ATmega328 Czujnik natężenia gazów na bazie czujnika MQ-2

StrongVoltage · Listopad 11, 2020

Słowem wstępu, projekt ten został wykonany w czasie pandemicznego wymogu pozostania w domu, kiedy to zbliżał się koniec semestru na mojej uczelni. Był to mój projekt zaliczeniowy z przedmiotu o wdzięcznej nazwie: "Układy mikroprocesorowe". Prowadzący udostępnił listę urządzeń, z której każdy może wybrać jedno. Po dokonaniu wyboru należało wykonać je w warunkach domowych do końca wówczas trwającego miesiąca. Jako że był to dość niewygodny moment do wychodzenia po części do sklepu, a na zamówienie ich i czekanie nie chciałem marnować czasu, zrobiłem szybki przegląd swojego warsztatu. Wśród przewalających się podzespołów i elementów udało mi się dostrzec czujnik gazów MQ-2, który kiedyś kupiłem w promocji wraz z czujnikami alkoholu MQ-3. Jako że na liście widniał czujnik gazów, niewiele myśląc zebrałem to co miałem i przystąpiłem do pracy. Efektem tej pracy jest właśnie...

DETEKTOR GAZÓW W POWIETRZU ATMOSFERYCZNYM OPARTY NA CZUJNIKU MQ-2

Detektor gazów przystosowano do pomiaru stężeń czterech gazów: LPG, dymu, CO oraz H2. Urządzenie zaprojektowano tak, by miało kompaktową obudowę i prosty, intuicyjny interfejs użytkownika. Wszystkie elementy tego interfejsu opisano na rysunku 1. Gaz którego odczyt ma zostać dokonany, zostaje wybrany za pomocą pokrętła głównego. Zgodnie z jego nastawą detektor będzie przeliczał odczyty czujnika pod wybrany gaz i wyświetli wynik na skali ledowej, znajdującej się po lewej stronie urządzenia. Wartości zmierzonych stężeń przelicza się na jednostkę PPM (Part Per Milion). W zależności od wysokości stężenia, skala LED pokazuje nie tylko zakres, ale także za pomocą odpowiedniej barwy pokazuje czy dany gaz znajduje się w strefie małego, umiarkowanego czy też dużego niebezpieczeństwa.

rysunek 1. opis elementów detektora

Urządzenie nie jest skomplikowane zarówno w swojej budowie, ale także w działaniu. Cały proces zachodzący pod obudową wykonaną z PLA opisuje schemat algorytmu na rysunku 2.

rysunek 2. schemat algorytmu detektora

Czytając schemat elektryczny umieszczony na rysunku 3., od lewej strony widzimy źródło zasilania, którym są akumulatory li-ion o napięciu 4.2 [V] każdy. Układ może być zamiast z akumulatorów zasilany z zasilacza o napięciu od 9 do 12 [V], o wydajności minimum 1.5 [A]. Po załączeniu układu przyciskiem “start” zasilanie prowadzone jest na dwa stabilizatory liniowe LM7805. Jeden z nich zasila mikrokontroler oraz interfejs urządzenia, a drugi odpowiada za zasilenie czujnika MQ-2. Zastosowanie dwóch stabilizatorów wiąże się z zapotrzebowaniem czujnika na prąd. Aby nie wprowadzać zakłóceń w działaniu mikrokontrolera, czujnik zasilany jest osobno a sam stabilizator jest chłodzony dodatkowo radiatorem.

