درست از زمان عصر صنعتی، ما انسان ها به سرعت در حال توسعه بوده ایم. با هر پیشرفتی ما محیط زیست خود را نیز آلوده کرده و در نهایت آن را تخریب می کنیم. اکنون گرمایش جهانی یک تهدید هشداردهنده است و حتی هوایی که ما تنفس می کنیم بحرانی می شود. بنابراین نظارت بر کیفیت هوا نیز اهمیت پیدا کرده است. بنابراین در این مقاله یاد می گیریم که چگونه از هر سنسور گاز سری MQ با آردوینو استفاده کنیم و خروجی را بر حسب PPM (قطعات در میلیون) نشان دهیم. PPM نیز به صورت میلی گرم در لیتر (mg/L) بیان می شود .
سنسورهای گاز سری MQ
- دی اکسید کربن (CO2): MG-811
- مونوکسید کربن (CO): MQ-9
- کل ترکیبات آلی فرار (TVOCs): CCS811
- دی اکسید کربن معادل (eCO2): CCS811
- اکسید فلز (MOX): CCS811
- آمونیاک: MQ-137
- کیفیت هوا: MQ-135
- LPG، الکل، دود: MQ2
ما قبلاً از MQ2 برای سنجش دود و MQ-135 برای پروژه نظارت بر کیفیت هوا استفاده کرده ایم . در اینجا من از سنسور MQ-137 از sainsmart برای اندازه گیری آمونیاک در ppm استفاده خواهم کرد . با در دست داشتن سنسور، تمام آموزش های موجود را مرور کردم و متوجه شدم که هیچ سند مناسبی در مورد نحوه اندازه گیری گاز در ppm وجود ندارد . بیشتر آموزش ها یا فقط به مقادیر آنالوگ می پردازند یا ثابت هایی را معرفی می کنند که برای اندازه گیری همه نوع گاز قابل اعتماد نیستند. بنابراین، پس از مدتها جستجوی آنلاین، بالاخره متوجه شدم که چگونه از این حسگرهای گاز سری MQ برای اندازهگیری ppm با استفاده از آردوینو استفاده کنم. من چیزهایی را از پایین بدون هیچ کتابخانه ای توضیح می دهم تا بتوانید از این مقاله برای هر سنسور گازی که با شما موجود است استفاده کنید.
آماده سازی سخت افزار:
سنسورهای گاز MQ را می توان به عنوان یک ماژول یا فقط به عنوان یک سنسور به تنهایی خریداری کرد. اگر هدف شما اندازه گیری فقط ppm است، بهتر است سنسور را به تنهایی بخرید زیرا ماژول فقط برای استفاده از پین دیجیتال مناسب است. بنابراین اگر ماژول را قبلا خریداری کرده اید، باید یک هک کوچک انجام دهید که در ادامه مورد بحث قرار خواهد گرفت. در حال حاضر، فرض کنید سنسور را خریداری کرده اید.
همانطور که می بینید، فقط باید یک سر 'H' را به منبع تغذیه و سر دیگر 'H' را به زمین وصل کنید. سپس هر دو A و هر دو B را با هم ترکیب کنید. یک مجموعه را به ولتاژ تغذیه و دیگری را به پایه آنالوگ خود وصل کنید. مقاومت R L نقش بسیار مهمی در کارکرد سنسور دارد. بنابراین توجه داشته باشید که از کدام مقدار استفاده می کنید، مقدار 47k توصیه می شود.
اگر قبلاً یک ماژول خریداری کرده اید، باید ردهای PCB خود را دنبال کنید تا مقدار R L خود را در برد پیدا کنید. Grauonline قبلاً این کار را برای ما انجام داده است و نمودار مدار برد سنسور گاز MQ در زیر آورده شده است.
همانطور که می بینید مقاومت R L (R2) بین پایه Aout و زمین متصل است، بنابراین اگر ماژول دارید، مقدار R L را می توان با استفاده از یک مولتی متر در حالت مقاومت در سراسر پایه Vout و پایه Vcc اندازه گیری کرد. ماژول در سنسور گاز sainsmart MQ-137 من مقدار RL 1K بود و همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است در اینجا قرار داشت.
با این حال، وب سایت ادعا می کند که یک پات متغیر R L ارائه می دهد که درست نیست همانطور که در نمودار مدار به وضوح می بینید، پات برای تنظیم ولتاژ متغیر برای op-amp استفاده می شود و ربطی به R L ندارد . بنابراین ما باید مقاومت SMD (1K) را که در بالا نشان داده شده است به صورت دستی لحیم کنیم و باید از مقاومت خود در سراسر پایه زمین و Vout استفاده کنیم که به عنوان RL عمل می کند. بهترین مقدار برای RL 47K خواهد بود که توسط دیتاشیت پیشنهاد شده است، از این رو می خواهیم از همان استفاده کنیم.
رویکرد اندازه گیری PPM از سنسورهای گاز MQ:
اکنون که مقدار R L را می دانیم ، اجازه می دهد تا نحوه اندازه گیری ppm را از این حسگرها ادامه دهیم. مانند همه سنسورها، مکان شروع، برگه داده آن است. برگه داده MQ -137 در اینجا آورده شده است، اما مطمئن شوید که برگه اطلاعاتی مناسب برای سنسور خود را پیدا کرده اید. در داخل دیتاشیت ما فقط به یک نمودار نیاز داریم که در برابر (Rs/Ro) VS PPM رسم شود، این همان نموداری است که برای محاسبات خود به آن نیاز داریم. بنابراین آن را در دست بگیرید و در جایی دستی نگه دارید. یکی از سنسورهای من در زیر نشان داده شده است.
معلوم شد که سنسور MQ137 می تواند NH3، C2H6O و حتی CO را اندازه گیری کند . اما، در اینجا من فقط به مقادیر NH3 علاقه مند هستم. با این حال میتوانید از همین روش برای محاسبه ppm برای هر سنسوری که دوست دارید استفاده کنید. این نمودار تنها منبعی است که ما می توانیم مقدار ppm را پیدا کنیم و اگر بتوانیم به نحوی نسبت Rs/Ro (محور X) را محاسبه کنیم، می توانیم از این نمودار برای یافتن مقدار ppm (محور Y) استفاده کنیم. برای یافتن مقدار Rs/Ro باید مقدار Rs و مقدار Ro را پیدا کنیم. جایی که Rs مقاومت سنسور در غلظت گاز و Ro مقاومت سنسور در تمیز Sir است.