Датчик угарного газа схема
Угарный газ (монооксид углерода) - очень опасный газ, так как не имеет ни вкуса, ни запаха, прозрачен и при этом смертельно токсичен.
При этом им довольно легко отравиться, например из-за плохой тяги в дымоходе камина или неправильной эксплуатации газового оборудования.
В частном доме настоятельно рекомендуется установка датчика угарного газа, который громко сообщит владельцам о наличии CO, разбудит их ночью и тем самым убережет от отравления или даже от смерти.
Сейчас продается много готовых готовых датчиков-измерителей угарного газа и дыма как в российских магазинах:
так и за границей:
Я покупал большинство из них и все они хорошо справляются с поставленной задачей - вовремя предупреждать об опасной концентрации газа CO.
Но бывают ситуации, когда хочется расширить функционал этих устройств. Например, у вас установлен хаб умного дома и вы бы хотели получать уведомление на телефон в ваше отсутствие. Или вы хотели бы установить датчик в дом пожилых родственников и иметь к нему удаленный доступ. Либо организовать питание не от батареек, а от блока питания.
В таких случаях вы можете довольно просто собрать такое устройство на базе Arduino и сенсора MQ-7. При необходимости его можно интегрировать в экосистему умного дома или расширить его функционал как захочется.
К разработке своего датчика стоит отнестись очень серьезно, потому что от работы этого прибора может зависеть ваша жизнь. Стоит заранее продумать:
- вопрос питания - если это батарейки или аккумуляторы, то необходимо сигнализировать когда их нужно поменять
- подтверждение работы датчика, например, ненавязчивый зеленый светодиод, мигающий раз в минуту
- перед размещением датчика в помещении проверить его работу - например размесить его в большой кастрюле, зажечь в ней свечи/бумагу, и закрыть крышку
Приведу ссылки на проверенных продавцов, у которых я заказывал датчик MQ-7:
Подключается датчик очень просто: разъемы GND и VCC подключаются соответственно к пинам GND и +5V на Arduino, а разъем A0 - к любому свободному аналоговому пину.
Угарный газ CO является продуктом неполного сгорания углеродного топлива. Это ядовитый газ вдыхание, которого приводит к отравлению. В легких случаях отравление проявляется как головная боль, головокружение, а в более тяжелых пострадавший теряет сознания и может умереть. При этом газ сам по себе не имеет запаха, и распознать его довольно сложно. В относительно недалеком прошлом, когда печное отопление жилых домов было нормой, отравления угарным газом так же были частым явлением.
Впрочем, и в начале XXI века найти печь не так уж сложно, если и не в частных жилых домах, то в гаражах и на дачах подобные конструкции используются весьма часто. Если в печи происходит сгорание топлива, не важно какого, дров, угля или газа, то в нормальных условиях образуется большое количество углекислого газа, который удаляется через дымовую трубу. Если труба окажется, перекрыта, например, в нее попадет птица (автору известен такой случай), то отток продуктов горения нарушается и в результате неполного сгорания топлива активно образуется угарный газ. Попадая в легкие угарный газ, связывается в крови с гемоглобином, лишая последний возможности переносить кислород.
Особенно опасно если такая ситуация происходит ночью, когда все находящиеся в помещении спят и зачастую не успевают заметить грозные признаки начинающегося отравления. Но если в первый момент удается поднять тревогу, то все это оборачивается лишь неприятным происшествием без значимых последствий, а сотрудники городского кладбища лишатся крупного заказа. Для предупреждения о увеличении концентрации угарного газа в воздухе существуют специальные датчики (вот датчик метана и дыма). В частности данный датчик приобретен на АлиЭкспресс.
Детектор угарного газа с Алиэкспресс
Датчик поставляется в картонной коробке, завернутой в один слой воздушно пузырьковой пленки. К прибору прилагается инструкция на английском языке.
Инструкция для датчика газа автономного
На коробке также имеется краткое описание назначения прибора.
Внутри коробки размещается сам прибор, а также крепеж для установки датчика на стене или потолке, источник питания в комплект поставки не входит. Устройство питается от трех гальванических элементов, типоразмера АА. В дежурном режиме устройство потребляет ток 1,5 мА, в режиме тревоги ток возрастает до 30 мА.
Внешний вид детектора угарного газа
Сам датчик располагается в цилиндрическом пластиковом корпусе, диаметром 100 мм и высотой 40 мм. На передней панели, располагается кнопка проверки/сброса показаний, индикатор питания и индикатор сигнала тревоги, а также жидкокристаллический экран, который показывает примерную концентрацию угарного газа. ЖК экран имеет синюю подсветку. Зеленый светодиод вспыхивает каждые 30 с. При нажатии на кнопку подается звуковой сигнал, загорается красный светодиод и включается ЖК экран. Экран показывает концентрацию угарного газа в ppm, то есть в миллионных долях.
Разборка и схема
Сняв тыльную крышку прибора, можно увидеть отсек для элементов питания.
Разбора автономного детектора газа
Детали корпуса удерживаются вместе на четырех пластиковых защелках.
Схема и плата автономного детектора газа
Открыв защелки можно получить доступ к печатной плате прибора.
Испытание детектора газа
Работоспособность этого датчика проверить сравнительно легко. Нам потребуется источник угарного газа, то есть органическое топливо, тлеющее в условиях недостатка кислорода. Например, возьмем кастрюлю, в которую поставим консервную банку с горящим листом бумаги и в туже кастрюлю поместим проверяемый датчик. Для создания дефицита кислорода накроем кастрюлю крышкой.
Испытание детектора газа угарного
В таких условиях потребовалось меньше минуты, для того чтобы датчик отреагировал на повышение концентрации угарного газа. При этом загорается красный светодиод, подается звуковой сигнал тревоги и включается ЖК экран. Благодаря подсветке показания хорошо читаются в темноте.
Работа детектора газа в темноте
Уверены, что устройство для обнаружения токсичных газов является обязательным для установке в каждом доме. Особенно это касается окиси углерода (Со), так как большинство частных домов оборудованы печами для сжигания природного газа для получения тепла. Любая блокировка печной трубы (например, птица в трубе, или в результате сильного снегопада в зимний период) может привести к отравлению. Коммерческие приборы для обнаружения Co продаются по цене около $100. Большинство из них позволяет просто обнаружить некоторое присутствие Co и запустить сигнал тревоги без указания уровня. Если вы более-мнее разбираетесь в электронике - сделайте детектор самостоятельно. Сам датчик стоит около $10. Тем более вы можете полностью контролировать свое устройство, программировать будильник и настроить его по потребностям.
Схема детектора Со2
После исследований и экспериментов решено было использовать TGS 2442 - специальный датчик Co. Его обвязка построена на MOSFET транзисторах. Таким образом можно легко добиться четкого считывания импульсов для сопряжения с датчиком. Согласно спецификации датчика, его сопротивление изменяется в несколько сотен раз, в рабочем диапазоне концентрации газа.
Схема проста. Микроконтроллер PIC16F917 заботится о создании ЖК-сигналов индикации и синхронизации с датчиком. Во время считывания данных импульс ЦАП преобразует напряжение датчика в цифровой сигнал и сравнивает его с установленным порогом. Если напряжение выше порогового, на МК генерируется 2400 Гц импульс за 0.1 сек на выводе RB5 и включается красный светодиод на выводе RD0. В противном случае, если напряжение ниже порогового значения, зеленый светодиод станет красным от пин-RC0.
Проект собран на 3-х печатных платах для того, чтобы вписаться в небольшой пластиковый корпус. Одна из плат - для питания микросхемы и сигнал зуммера на ней. Еще одна вспомогательная печатка предназначена для подъема ЖК до уровня передней панели, и все другие компоненты устанавливаются на печатную плату. Главная плата внутри корпуса соединена с ЖК дисплеем 24 проводами. Двойной цветной (зеленый/красный) светодиод подключен проводками. В измерителе газа использованы МОП-транзисторы в корпусе sot-23 поверхностного монтажа, однако резисторы не поверхностного монтажа, поскольку они также служат в качестве перемычек и упрощения структуры. Сетевой DC адаптер для этого устройства должен выдавать 250 мА на 10 В. Крепление датчика внутри коробки делается в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя. Три угловых щели в корпусе для облегчения потока воздуха через датчик. Металлический ободок для LCD приклеен к передней панели.
В настоящее время прибор запрограммирован для отображения значения, предоставленных PIC ЦАП. Это число находится в диапазоне 0 - 255, пропорционально уровню Co, и, следовательно, дает некоторое представление о концентрации угарного газа. Сигнал включается, когда это число превышает 10. Сжигание одной спичики прямо под датчиком поднимает значение АЦП до 13 (и запускает сигнал тревоги). Небольшой кусок горящего дерева на расстоянии около 10 см от датчика повышает это значение до 65. От сигаретного дыма в упор показание возрастает до 165. Таким образом, датчик является вполне рабочим. С другой стороны, установка его прямо в выхлопную трубу машины в закрытом гараже не влияет на отображаемое значение LCD. Это означает, что датчик не очень чувствительный к другим газам. Все файлы проекта в общем архиве.
В этом статье, расскажу как спроектировать детектор газа CO. Показания снимаются с датчика MQ7 (MQ-7), который специально разработан, для измерения окиси углерода (CO) в воздухе в пределах 10 до 1000 ppm. Регулировка чувствительности изменяется с помощью встроенного потенциометра.
Технические параметры MQ7
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.
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) в A5 (Arduino UNO), затем подключаем питание GND к GND и VCC к 5V. Схема собрана, теперь надо подготовить программную часть.
Запускаем среду разработки Arduino IDE и копируем скетч (для удобства, добавлю файл для скачивания).
Во времена до исторического материализма и глобального потепления, когда Газпром еще не раскинул свои железные щупальца по планете и печное отопление было основным способом не дать дуба в нашем суровом климате, одним из самых опасных бытовых явлений был «угар». От него, бывало, гибли целыми семьями. А все почему? А потому что не было у них вот такого полезного девайса:
Детектор угарного газа от компании Даджет предназначен для сигнализации о наличии в воздухе опасных концентраций моноокиси углерода, СО. Это и есть «угарный газ», который образуется при горении углерода или соединений на его основе (например, бензина) в условиях недостатка кислорода. Как он образуется в бытовых условиях?
Два основных способа угореть (не пробуйте повторить это дома):
1. Если в разогретых печи или камине остались непрогоревшие угли, а вьюшку трубы закрыли. Самая часта причина угара в раньшие времена – экономные крестьяне обязательно закрывали трубу после топки печи, поскольку через печную тягу уходила часть тепла, выстуживая избу. Если это сделать чуть раньше, чем нужно, то дотлевающие в разогретой топке угли выделяли СО.
2. В наше время, когда печное отопление скорее редкость, а камины, в силу более открытой конструкции, все же менее склонны к образованию СО, наиболее частой причиной угара становится автомобиль, стоящий с заведенным мотором в гараже. Особенно при утреннем прогреве – холодный двигатель, работая на переобогащенной смеси, выделяет просто огромное количество СО. И, если вы думаете, что открытые ворота вас спасут – то нет, ничего подобного. Концентрация растет ОЧЕНЬ быстро, через ворота вентилироваться не успевает. Насмерть, конечно, вряд ли угорите, но голова потом будет болеть так, что живые позавидуют мертвым.
В общем, детектор этого самого СО – штука более чем нужная, особенно мне – человеку, проживающему в частном доме с печкой и камином, а также имеющему в качестве хобби возню с автомобилями в гараже.
Итак, детектор от компании «Даджет»:
Пластиковый белый корпус, цифровой ЖК-индикатор, одна кнопка, три светодиода, решетка сирены-кричалки.
Индикатор показывает два вида данных – температура воздуха в помещении:
…и содержание в этом воздухе СО – в PPM, то есть parts per million — частей на миллион. Таблица переносимости (при какой концентрации вам понадобится клей для ласт) есть в инструкции, но, с практической точки зрения – любая концентрация, которую засечет такой детектор (от 25 РРМ) требует незамедлительной реакции пользователя – чтобы понять, откуда угар.
Там же расположен индикатор заряда батарей. Сами батареи скрываются сзади, под крышкой отсека, одновременно являющейся крепежным (на стену) элементом:
Пластиковая панелька прикручивается к стене двумя шурупами, и на нее пристегивается само устройство.
Батарейки в отcеке подпружинены специальными пластиковыми упорами, так что при снятии прибора с основания так и норовят выпрыгнуть и раскатиться по углам.
Если устройство разобрать, то виден электрохимический сенсор:
Это элемент, который реагирует на химический состав воздуха изменением электропроводимости. Молекулы СО вступают в электрохимическую реакцию на электроде и позволяют использовать прямую линейную зависимость тока от концентрации измеряемого компонента.
Черный кругляш с дыркой – пьезокричалка PT-3534FP, 105dBA, от 2900Hz до 3900Hz. Чертовски громкая штука с редкостно противным звуком – разбудит с гарантией.
С обратной стороны платы две микросхемы:
Одна из них — HT16218, контроллер LCD-индикатора, а вторая так залачена, что я не разобрал.
Для проверки работоспособности устройства есть кнопка «Тест» — можно нажать на ее и послушать, как громко оно кричит. Но, согласитесь, это не самый надежный метод проверки. Хочется, так сказать, более реалистичного опыта.
Конечно, можно протопить печку, закрыть заслонку и посмотреть, что случится раньше – я помру или индикатор сработает, но мое доверие к технике не настолько велико, да и проветривать потом замучаешься, тем более, что на улице мороз.
Так что повысить содержание СО в тестовом объеме я решил более простым способом – подставив детектор под выхлоп автомобиля.
Вставил баклажку горловиной в выхлопную трубу, положил в нее прибор и завел двигатель. Холодный мотор выплюнул на старте столько СО, что детектор завопил моментально, показав ПДК. По мере прогрева показания снизились, но все равно – дышать из этой баклажки определенно не стоит…
В общем, проверка показала, что устройство работоспособно, и оно торжественно заняло свое место в доме:
(Круглая штука рядом – детектор дыма, что тоже не лишнее при наличии печки). Поскольку СО легче воздуха, то размещать детектор лучше повыше, но не у самого потолка:
Выводы:
Для тех, у кого дом, как мой, топится печкой – реальный мастхэв. Возможно, эта штука никогда в жизни не сработает, но единственное ее срабатывание спасет жизнь всем, кто в доме. То же самое – закрытые камины с дверцами. За это определенно стоит отдать 2950 рублей – и пусть себе висит. При токе покоя 80мкА батареек хватит надолго.
Также весьма рекомендую всем любителям повозиться в гараже – там вероятность надышаться СО еще больше. Правда, к сожалению, в характеристиках не указан температурный диапазон работы детектора. Предполагаю, что при минусовых температурах электрохимический датчик может работать некорректно, да и батарейки не любят морозов. Так что, в неотапливаемом гараже зимой толку от него будет немного… Впрочем, и желающих греметь ключами на морозе тоже не легион. Купить можно здесь.
Павел Иевлев, г. Воронеж
- Блог компании Даджет
- Гаджеты
- Здоровье
- Химия
- Экология
- Скопировать ссылку
- ВКонтакте
- Telegram
Похожие публикации
- 12 января 2017 в 08:45
Гаджет для ловли рыбы из мест, где она реально есть
Zendure: зарядное устройство для 4-х гаджетов + 1 место для беспроводной зарядки
АвтоСтарт — Powerbank для автомобиля с возможностью зарядки гаджетов
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут
Комментарии 52
Я брал себе похожее устройство на амазоне. Там есть кнопка — Test, инициирующая учебную тревогу, по инструкции ее надо регулярно (раз в неделю, что ли. ) устраивать. Еще, раз в 30 сек происходит короткая вспышка светодиода (можно иногда приглядываться — работает ли оно). Ну и есть сигнал при разряде батареи само собой.
Кстати, я так понял (из комментов на амазоне), что в США в некоторых штатах установка такого устройства (только сертифицированного) обязательна.
Достаточно открыть тот, который с Али и сравнить начинку :) Все вопросы отпадут :)
Достаточно открыть тот, который с Али и сравнить начинку :) Все вопросы отпадут :)
Однозначно полезное устройство, я использую аналогичное в деревенском доме. Полезно еще в том случае, если печка иногда поддымливает в дом — орать начинает сразу.
Одна проблема — на aliexpress эти устройства продаются по 600р/штука… Ключевые слова" CO monitor". Температуру правда не показывает.
Еще один датчик, еще три батарейки, еще одна пищалка, еще один повод создать проект на ардуино для подключения датчика к умному дому.
С нетерпением жду когда все датчики разделятся на три вида
1) датчик критических ситуаций.
2) датчик параметров комфорта
3) погодный датчик
И все будут иметь встроенные, типовые АКБ и беспроводную зарядку от паразитного излучения. А также стандартный радио модуль для передачи данных.
Но даже без беспроводной зарядки я согласен на обычную и тянуть розетку. Т.к. замена 50 батареек раз в пару месяцев жутко напрягает. А еще больше напрягают индикаторы разряженных батареек, которые больше половины времени работы показывают что батарейки разряжены, но продолжают работать, при этом совершенно не понятно как это влияет на точность их работы.