Sercem urządzenia jest mikrokontroler Atmega328PU. Zastosowano go ze względu na odpowiednio dużą liczbę dostępnych portów oraz wbudowany przetwornik analogowo- cyfrowy. Mikrokontroler przyjmuje sygnał analogowy z czujnika gazów na pin A1, analizuje go, sprawdza nastawę przełącznika “S1” po przez weryfikację stanów portów A2-A5, a na koniec wyświetla wynik za pomocą diod LED podpiętych pod porty PD0-PD7 oraz PB0. Oprócz tego, układ podłączony jest do 10-cio pinowego gniazda CANDA, które umożliwia programowanie mikrokontrolera bez konieczności rozbierania urządzenia i wyjmowania Atmegi328PU.

rysunek 3. schemat elektryczny detektora gazów

Płytę główną detektora zaprojektowano przy pomocy programu Cadsoft Eagle. Wykonany w nim wzór został przeniesiony na miedziany laminat za pomocą metody termicznej, a następnie wytrawiony nadsiarczanem sodowym.

rysunek 4. Po lewej projekt PCB, po prawej zmontowana płytka

Obudowa została zaprojektowana w programie Fusion360. Rzut na model złożony w programie cadowskim ukazano na rysunku 5. Na podstawie utworzonego modelu wykonano wydruki 3D, które po oszlifowaniu oraz wyczyszczeniu skompletowały projekt i umożliwiły zabudowę elektroniki w kompaktowej obudowie.

rysunek 5. model obudowy w Fusion360

Jednym z najważniejszych etapów konstruowania detektora było wyprowadzenie liniowej zależności na stężenie gazu. Nota katalogowa czujnika przedstawia charakterystykę PPM w skali logarytmicznej. Wyprowadzenie wzoru było konieczne aby umożliwić mikrokontrolerowi wykonywanie obliczeń:

a) wyprowadzenie zależności ogólnej:

a = (Y2 – Y1) : (X2 – X1)
Y - Y1 = a*(X- X1)
X= ((Y – Y1) : a) + X1
logX= ((log(Y – Y1)) : a) + X1
X = 10^ (((log(Y – Y1)) : a) + X1) gdzie: X= PPM, Y= Rs: Ro
PPM = 10^ (((log((Rs: Ro) – Y1)) : a) + X1)

b) przykład aplikacji wzoru dla odczytu stężenia gazu LPG w powietrzu:

X1 = 200, X2 = 10000, Y2 = 1,6, Y1 = 0,26
X1 = log200 = 2,3
X2 = log10000 = 4
Y1 = log1,6 = 0,2
Y2 = log0,26 = -0,58
PPM = 10^ (((log((Rs: Ro) – 0,2)) : (-0,58)) + 2,3)

rysunek 6. po lewej charakterystyka PPM= f(Rs/Ro) z datasheet MQ-2, po prawej charakterystyka PPM=f(Uo) wykonana na bazie obliczeń w programie Graph 4.4.2

Film z prezentacji działania urządzenia:

Na koniec udostępniam jeszcze kod napisany w środowisku Atmel Studio:

#define F_CPU	16000000

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>


int main(void)
{
//Deklaracja portów wyjściowych
DDRD = (1 << PORTD0) | (1 << PORTD1) | (1 << PORTD2) | (1 << PORTD3) | (1 << PORTD4) | (1 << PORTD5) | (1 << PORTD6) | (1 << PORTD7);
DDRB = (1 << PORTB0) | (1 << PORTB1);
//Deklaracja portów wejściowych
DDRC = 0x00;
//Załączenie rezystorów podciągających do portów A2- A5
PORTC = 0x3C;

//Skala ledowa zaczyna się ładować, aby po dotarciu do wartości maksymalnej uruchamić krótki, podwójny brzęk buzzera informujący o rozpoczęciu kalibracji czujnika	
PORTB |= (1<<PORTB0);
_delay_ms(300);
PORTD |= (1<<PORTD7);
_delay_ms(300);
PORTD |= (1<<PORTD6);
_delay_ms(300);
PORTD |= (1<<PORTD5);
_delay_ms(300);
PORTD |= (1<<PORTD4);
_delay_ms(300);
PORTD |= (1<<PORTD3);
_delay_ms(300);
PORTD |= (1<<PORTD2);
_delay_ms(300);
PORTD |= (1<<PORTD1);
_delay_ms(300);
PORTD |= (1<<PORTD0);
_delay_ms(300);
PORTB |= (1<<PORTB1);
_delay_ms(300);
PORTB &= ~(1<<PORTB1);
_delay_ms(300);
PORTB |= (1<<PORTB1);
_delay_ms(300);
PORTB &= ~(1<<PORTB1);
_delay_ms(100);

//Ustawienia rejestrów do obsługi przetwornika analogowo-cyfrowego:
ADMUX = (1 << REFS0) | ( 1 << MUX0 ); 
ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADIE) | (1 << ADPS0) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS2);
DIDR0 = (1 << ADC0D);
	
ADCSRA |= (1 << ADSC);
	
TCCR0B = (1 << CS00) | (1 << CS02);

//Deklaracja mierzonej wartości napięcia:	
double pomiar_V;
//Parametry krzywej gazu LPG:
double LPG_X1 = 2.3;
double LPG_Y1 = 0.2;
double LPG_a  = 0.46;
//Parametry krzywej dymu:
double SMOKE_X1 = 2.3;
double SMOKE_Y1 = 0.56;
double SMOKE_a  = 0.5;
//Parametry krzywej tlenku węgla:
double CO_X1 = 2.3;
double CO_Y1 = 0.7;
double CO_a  = 0.31;
//Parametry krzywej wodoru:
double H2_X1 = 2.3;
double H2_Y1 = 0.32;
double H2_a  = 0.45;
//Parametry kalibracji czujnika:
double ilosc_probek_kalibracyjnych = 60;
double czas_probkowania_kalibracyjnego = 500;
double rezystancja_Robc = 5.6;
double wsp_czystosci_powietrza = 9.83;
//Parametry próbkowania napięcia:
double ilosc_probek_pomiarowych = 60;
double czas_probkowania_pomiarowego = 5;
double Rs_do_Ro = 0;

//Zmienna zliczania:	
int i = 0;
//Zmienna zliczająca- suma:
int suma = 0;
//Deklaracja Ro:
double Ro = 0;

//***********************kalibracja czujnika**************************:
//W pętli  "for" odczytywane jest napięcie z czujnika gazu.  Czujnik jest
//wystawiony  na czyste powietrze. Kalibracja polega na wyznaczeniu rezy-
//stanchi  Ro dla czystego powietrza. Po  kazdej pętli odczytane napięcie 
//jest  sumowane.  Suma  tych  napięć  po zakończeniu pętli jest dzielona 
//przez liczbę próbek, otrzymując średnią wartość rezystancji. Wartość ta
//podzielona  przez  współczynnik czystego powietrza (9.83) daje rezysta-
//ncje Ro,  na której  będą oparte następne obliczenia. Obliczenia te wy-
//konywane są raz.

  for (i=0;i<ilosc_probek_kalibracyjnych;i++)
  {
	    pomiar_V = ADC;
	    ADCSRA |= (1 << ADSC);
        Ro = ((1024-pomiar_V)/pomiar_V)*rezystancja_Robc;
        _delay_ms(czas_probkowania_kalibracyjnego);
		suma = suma+Ro;
  }
        Ro = suma/ilosc_probek_kalibracyjnych;
		Ro = Ro/wsp_czystosci_powietrza;
		
		//Opadanie wskazania ledowego i podwójny sygnał z buzzera informuje użytkownika o zakończeniu klibracji urządzenia	
        PORTD &= ~(1<<PORTD0);
        _delay_ms(300);
        PORTD &= ~(1<<PORTD1);
        _delay_ms(300);
        PORTD &= ~(1<<PORTD2);
        _delay_ms(300);
        PORTD &= ~(1<<PORTD3);
        _delay_ms(300);
        PORTD &= ~(1<<PORTD4);
        _delay_ms(300);
        PORTD &= ~(1<<PORTD5);
        _delay_ms(300);
        PORTD &= ~(1<<PORTD6);
        _delay_ms(300);
        PORTD &= ~(1<<PORTD7);
        _delay_ms(300);
        PORTB &= ~(1<<PORTB0);
        _delay_ms(300);
        PORTB |= (1<<PORTB1);
        _delay_ms(300);
        PORTB &= ~(1<<PORTB1);
        _delay_ms(300);
        PORTB |= (1<<PORTB1);
        _delay_ms(300);
        PORTB &= ~(1<<PORTB1);
        _delay_ms(100);
while(1)
  {
	   //Zmienna zliczania:
	   int j = 0;
	   //Zmienna zliczająca- razem:
	   int razem = 0;
	   //Deklaracja liczonej rezystancji czujnika:
	   double Rs = 0;
	   
//************************pomiar z czujnika************************:
//W pętli "for" wyliczana jest wartość rezystancji na podstawie na-
//pięcia z czujnika gazu. Obliczane rezystancje są sumowane. Po za-
//kończeniu pętli, suma rezystancji jest dzielona przez liczbę pró-
//bek i otrzymujemy przybliżony odczyt rezystancji czujnika.

  for (j=0;j<ilosc_probek_pomiarowych;j++)
  {  
	   pomiar_V = ADC;
	   ADCSRA |= (1 << ADSC);
	   Rs = ((1024-pomiar_V)/pomiar_V)*rezystancja_Robc;
	   razem = razem + Rs;
	   _delay_ms(czas_probkowania_pomiarowego);
  }
             Rs = razem/ilosc_probek_pomiarowych;
			 
			 //Znając Rs oraz Ro obliczamy ich stosunek i podstawiamy do wzoru
			 //na zawartość cząstek LPG w powietrzu.
			 
			 Rs_do_Ro = Rs/Ro;
			 
			 _delay_ms(10);
			 
			 //Zawartość PPM gazu LPG w powietrzu:
			 if (!(PINC & 0b00100000))
			 {
			  double PPM = 0;
				 
			  PPM = pow(10,((log(Rs_do_Ro - LPG_Y1)/((-1)*LPG_a)) + LPG_X1));
		      
			  _delay_ms(10);
			 
			  if ((PPM >= 0)&&(PPM <= 500))
			  {
				  PORTB = 0b00000001;
				  PORTD = 0b00000000;
			  }
			  
			 if ((PPM >= 500)&&(PPM <= 1000))
			 {
				  PORTB = 0b00000001;
				  PORTD = 0b10000000;
			 }
		     
			 if ((PPM >= 1000)&&(PPM <=2000))
			 {
				  PORTB = 0b00000001;
				  PORTD = 0b11000000;
			 }
			 
			 if ((PPM >= 2000)&&(PPM <=5000))
			 {
				  PORTB = 0b00000001;
				  PORTD = 0b11100000;
			 }
			 
			  if ((PPM >= 5000)&&(PPM <=7500))
			  {
				  PORTB = 0b00000001;
				  PORTD = 0b11110000;
			  }
			  
			  if ((PPM >= 7500)&&(PPM <=10000))
			  {
				  PORTB = 0b00000001;
				  PORTD = 0b11111000;
			  }
			  
			  if ((PPM >= 10000)&&(PPM <=15000))
			  {
				  PORTB = 0b00000001;
				  PORTD = 0b11111100;
			  }
				
			  if ((PPM >= 15000)&&(PPM <=20000))
			  {
				  PORTB = 0b00000001;
				  PORTD = 0b11111110;
			  }
			  
			  if (PPM >= 20000)
			  {
				  PORTB = 0b00000001;
				  PORTD = 0b11111111;
			  }
			 }
			 //Zawartość PPM dymu w powietrzu:
			 if (!(PINC & 0b00010000))
			 {
				 double PPM = 0;
				 
				 PPM = pow(10,((log(Rs_do_Ro - SMOKE_Y1)/((-1)*SMOKE_a)) + SMOKE_X1));
				 
				 _delay_ms(10);
				 
				 if ((PPM >= 0)&&(PPM <= 500))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b00000000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 500)&&(PPM <= 1000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b10000000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 1000)&&(PPM <=2000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11000000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 2000)&&(PPM <=5000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11100000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 5000)&&(PPM <=7500))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11110000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 7500)&&(PPM <=10000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 10000)&&(PPM <=15000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111100;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 15000)&&(PPM <=20000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111110;
				 }
				 
				 if (PPM >= 20000)
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111111;
				 }
			 }
			 //Zawartość PPM CO w powietrzu:
			 if (!(PINC & 0b00001000))
			 {
				 double PPM = 0;
				 
				 PPM = pow(10,((log(Rs_do_Ro - CO_Y1)/((-1)*CO_a)) + CO_X1));
				 
				 _delay_ms(10);
				 
				 if ((PPM >= 0)&&(PPM <= 500))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b00000000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 500)&&(PPM <= 1000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b10000000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 1000)&&(PPM <=2000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11000000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 2000)&&(PPM <=5000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11100000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 5000)&&(PPM <=7500))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11110000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 7500)&&(PPM <=10000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 10000)&&(PPM <=15000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111100;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 15000)&&(PPM <=20000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111110;
				 }
				 
				 if (PPM >= 20000)
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111111;
				 }
			 }
			 //Zawartość PPM H2 w powietrzu:
			 if (!(PINC & 0b00100000))
			 {
				 double PPM = 0;
				 
				 PPM = pow(10,((log(Rs_do_Ro - H2_Y1)/((-1)*H2_a)) + H2_X1));
				 
				 _delay_ms(10);
				 
				 if ((PPM >= 0)&&(PPM <= 500))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b00000000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 500)&&(PPM <= 1000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b10000000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 1000)&&(PPM <=2000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11000000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 2000)&&(PPM <=5000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11100000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 5000)&&(PPM <=7500))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11110000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 7500)&&(PPM <=10000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111000;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 10000)&&(PPM <=15000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111100;
				 }
				 
				 if ((PPM >= 15000)&&(PPM <=20000))
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111110;
				 }
				 
				 if (PPM >= 20000)
				 {
					 PORTB = 0b00000001;
					 PORTD = 0b11111111;
				 }
			 }
			 
			 //Po dotarciu do końca komendy, pętla rozpoczyna się od począ-
			 //tku mierząc jeszcze raz napięcie na czujniku.
			 
			 _delay_ms(100);
	}
	return(0);
}

Jeżeli dotrwaliście aż do tego momentu, to bardzo dziękuje wam za uwagę. Mam nadzieję, że ten projekt będzie pomocny dla każdej osoby rozpoczynającej swoje przygody z czujnikiem gazu MQ-2. Osobiście jestem zadowolony z rezultatu jaki osiągnąłem tym projektem. Mam jednak do niego sporo zastrzeżeń i kiedy będę miał możliwość, planuję do niego wrócić wprowadzając następujące zmiany:

Skala ledowa zostanie zastąpiona wyświetlaczem 2x16 aby widzieć dokładny odczyt PPM wybranego gazu.
Urządzenie zostanie wyposażone we własne źródło zasilania.
Atmega328 będzie zastąpiona przez mikrokontroler atmega8.
Obudowa zostanie lepiej uszczelniona.
Czujnik zostanie wyprowadzony na długim przewodzie jako sonda, którą można umieścić w dowolnym miejscu.
W programie napisane zostanie proste menu, dzięki czemu będzie można wygodnie wybrać gaz, przeprowadzić kalibrację (aby wyeliminować czekanie po uruchomieniu i pamiętać stałą wartość czujnika) oraz opcjonalnie zmienić współczynnik czystego powietrza.

Przydatny link:

Wyjaśnienie działania czujnika MQ-2 https://sandboxelectronics.com/?p=165

Treker · Listopad 12, 2020

@StrongVoltage gratuluję projektu, świetny opis! Zachęcam do opisywanie innych DIY 🙂

Krst0 · Grudzień 1, 2020

Mógłbym wiedzieć skąd wzięła się ta zmienna? W jaki sposób została wyliczona?

double rezystancja_Robc = 5.6;

StrongVoltage · Grudzień 1, 2020

Robc to rezystancja którą podaje się na wyjściu czujnika w celu utworzenia dzielnika napięcia. Czujnik w formie "surowej" nie poda żadnego napięcia, dlatego trzeba tą informację wyprowadzić budując dzielnik napięcia. W nocie katalogowej czujnika parametr ten nazywany jest R_L (load resistance) i może być dowolny. Wyprowadzałem zależność na wartość tej rezystancji, ale ponieważ nie wpływa ona czysto matematycznie na wartość PPM gazu, nie zawarłem jej w pracy i zapodziałem obliczenia. 5.6k zostało dobrane eksperymentalnie po przez dostrajanie potencjometru 10k i sprawdzanie na serial monitorze "zmiany" odczytów dla (względnie) czystego powietrza. Najbliżej wartości współczynnika 9.83 znajdowało się w moim przypadku 5.6k.

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

Krst0 · Grudzień 1, 2020

Potencjometr 10k to ten na samym czujniku? Mógłbym wiedzieć jaki dokładnie wykorzystałeś model? Waveshare czy coś innego? Mój tył czujnika wygląda w ten sposób i nie wiem czy dobrze kminię, ale w moim przypadku tu jest ten potencjometr (na innych modelach wygląda zupełnie inaczej - o wiele bardziej wystający)

StrongVoltage · Grudzień 1, 2020

Moduł który pokazujesz ma już zamontowane wszystko co trzeba, by cały czujnik (ten w metalowej obudowie) działał. Ja używałem samego czujnika, bez płytki z wyprowadzeniami i potencjometru używałem na płytce stykowej. Potencjometr który widać na zdjęciu reguluje nastawę komparatora, wyznacza próg w którym moduł ma pokazywać stan niski/ wysoki. Rezystor RL jest gdzieś na tej płytce, ale niestety nie widzę wyraźnie ścieżek żeby powiedzieć gdzie jest dokładnie.

Krst0 · Grudzień 1, 2020

Okej, czyli czytając teraz dokumentację mogę dojść do wniosku, że RL = 5k? Spojrzałem na wykresy i po boku napisana jest informacja, że wykresy są dla RL = 5K.

Myli mnie jeszcze w takim razie fakt, że w dokumentacji na górze mamy RL = "can adjust". Czy to oznacza, że rezystor zamontowany na płytce mogę zastąpić i dlatego jest "can adjust"?

slon · Grudzień 1, 2020

@StrongVoltage fajny projekt. Trochę mi przypomniał dawne czasy. Co do wyświetlacza to spokojnie możesz zastosować 2x8 w zupełności wystarcza. Wysięgnik teleskopowy to jak najbardziej dobra opcja. Ja kiedyś intensywnie korzystałem z takiego detektora i bardzo byłem zadowolony. Co do samych wyświetlaczy 2x16 + atmega to serlcd to całkiem fajny gotowiec.

StrongVoltage · Grudzień 1, 2020

Tak, jeśli widzi Ci się inna wartość tego rezystora, możesz ją zastąpić. W dokumentacji jest napisane dla jakiej wartości R_L wykonane są wykresy, by można było je poprawnie odczytać. Nie rozumiem dlaczego miałbyś wymieniać ten rezystor?

Krst0 · Grudzień 1, 2020

Nie planuję zmiany rezystora, chciałem tylko jak najlepiej zrozumieć zasadę działania całego czujnika. Dzięki wielkie za pomoc.

Krst0 · Grudzień 1, 2020

Czyli u mnie w kodzie wystarczy, że pod RL podstawię 5K i powinno dać w miarę poprawne wyniki (jeszcze dochodzi wpływ temperatury i wilgotności)

StrongVoltage · Grudzień 1, 2020

Jeżeli podasz w wartość 5k jako zmienną w kodzie, wszystko powinno działać prawidłowo. Mam nadzieję, że to trochę pomogło. Z czystej ciekawości, do czego użyjesz tego modułu?

Krst0 · Grudzień 1, 2020

Bardzo podobny projekt do Twojego. Dorzucam tam jeszcze czujnik MQ-135 i zakładam, że jego kalibracja będzie bardzo podobna jak nie taka sama więc mogę trochę uodpornić wyniki porównując wartości z dwóch czujników jednocześnie i biorąc ich średnią. Oprócz MQ-135 będzie jeszcze PMS7003 do zbierania wartości cząstek PM10 i PM2.5. Wszystkie wyniki będą wysyłane przez najprawdopodobniej moduł wifi ESP-12E i wyświetlane w aplikacji mobilnej. W tej apce postaram się zrobić możliwość rysowania wykresów jak zmieniały się wyniki w zależności od czasu.

Krst0 · Grudzień 2, 2020

Dnia 11.11.2020 o 01:47, StrongVoltage napisał:

Jednym z najważniejszych etapów konstruowania detektora było wyprowadzenie liniowej zależności na stężenie gazu. Nota katalogowa czujnika przedstawia charakterystykę PPM w skali logarytmicznej. Wyprowadzenie wzoru było konieczne aby umożliwić mikrokontrolerowi wykonywanie obliczeń:

a) wyprowadzenie zależności ogólnej:

a = (Y2 – Y1) : (X2 – X1)
Y - Y1 = a*(X- X1)
X= ((Y – Y1) : a) + X1
logX= ((log(Y – Y1)) : a) + X1
X = 10^ (((log(Y – Y1)) : a) + X1) gdzie: X= PPM, Y= Rs: Ro
PPM = 10^ (((log((Rs: Ro) – Y1)) : a) + X1)

b) przykład aplikacji wzoru dla odczytu stężenia gazu LPG w powietrzu:

X1 = 200, X2 = 10000, Y2 = 1,6, Y1 = 0,26
X1 = log200 = 2,3
X2 = log10000 = 4
Y1 = log1,6 = 0,2
Y2 = log0,26 = -0,58
PPM = 10^ (((log((Rs: Ro) – 0,2)) : (-0,58)) + 2,3;

Czy według podanych danych nie ma tu błędu?

"a" dla podanych danych wynosi 0.00325, ale przy dzieleniu zlogarytmowanego dzielnika przez zlogarytmowany mianownik wartość ta wynosi -0.46448532503. Natomiast we wzorze na PPM powinniśmy dzielić przez "a", a dzielimy przez zlogarytmowaną wartość Y2.

Edit:

Wydaje mi się, że te obliczenia też nie są prawidłowe względem wzorów.

PPM = pow(10,((log(Rs_do_Ro - SMOKE_Y1)/((-1)*SMOKE_a)) + SMOKE_X1));

A tu wzór: PPM = 10^ (((log((Rs: Ro) – Y1)) : a) + X1)

Według tego wzoru powinno być coś takiego: PPM = pow(10,((log(Rs_do_Ro) - SMOKE_Y1 / ( SMOKE_a ) ) + SMOKE_X1));

A jeśli wartość Y1 byłaby niezlogarytmowana to wówczas w tej formule zamiast znaku "-" byłby znak "/" i otrzymalibyśmy coś takiego:

PPM = pow(10,((log(Rs_do_Ro / SMOKE_Y1) / ( SMOKE_a ) ) + SMOKE_X1));

Edytowano Grudzień 2, 2020 przez Krst0

Kuba_k · Grudzień 4, 2020

Projekt bardzo zgrabny i dobrze wygladający, ale niestety częściowo bezużyteczny.

Podstawowym błęsnym założeniem jest, że tym czujnikiem możesz dokonywać pomiarów konkretnego gazu. Nie da się tego zrobić, charakterystyką tego czujnika jest reakcja na każdy z wymienionych gazów. Dlatego to pokrętło ze zmianą wykrywanego gazu jest tylko fajnym gadżetem 😉 mierząc lpg i tak wykryje zwykły dym z papierosa, czy też pospolity smog.

MQ-2 nadaje się tylko jako typowy trigger i to tylko w warunkach laboratoryjnych, kiedy rzeczywiscie określone gazy mogą mieć na niego wpływ.

ATmega328 Czujnik natężenia gazów na bazie czujnika MQ-2

Pomocna odpowiedź

Link do komentarza

Share on other sites

Treker (Damian Szymański)

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Polecacz 101

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Link do komentarza

Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Najnowsze posty w innych tematach