Датчик газа ардуино схема
Чуть не приключилась беда, придя домой с работы почувствовал запах газа, оказалось, что одно из соединений гибкой подводки газа к плите давала небольшую течь. Поменял прокладки, проверил качество соединения мыльным раствором, больше газом не пахнет. Решил для перестраховки таких случаев собрать примитивный анализатор утечки газа. Выбор пал на плату Arduino Uno, которая без дела лежала полгода. В этой заметке я расскажу о применении вышеуказанной платы с аналоговым датчиком газа MQ-6 datasheet от Hennan Hanwei Electronics, мы соберем простую схему с выводом полученных значений в серийный порт и простую свето-звуковую индикацию присутствия газа и напишем небольшой скетч. Соберем небольшую схему, нам понадобиться:
Купленный мною датчик газа, смонтирован на небольшую плату и включает в себя подстроечный резистор для регулирования чувствительности. 
Вот что получилось в программе Fritzing.
Напишем скетч для Arduino:
Загрузим скетч в ардуино, если все сделано правильно, то зеленый светодиод (pin4) будет гореть, проверить работу датчика можно выпустив в него газ из зажигалки.
Так же в скетче мы предусмотрели вывод значений в параллельный порт.
Нажав комбинацию клавиш Shift+Ctl+M в среде разработки Arduino IDE, мы вызовем терминал, в котором будем видеть полученные значения с нашего датчика.
Большие значения появились после выпускания газа из зажигалки
Видео работы схемы
В дальнейшем планируется дополнить схему 10 сегментной светодиодной линейкой с использованием сдвиговых регистров M74HC595, о чем обязательно будет статья.
Сжиженный нефтяной газ (LPG - liquified petroleum gas) используется сейчас в большинстве домохозяйств, однако его утечка может привести к тяжелым последствиям. Для предотвращения и обнаружения утечек этого газа разработано достаточно большое число разнообразных устройств. В этой статье мы разработаем детектор обнаружения утечки данного газа на основе платы Arduino. При обнаружении утечки газа детектор будет выдавать сигнал тревоги в виде звукового сигнала.
Мы будем использовать модуль обнаружения сжиженного нефтяного газа для обнаружения его утечки. При утечке газа этот модуль будет выдавать импульс высокого напряжения на своем контакте DO. А плата Arduino будет периодически проверять сигнал на этом контакте и когда она обнаружит на нем сигнал высокого уровня, то она будет высвечивать на экране жидкокристаллического (ЖК) дисплея сообщение “LPG Gas Leakage Alert” (тревога – утечка газа) и включать звонок (зуммер), который будет звенеть до тех пор пока не прекратится утечка газа. А когда модуль обнаружения утечки газа будет выдавать сигнал низкого уровня на своем контакте, то Arduino будет показывать на дисплее сообщение “No LPG Gas Leakage” (нет утечки газа).
Схема работы устройства представлена на следующем рисунке.
Необходимые компоненты
- Плата Arduino Pro Mini (купить на AliExpress).
- Модуль обнаружения утечки газа MQ3 (купить на AliExpress).
- Зуммер (буззер) (купить на AliExpress).
- Транзистор BC547 (купить на AliExpress).
- ЖК дисплей 16x2 (купить на AliExpress).
- Резистор 1 кОм (купить на AliExpress).
- Макетная плата.
- Батарейка на 9 В.
- Соединительные провода.
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.
Работа схемы
Схема устройства представлена на следующем рисунке.
На представленной схеме можно увидеть плату Arduino, модуль обнаружения утечки газа, звонок и ЖК дисплей 16x2. 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 16x2 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.
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.
Датчик газа MQ-2 позволяет регистрировать концентрацию таких газов как водород, дым и горючие углеводородные газы (метан, пропан, бутан). Датчик относится к распространенному семейству датчиков MQ. Это семейство датчиков, благодаря своей низкой стоимости и простоте использования завоевало популярность. Датчик имеет аналоговый и цифровой выход. На цифровой выход сигнал подается при превышении определенного порога концентрации газа, который настраивается подстроечным резистором. Датчик прост в подключении, имеет высокую чувствительность и малое время отклика.
Датчик представляет из себя небольшую плату, с передней стороны которой расположен чувствительный газоанализатор (детектор), а на обратной стороне располагаются 4 ножки для подключения датчика, индикаторы питания и выходного сигнала, а также потенциометр.
Применяют датчики MQ-2 в системах умного дома, в системах обнаружения газа или дыма на промышленных или частных объектах, в автомобильных вентиляционных фильтрах и т.д.
Характеристики
- Напряжение питания: 5В;
- Потребляемый ток (ток нагревателя): 180мА;
- Диапазон чувствительности 300-10000 ppm;
- Газ, для которого нормируется датчик: изобутан, 1000ppm;
- Время отклика: менее 10 с;
- Рабочая температура: от -10 до +50 °C;
- Рабочая влажность воздуха: не более 95% RH;
- Интерфейс: аналоговый и цифровой;
Принцип работы
Принцип работы датчика основан на чувствительном детекторе из смеси оксидов алюминия и олова, в котором за счет нагревания происходит химическая реакция. Именно поэтому в процессе работы газоанализатор существенно нагревается, так что не стоит пугаться. В результате химической реакции изменяется сопротивление элемента и передается сигнал. В зависимости от чувствительности элемента к определенным газам достигается эффект их обнаружения.
