или «5 В»), в зависимости от концентрации газа, чувствительность выхода, можно регулировать с помощью поворотного потенциометра. За преобразовании аналогового сигнала в цифровой отвечает встроенный компаратор LM393, который может выдать ток до 15 мА и дает возможность подключать модули модули реле без контроллеров.

Для визуализации, на плате расположены два светодиода, один светится при подачи питания, второй  светится, когда на «Вывод DO», логическая «0» , то-есть сработал порог включения. Принципиальная схема и назначение каждого вывода датчика MQ7 (MQ-7), показана ниже.

Группа контактов► VCC — Питание модуля « »► GND — Питание модуля «-«► DO — Цифровой вывод► AO — Аналоговый вывод

Питание:

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

Подключение датчика mq7 (mq-7) к arduino

Необходимые детали:► Датчик угарного газа MQ7 (MQ-7) x 1 шт.► Arduino UNO R3 (DCCduino, CH340G)x 1 шт.► Провод DuPont 10x, 2,54 мм, 20 см, F-F (Female — Female) x 1 шт.

Подключение:В данном примере используем датчик MQ-7 и плату Arduino UNO R3, все получение показания, отправляем на Serial-порт (при желание, можно подключить LCD1602 дисплей). Для сборки схемы, необходимо всего три провода, сначала подключаем аналоговой вывод A0 (MQ7)

Запускаем среду разработки Arduino IDE и копируем скетч (для удобства, добавлю файл для скачивания).

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.

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.

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
}

Принципиальная схема

Прежде всего, подключите модуль ESP8266 к Ардуино. Чтобы правильно подключить ESP8266 к Arduino, мы использовали модуль адаптера ESP-01, который сделает соединение очень простым. Этот адаптерный модуль имеет встроенный регулятор 5В на 3,3 В, что означает, что вам не придется использовать резисторы.

Подключите контакт VCC адаптера ESP-01 к выходу 5V на Arduino и Землю (GND) на ESP-01 к GND на Arduino. Затем подключите вывод TX от адаптера к пину 2 на Ардуино и RX от адаптера к выходу 3 на Arduino.

Дальше подключите датчик MQ-2 к Ардуино. Подключите VCC и GND к датчику к контактам 5V и GND на Arduino. Затем подключите контакт A0 на MQ-2 к A0 на Arduino.

После этого подключите Зуммер и светодиоды к Arduino. Подключите положительный сигнал к зуммеру с контактом 10 на Arduino и отрицательный сигнал на зуммере с GND на Arduino. Затем подключите отрицательную сторону светодиодов к заземлению через резистор 220 Ом и положительную сторону к контактам 8 и 9 на Arduino.

Скетч

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);
}

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.

Схема и распиновка датчика газа mq2

Напряжение аналогового выхода изменяется пропорционально концентрации дыма или газа. Чем выше концентрация газа, тем выше выходное напряжение. Логический сигнал можно откалибровать, держа датчик рядом с дымом, который вы хотите обнаружить. Далее вращайте потенциометр по часовой стрелке (для увеличения чувствительности сенсора), пока не загорится красный светодиод на модуле.

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.