Короче стойкая ассоциация с детскими игрушками, пластиковая пищалка-мигалка на трех батарейках.
Ну и еще такой вопрос как стиль остается за кадром. Т.е. мы (мужья) тратим время\нервы\деньги что-бы выбрать с женами розетки и выключатели под нужный стиль, а потом берем и лепим белые круги и квадраты на стены. И сразу перечеркиваем все попытки сделать какой-то дизайн.
Мне кажется все это должно врезаться в стены и мебель и становится незаметным. Например детектор СО я бы спрятал в коробку от розетки. Ну и ладно что он не под потолком, думаю можно его настроить на более низки концентрации и все.
Детектор дыма я бы встроил в вытяжку и\или вытяжные вентиляторы. В крайнем случае сделать декоративные подкладки под основание люстры.
Во всех этих местах доступны 220.
Я размышляю так. СО нужно измерять либо там где он может выделяться, либо там, где может навредить человеку. А лучше и там и там. Т.е. один «датчик критических ситуаций» мы встраиваем в вытяжку над плитой, один возле печки на дровах, один в гараже. И еще ставим такие датчики в розетках возле спальных мест.
Степень чувствительности датчиков настраиваем по разному, и по месту. Возле спальных мест они должны быть выкручены на макс чувствительность. Возле источников СО настроены так, что при нормальной эксплуатации не срабатывают.
Кроме того «в розетке», не значит что датчик утоплен, он может выступать на пару сантиметров как тут
В защиту моего предположения приведу фото готового продукта не китайского происхождения
И аналогов гугл выдает много.
В целом хочу сказать что чувствительность этих датчиков выше смертельных концентраций для человека, СО конечно вредная штука, но не цианистый калий. На курортах с каминами и печным отоплением я всегда чувствую что немного угорел, со временем это проходит. Думаю такой монитор там бы орал не переставая. Кроме того скорость угорания сильно зависит от обмена веществ и объема крови. Угоревших и бессознательных в пожаре откачивают, если успели вовремя достать и дать кислород. А вот что-бы угореть быстро и насмерть нужно наверное заниматься физическим трудом и активно дышать в присутствии СО, тогда можно резко перейти критическую грань.
Еще один момент в том, что в идеале понять причину и источник СО, и АВТОМАТИЧЕСКИ организовать систему подачи свежего воздуха и отвода вредных газов от людей. Для этого датчиков по умолчанию нужно много, и размещать нужно их по умному.
Например если на кухне случился небольшой пожар, т.е. дым есть, СО есть, а по ИК поток не большой, то значит забыли кастрюлю с яйцами на плите, закрываем дверь на кухню, открываем окно, включаем вытяжные вентиляторы на максимум.
В остальной квартире включаем притично-вытяжную систему на максимум, дабы убрать запах и проветрить.
Если произошел крупный пожар, т.е. на ИК у нас много излучения, и комната без людей, то закупориваем комнату, отключаем электричество в ней. Включаем систему пожаро тушения. После того как горение прекратилось + период ожидания. Проветриваем комнату.
В остальных помещениях организуем зону повышенного давления в местах пожарной эвакуации, и зону пониженного давления в остальных помещениях без людей. Включаем систему кондиционирования воздуха на максимум, т.е. подаем холодный воздух, а в батареи и «теплые полы» холодную воду.
Попутно все показания фиксируются и записываются на сервере, и позволят установить картину возникновения и распространения пожара.
Например у знакомых дом 300 квадратов и 3 этажа, спальни на втором и третьем этажах, гараж и кухня на первом, котельная в подвале. Ну будет пикать эта штука в подвале например за 4мя дверями и суммарными двумя метрами кирпича. Толку может быть мало. А датчик в спальне сработает тогда, когда в коридоре и на первом этаже уже дышать будет нечем. Скажем проснетесь вы, схватите ребенка, пойдете вниз и там упадете в обморок и умрете.
П.С. под закрытием двери, я понимаю ее прикрытие, без запирания на замок. Под приточно вытяжной системой понимаю что в каждой комнате есть минимум две решетки, одна для забора воздуха, другая для подачи. Плюс независимый контур удаления опасных газов.
Итого в каждой комнате три вент канала, уйма датчиков, электро механизмы открытия и закрытия дверей и окон, система автоматического пожаротушения(основная одноразовая, вспомогательная на основе водопроводной воды) а так-же индивидуальные управляемые автоматы и система аварийного освещения.
Читайте также: