Подключаем модуль mq 2 к микроконтроллеру. Датчики газа серия MQ (Trema-модуль v2.0)

Вы скажете, в интернете про датчик MQ-2 и Arduino! Но много часовой поиск информации не дал положительного результата. Все программы были не рабочими, либо не устраивали меня. Пришлось самому писать программу.

Модуль, построен на базе газоанализатора MQ-2. Позволяет обнаруживать в воздухе пропан, бутан, водород и метан.

Рисунок 1 - датчик газа MQ-2.

Характеристики

Напряжение питания: 5 В
Потребляемый ток: 160 мА

Диапазон измерений

Пропан: 0,2 – 5 промилле
Бутан: 0,3 – 5 промилле
Метан: 5 – 20 промилле
Водород: 0,3 – 5 промилле

Странно, но датчик очень хорошо реагирует на газ из зажигалки, на задымленность но на газовую печку не реагирует вообще. Чувствительность датчика можно отрегулировать переменным резистором.

Датчик подключается к ардуино следующим образом:

Схема 1 - Подключение датчика к Arduino.

Vss - подключается к +5В
Aout - A0 arduino (это аналоговый выход датчика, есть цифровой dout)
GND - к земле

Ниже привожу программу:

#define mic 5 #define analogInPin A0 void setup() { pinMode(analogInPin, INPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { Serial.println(analogRead(analogInPin)); int sensorValue = analogRead(analogInPin); int range = map(sensorValue, 100, 145, 1, 4); switch (range) { case 1: analogWrite(mic,100); delay(100); analogWrite(mic,0); break; case 2: analogWrite(mic,50); delay(100); analogWrite(mic,0); break; case 3: analogWrite(mic,30); delay(100); analogWrite(mic,0); break; case 4: analogWrite(mic,20); delay(100); analogWrite(mic,0); break; } }

Для оповещения задымленности используется зуммер.

Способны определять концентрацию широкого спектра газов в воздухе (природные газы, углекислый и угарный газ, углеводороды, дым, пары спирта и бензина).

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:

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.

Питание:

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

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.

Примеры:

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 }

Новые статьи

● 4.5. Определение концентрации углеводородных газов с помощью датчика MQ-2

Одна из самых важных задач в вопросе безопасности умного дома -обнаружение утечки газа. Для того, чтобы плата Arduino успешно решала задачи такого рода, нужно подключить к ней датчик газа MQ-2. Датчик MQ-2 (рис. 4.24) определит концентрацию углеводородных газов (пропан, метан, н-бутан), дыма (взвешенных частиц, являющихся результатом горения) и водорода в окружающей среде. Датчик можно использовать для обнаружения утечек газа и задымления. В газоанализатор встроенный нагревательный элемент, который необходим для химической реакции. Поэтому во время работы сенсор будет горячим. Для получения стабильных показаний новый сенсор необходимо один раз прогреть (оставить включенным) в течение 24 часов. После этого стабилизация после включения занимать около минуты.

Рис. 4.24. Датчик газов MQ-2.

В зависимости от уровня газа в атмосфере меняется внутреннее сопротивление датчика. MQ-2 имеет аналоговый выход, поэтому напряжение на этом выходе будет меняться пропорционально уровню газа в окружающей среде. Для определения по логическому уровню также имеется цифровой выход. На модуле датчика есть встроенный потенциометр, который позволяет настроить чувствительность этого датчика в зависимости от того, насколько точно вы хотите регистрировать уровень газа.
Теперь об единицах измерения. На территории бывшего Советского Союза, показатели принято измерять в процентах (%) или же непосредственно в массе к объему (мг/м3). В зарубежных странах применяет такой показатель как ppm.
Сокращение ppm расшифровывается как parts per million (частей на миллион). Например, 1 ppm = 0,0001%.
Диапазон измерений датчика:

Пропан: 200-5000 ppm;
. Бутан: 300-5000 ppm;
. Метан: 500-20000 ppm;
. Водород: 300-5000 ppm.

Рассмотрим подключение датчика MQ-2 к плате Arduino Mega и модулю NodeMcu ESP8266.

4.5.1. Подключение датчика MQ-2 к плате Arduino Mega

Подключение датчика MQ-2 к плате Arduino Mega мы будем производить по аналоговому входу. Питание для датчика берем также с платы Arduino. Схема соединений представлена на рис. 4.25.

Рис. 4.25. Схема подключений датчика MQ-2 к плате Arduino Mega

Загрузим на плату Arduino Mega скетч получения данных с датчика MQ-2 и вывода в последовательный порт Arduino. Процедуры определения по данным, приходящим с аналогового входа:

Содержимое скетча представлено в листинге 4.10.
Листинг 4.10

#include # // пин, к которому подключен датчик #define MQ2PIN A10 MQ2 mq2 (MQ2PIN ) ; void setup () { Serial.begin(9600 ); // калибровка mq2.calibrate(); mq2.getRo(); } void loop () { if (millis()-millis_int1 >= INTERVAL_GET_DATA) { // выводим значения газа в ppm // выводим значения газа в ppm // старт интервала отсчета millis_int1=millis(); } } float get_data_ppmpropan () // получение значения float get_data_ppmmethan () { Serial.println(mq2.readRatio()); // получение значения float get_data_ppmsmoke () { Serial.println(mq2.readRatio()); // получение значения

Загрузим скетч на плату Arduino Mega, откроем монитор последовательного порта и увидите вывод данных о содержании пропана, метана и дыма (рис. 4.26).

Рис. 4.26. Вывод данных датчика MQ-2 в монитор последовательного порта.

Скачать данный скетч можно на сайте www..

4.5.2. Подключение датчика MQ-2 к модулю NodeMcu ESP8266

Теперь рассмотрим подключение датчика MQ-2 к модулю NodeMcu ESP8266. Датчик MQ-2 подключаем к входу y2 мультиплексора. Для выбора аналогового входа мультиплексора используем контакты D5, D7, D8 модуля Node Mcu. Схема соединений представлена на рис. 4.27.

Рис. 4.27. Схема подключений датчика MQ-2 к NodeMcu ESP8266

Загрузим на модуль NodeMcu скетч получения данных с датчика MQ-2 и вывода в последовательный порт Arduino. Для выбора аналогового входа мультиплексора y2 подаем на контакты D5, D8 сигнал низкого уровня LOW, на контакт D7 сигнал высокого уровня HIGH.
Процедуры определения по данным, приходящим с аналогового входа:

Get_data_ppmpropan() - содержание пропана в ppm;
. get_data_ppmmethan() - содержание пропана в ppm;
. get_data_ppmsmoke() - содержание дыма.

Содержимое скетча представлено в листинге 4.11.
Листинг 4.11

// библиотека для работы с датчиками MQ #include #define INTERVAL_GET_DATA 2000 // интервала измерений, мс // аналоговый пин #define MQ2PIN A0 // создаём объект для работы с датчиком MQ2 mq2 (MQ2PIN ) ; // переменная для интервала измерений unsigned long millis_int1=0 ; void setup () { // входы подключения к мультиплексору D5, D7, D8 (GPIO 14, 13, 15) // как OUTPUT pinMode(14 ,OUTPUT); pinMode(13 ,OUTPUT); pinMode(15 ,OUTPUT); // открываем последовательный порт Serial.begin(9600 ); digitalWrite(14 ,LOW); digitalWrite(13 ,HIGH); digitalWrite(15 ,LOW); // калибровка mq2.calibrate(); mq2.getRo(); } void loop () { if (millis()-millis_int1 >= INTERVAL_GET_DATA) { // выбор входа мультиплексора CD4051 - y2 (010) digitalWrite(14 ,LOW); digitalWrite(13 ,HIGH); digitalWrite(15 ,LOW); // получение данных c датчика mq2 float propan= get_data_ppmpropan(); // выводим значения газа в ppm Serial.print("propan=" ); Serial.print(propan); Serial.println(" ppm " ); float methan= get_data_ppmmethan(); // выводим значения газа в ppm Serial.print("methan=" ); Serial.print(methan); Serial.println(" ppm " ); float smoke= get_data_ppmsmoke(); // выводим значения газа в ppm Serial.print("smoke=" ); Serial.print(smoke); Serial.println(" ppm " ); // старт интервала отсчета millis_int1=millis(); } } // получение данных содержания пропана с датчика MQ2 float get_data_ppmpropan () { Serial.println(mq2.readRatio()); // получение значения float value =mq2.readLPG(); return value ; } // получение данных содержания метана с датчика MQ2 float get_data_ppmmethan () { Serial.println(mq2.readRatio()); // получение значения float value =mq2.readMethane(); return value ; } // получение данных содержания дыма с датчика MQ2 float get_data_ppmsmoke () { Serial.println(mq2.readRatio()); // получение значения float value =mq2.readSmoke(); return value ; }

Загрузим скетч на модуль Node Mcu, откроем монитор последовательного порта и видим вывод данных, получаемых с датчика MQ-2 (рис. 4.28).

Рис. 4.28. Вывод данных датчика MQ-2 в монитор последовательного порта.

Гуляя по каталогам китайских продавцов на E-bay случайно наткнулся на датчик газа MQ-4. Этот датчик предназначен для определения концентрации метана (CH4) в воздухе. А так как этот газ является основным компонентом бытового газа, иметь подобный датчик весьма полезно - можно собрать детектор утечки газа или что-нибудь подобное. В общем интересная штучка, особенно радует цена в $4,5 и аналоговый интерфейс общения - проблем с подключением не возникнет.

Для подключения датчика под его пузом имеются 6 выводов, 4 из которых дублируют друг друга. Поэтому для подключения используется всего 4 вывода:

Н-Н это выводы нагревателя. К нему подводится напряжение 5 вольт, причем неважно постоянное или переменное.

А-А и В-В это электроды. Сигнал можно снимать с любого из них. Например, на схеме ниже питание подведено к A-A, а сигнал снимается с электрода B-B. Но можно и наоборот - запитывать к B-B, а сигнал снимать с А-А. Работать будет в обоих случаях. В этом сенсор чем-то похож на вакуумную электронную лампу

Резистором RL настраивается чувствительность датчика. Рекомендуется ставить в диапазоне 10к. Чувствительность датчика, если верить документации составляет от 200 до 10000 ppm (что это?)

В даташите на MQ-4 приведен график, по которому видно, что помимо метана, датчик очень хорошо реагирует на пропан (LPG), и в меньшей степени на газообразный водород, угарный газ и пары алкоголя

А вообще в семействе датчиков MQ-x имеются сенсоры специально предназначенные для обнаружения этих газов. Вот некоторые из них:

MQ-3 - сенсор паров алкоголя

MQ-5 и MQ-6 - предназначены для обнаружения пропана/ бутана

MQ-7 - чувствителен к угарному газу (имхо, заслуживает отдельного внимания)

MQ-8 - специализируется по водороду H2

И т.д. список можно дополнить еще парой-тройкой датчиков, все они легко гуглятся.

Для подключения своего датчика собрал простенькую схему со светодиодами. Четыре светодиода, каждый будет загораться при достижении определенного порога концентрации газа. Получится что-то вроде шкалы загазованности, правда безразмерной.

Датчик подключается к ADC0 (PortC.0). В качестве опорного напряжения АЦП используется внутренний ИОН на 2,54 вольта. Поэтому на резисторах R5-R6 собран делитель напряжения, чтобы на вход АЦП попадало не больше 2,5 вольт. Резистор R7 дополнительная подтяжка к земле согласно схеме из даташита, его я взял 3,3 килоома - что было под рукой.

Набросал небольшую программку для ATmega8, частота тактирования 1 МГц

$regfile = "m8def.dat"
$crystal = 1000000
$baud = 1200

"конфигурация АЦП
Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Internal

"подключение светодиодов
Config Portb . 1 = Output
Config Portb . 2 = Output
Config Portb . 3 = Output
Config Portb . 4 = Output

Dim W As Integer "для хранения значения полученного с АЦП

"запуск и считывание показаний с датчика
Start Adc
W = Getadc (0 ) "датчик подключён к PortC.0

"в зависимости от значения показаний зажгем светодиоды индикации
If W < 700 Then
Portb = & B00000000 "значение меньше порога срабатывания, все гуд
End If

If W > 700 And W < 750 Then "низкий уровень загазованности
Portb = & B00000010
End If

If W > 750 And W < 800 Then "средний уровень
Portb = & B00000110
End If

If W > 850 And W < 900 Then "загазовано чуть меньше чем полностью
Portb = & B00001110
End If

If W > 900 Then "караул!
Portb = & B00011110
End If

Print W "отсылаем показания в UART

Wait 1

Loop

End

Показания с датчика будут считываться с частотой 1 раз в секунду. И в зависимости от показаний будет гореть определенное количество светодиодов или не будут гореть вовсе. Значения порогов я взял после пробного испытания и вывода показаний в UART.

Тестовая схема собранная на макетке

Припаянный датчик

Для испытаний взял обычную газовую зажигалку, в ней в качестве горючего используется пропан, который также хорошо улавливается сенсором.

После подачи питания, датчику необходимо время чтобы выйти на рабочий режим, примерно 10-15 секунд. Это время нужно чтобы нагреватель внутри датчика поднял температуру до необходимого значения. Кстати, сам датчик во время работы тоже не слабо нагревается, по ощущениям градусов до 50-и. Так что без паники, это норма:)

Этот датчик, по утверждению продавца, позволяет определять факт наличия в воздухе метана, пропана, бутана, водорода и дыма, а также примерно оценивать концентрацию этих веществ в атмосфере. Датчик приобретен на Ru.aliexpress.com

Датчик MQ2 продажа на Алиэкспресс

Внешний вид модуля

Конструктивно датчик представляет собой печатную плату 30*21 мм, высота датчика примерно 20 мм, масса 7,3 г.

Датчик MQ2 внешний вид

На печатной плате имеются четыре крепежных отверстия. Чувствительный элемент данного устройства имеет вид усеченного конуса с диаметром около 20 мм в нижней части и 12 мм в верхней.

Датчик MQ2 внешний вид снизу

Верхняя часть чувствительного элемента механически не очень прочна и вполне может быть смята при транспортировке, к полной неработоспособности датчика, это приводит не всегда, но доверять показаниям смятого датчика не стоит.

Датчик MQ2

Для подключения устройство имеет 4-х контактный штырьковый разъем. Два проводника служат для подачи электропитания, модуль потребляет ток 115 мА (150 мА по данным производителя) при напряжении 5 В. Два других проводника представляют собой аналоговый и цифровой выходы датчика. На цифровом выходе происходит смена сигнала с высокого логического уровня на низкий при достижении заданного уровня загрязнения. Порог срабатывания можно устанавливать подстроечным резистором. На аналоговом выходе уровень напряжения меняется от 0,1 до 4 вольта в зависимости от уровня загрязнения. При срабатывании датчика у него на плате загорается красный светодиод.

Подключение к Ардуино-платформе

По заявлениям продавца датчик адаптирован для совместной работы с аппаратной платформой Arduino , в целом с этим можно согласиться.

Ардуино и датчик определения в воздухе газов

Для подключения работы с датчиком надо написать программу для Arduino. В простейшем случае программа, просто опрашивает датчик 1 раз в секунду и выводит показания в последовательный порт. .

int MQ2_a = 0; // датчик газа подключается к 0-му аналоговому порту
int MQ2_d = 2; // датчик газа подключается ко 2-му цифровому порту
int A = 0; // переменная для хранения значения входного напряжения на аналоговом выходе датчика
int D = 0; // переменная для хранения значения входного напряжения на цифровом выходе датчика

void setup()
{
Serial.begin(1200);
}

void loop()
{
A = analogRead(MQ2_a); // считываем значение с аналогового выхода MQ2
D = digitalRead(MQ2_d);
Serial.print(«MQ2_a=»);
Serial.println(A);
Serial.print(«MQ2_d=»);
Serial.println(D);
delay(1000);
}

Испытание газового детектора

Для тестирования будем использовать зажигалку, заправленную пропан-бутановой смесью.

Ардуино и датчик определения газов — тестирование

В отсутствии примеси, определяемых газов, на аналоговом выводе датчика имеется низкий уровень напряжения, а на цифровой установлен в режим логической единицы.

Датчик MQ2 — результаты теста

Если из зажигалки выпустить немного газа рядом с датчиком, то показания датчика тут же изменятся. Напряжение на аналоговом выходе сильно возрастает, а на цифровом выводе появляется логический сигнал низкого уровня.

Датчик MQ2 — результаты теста с газом

При работе датчик MQ2 заметно нагревается. Производитель рекомендует прогреть датчик в течении 20 с перед началом работы. Видимо с этим связано то, что постепенно уровень напряжения на аналоговом канале падает с начального значения в 1,5 В до примерно 0,2 В. Но этот процесс занимает не 20 секунд, а примерно пол часа. При размещении датчика следует иметь в виду, что метан и, тем белее, водород имеют плотность меньше плотности воздуха, а потому будут собираться в верхней части помещения. Метан является основным компонентом природного газа, который подается по газовой распределительной сети. Так же себя поведет и горячий, насыщенный дымом, воздух при пожаре. Пропан и бутан, которые используются в горелках с баллонным питанием, гораздо плотнее воздуха и будут собираться в нижней части помещения. Так же интересную информацию по аналогичным датчикам можно найти в других источниках .

Источники

http://radioskot.ru/publ/nachinajushhim/arduino_uno_dlja_nachinajushhikh/22-1-0-1055
http://caravaning.in.ua/forum/viewtopic.php?p=128850
http://cxem.net/arduino/arduino117.php