Концентрация газа измеряется в ppm. Она расшифровывается, как parts per million (частей на миллион). Таким образом 1ppm соответствует концентрации в 0,0001%. Что бы получить точное значение измеренной концентрации газа ppm, необходимо выполнить сложное нелинейное преобразование напряжения на аналоговом выходе датчика по таблицам преобразования из документации на датчик, с учетом температуры окружающего воздуха.
С помощью потенциометра можно изменять порог чувствительности цифрового выхода датчика. Имейте ввиду что для разных газов порог чувствительности будет не один и тот же.
Индикаторы, расположенные на датчике, уведомляют нас подключенном питании и превышении порога чувствительности цифрового выхода.
Подключение
Подключить датчик можно к плате Arduino или напрямую к модулю реле. В первом случае используется аналоговый выход А0 датчика, который подключают к аналоговому входу на плате Arduino. В случае с реле используют цифровой выход датчика.
Внимание. Не подавайте на датчик напряжение питания более 5В, избегайте попадания влаги и щелочи на газоанализатор, избегайте обморожения датчика при очень низких температурах.
Схема подключения представлена на картинке ниже:
Программный код для Arduino IDE
Датчик MQ-2 определит концентрацию углеводородных газов (пропан, метан, н-бутан), дыма (взвешенных частиц, являющихся результатом горения) и водорода в окружающей среде. 
Видеообзор
Подключение и настройка
Датчик газа MQ-2 подключается к управляющей электронике по 5 проводам. Для подключения используются два трёхпроводных шлейфа. Для быстрого подключения модуля к Iskra JS или Arduino используйте Troyka Shield. 
С Troyka Slot Shield можно обойтись без лишних проводов. 
Примеры программ для Arduino
Для обладателей платформ Arduino выведем в Serial-порт текущее значение вредных газов в ppm , управляя нагревателем. Для запуска примера скачайте и установите библиотеку TroykaMQ.
К платам Arduino c 5 вольтовой логикой датчик можно подключить используя всего один трёхпроводной шлейф. Для этого установите перемычку на разъём «выбор питания нагревателя».
Выведем в Serial-порт текущее значение вредных газов в ppm , при этом нагреватель всегда включён.
Элементы платы
Датчик газа MQ-2
Датчик MQ-2 относиться 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.
Урок по созданию на Ардуино детектора газа с индикатором, который питается от USB и отображает количество обнаруженного газа на дисплее.
Шаг 1. Комплектующие и инструменты
В целом стоимость проекта будет варьироваться в зависимости от качества деталей, которые вы хотите использовать. Но, к счастью, большинство комплектующих могут быть легко использованы для других проектов.
Первое, что вам нужно сделать, это собрать необходимые детали для нашего детектора газа Ардуино. Обычно, первым делом мы подбираем нужную электронику.
Инструменты:
- пистолет для горячего клея
- острый нож
- металлическая линейка
- некоторые инструменты рисования (в зависимости от ваших личных предпочтений)
Комплектующие:
Шаг 2. Делаем корпус
Самый простой вариант сделать корпус - использовать картон. Можно воспользоваться рисунком ниже для создания корпуса.
Шаг 3. Монтаж деталей детектора газа
На этом шаге добавляем детали в корпус детектора газа. На рисунках показано, как монтировать детали с помощью пистолета для горячего клея.
Как можно заметить были использованы небольшие кусочки картона, склеенные для прокладок и монтажных опор. Это особенно важно, если вы хотите, чтобы кнопка сброса на ардуине работала правильно. Обязательно надежно закрепляйте детали на месте, но все равно держите электронные контакты и кнопки чистыми.
Шаг 4. Подключение
Как только у вас появятся все детали, вы можете их подключить. Подключите ардуино к датчику и дисплею в соответствии с приведенными ниже фото.
Подключение датчика (сенсора)
Подключение дисплея
Подключение делаем следующим образом:
| 7-сегментный дисплей | Ардуино цифр. выходы |
|---|---|
| a | 2 |
| b | 3 |
| c | 4 |
| d | 6 |
| e | 7 |
| f | 9 |
| g | 8 |
| DP | 5 |
Шаг 5. Загрузка кода
Ардуино детектор газа нужно запрограммировать, это очень легко сделать. Мы используем программное обеспечение, представленное на официальном сайте Ардуино - www.arduino.cc.
Возьмите код или файл ниже и загрузите его в arduino.
Шаг 6. Тестирование
Теперь вы можете проверить свой детектор газа! Финальный вариант работы нашего детектора газа Ардуино можно увидеть на видео ниже:
Измените пороговые значения в коде, если вы не удовлетворены реакцией датчика.
Читайте также: