Датчик утечки газа своими руками

ДАТЧИК УГАРНОГО И УТЕЧКИ ГАЗА

Датчик угарного или утечки газа рыболовы используют не часто, потому как мобильных версий крайне мало, а в комплексных разработках он стал появляться не так давно. Рыболовы, охотники, туристы в своих выездах часто используют разные плитки, горелки и обогреватели на газу — это достаточно безопасно, если соблюдать простые правила, но случаи бывают разные и датчики угарного газа, пропана, бутана способны их уловить. Наверно каждый рыболов, сидя зимой в палатке и увлеченный поклевками хотя бы раз в жизни сталкивался с состоянием «чугунной головы» или «угорел». Это связано с продуктами горения газа, выделением угарного и других газов. Но это не большая беда, хуже когда происходит медленная утечка газа или накапливается угарный газ. Именно о последних опасностях и должен предупредить датчик утечки на базе сенсора MQ.

Описание типов и назначения датчиков

MQ-2 — Датчик для обнаружения горючего газа и дымаMQ-2. Датчик для обнаружения горючего газа и дыма. Датчик газа MQ-2 позволяет обнаруживать наличие в окружающем воздухе углеводородных газов (пропан, метан, н-бутан), дыма (взвешенные частицы, являющиеся результатом горения), водорода.
MQ-3 — Датчик обнаружения паров спирта C2H5OH. Аналоговой датчик газа MQ3 позволяет обнаруживать наличие паров спирта в воздухе или при дыхании, в парфюмерии или спиртных напитках.
MQ-4 — Датчик обнаружения природного газа и метана. Аналоговый датчик газа (MQ4) для обнаружения метана. Этот датчик предназначен для определения концентрации метана (CH4) в воздухе, паров алкоголя, сигаретного и кухонного дыма. А так как этот газ является основным компонентом бытового газа, иметь подобный датчик весьма полезно — можно собрать детектор утечки газа или что-нибудь подобное.
MQ-5 — Датчик обнаружения сжиженного (LPG), природного и коксового газа. Используется для сигнализации утечек газа в домашних условиях и на предприятиях. Слабочувствителен к парам алкоголя, сигаретному дыму, парам приготовляемой пищи.
MQ-6 — Датчик обнаружения LPG, изобутана, бутана. Аналоговый датчик газа MQ6 может быть использован в бытовых и промышленных помещениях, для обнаружения утечки следующих газов: природный газ, углеводородный газ, бутан, пропан. Он имеет высокую чувствительность и малое время отклика.
MQ-7 — Аналоговый датчик для обнаружения угарного газа (CO). Используется для обнаружения СО2 на заводе, при проведения подземных работ, в лабораторных и научных работах. Он может обнаружить CO-концентрацию газа в пределах от 20 до 2000 ppm. Чувствительность можно регулировать с помощью потенциометра.
MQ-8 — Датчик обнаружения Водород (Н2) и коксовых газов. Простой в использовании сенсор водорода (Н2) для определения наличия его в воздухе.
MQ-9 — Комбинированный аналоговый датчик газа (CO+CNG или CO+LPG) датчик газа MQ-9 позволяет обнаруживать наличие в окружающем воздухе углеводородных газов (пропан, метан, н-бутан) и угарного газа (CO). Его можно использовать для обнаружения утечек промышленного газа, возгорания, неисправностей газового оборудования.
MQ135 — Детектор газов. Помимо углекислого газа, датчик также реагирует на присутствие других газов: угарного газа, аммиака, бензола, оксидов азота и паров спирта. Применяются для постоянного контроля качества воздуха в промышленных или бытовых помещениях.

Как идея прилетела

Идея сделать компактный датчик утечки или наличия опасных газов, пришла естественно не на пустом месте. Зная, что рыбаки и туристы зимой используют разное газовое оборудование для обогрева палатки, практически в круглосуточном режиме, то вероятность накопления вредных газов весьма высока. Зная это, Кондратий ходит где-то рядом и ищет кого бы ему обнять. Дабы избежать таких объятий люди чаще просто проветривают, а кто-то даже ставит компьютерные кулеры с питанием от АКБ, ну и заодно свет для палатки делают. Но ситуации бывают разные и спать иногда хочется, вот тут и можно Кондрата проглядеть, огонь потух, а газ идет или угарный газ и прочие накопились. Вот тут и должен предупредить этот простой датчик, начав орать противным звуком, который перебьет крепкий сон после принятых 40 чужих градусов.

Условия сделки

Первым, что мне было важно – это простота изготовления, дальше уже компактность, потому как ни один рыболов или турист не потащит на руках большую хреновину и точка. Компоненты по возможности должны быть готовые, дешевые и доступные. Работать на маленьких встроенных аккумуляторах, зарядка которых, не вызовет сложностей. Что ж условия понятны, погнали!

Выбор комплектующих

Раньше я уже натыкался на ардуиновские датчики газа серии MQ и знал, что работают они в двух режимах цифровой и аналоговый. Поэтому загуглил, верней заютубил эту тему, чтобы точно понять, как они работают и подходят ли мне. Оказалось, что в цифровом режиме при срабатывании на цифровой пин подается напряжение питания самого датчика, получается такое газовое реле с возможностью регулировки чувствительности. Отлично! Сразу было понятно, что эта хреновина должна громко и мерзко пищать и для этого ничего лучше активного зуммера на 5 вольт не придумано. Такой зуммер не требует ни генераторов разных, ни силовой обвязки, простота наше все! Осталось определиться с питанием, а поскольку датчик работает в диапазоне от 3 вольт до 5 вольт. То решение пришло мгновенно, литиевый АКБ 18650 совместно с платой зарядки лития на микрухе ТР 4056 с защитой от переразряда справятся на ура! Первый выковыриваем из старой батареи ноутбука, а плату заказываем с Алиэкспресс вместе с датчиком, зуммером, кнопкой и коробкой. Кстати о коробке в первом варианте я использовал популярную коробочку размером 100х60х25 мм в нее отлично влезают 3 батарейки 18650 и остается место для остальных элементов с запасом. Кнопка кстати маленькая всего 8х12 мм, такие используют в маленьких фонариках.

Сборка датчика газа

Схема датчика газа

При компоновке отталкивался от двух вещей, размер аккумуляторов и удобство перевозки, так как предполагаются торчащие части и нужно их не сломать. По этой причине вывел датчик, кнопку включения и крутилку чувствительности на узкую торцевую часть корпуса. Все в одном месте, не запутаешься. Под датчик проковырял отверстие подручными способами, потому как забыл куда положил ступенчатые сверла. Почему-то не хотелось приклеивать на термоклей, ведь есть крепежные отверстия. По углам корпуса были небольшие стойки для крепления, я их изначально откусил за ненадобностью, но не успел выбросить. Взяв пару этих стоек прикрутил их к плате датчика и намазав суперклеем вставил датчик на место и прижал, как стойки прихватились к корпусу открутил плату и залил их еще порцией клея не забыв засыпать содой. Между платой датчика и корпусом оставался приличный зазор, в который отлично поместилась кнопка включения, а рядом засверлился для установки потенциометра. Оставалось сделать отверстие для разъема платы зарядки, который решил вывести вбок. По схеме плюс и минус батареи идут на плату, с платы минус идет на датчик, а плюс на кнопку и после на датчик. Плату зарядки и батарейную сборку закрепил на двухсторонний скотч. В принципе на этом сборка закончилась.

Принцип работы датчика газа

При подаче напряжения на плату с сенсором происходит его нагрев и активация химических соединений на чувствительной части, при попадании частиц газов изменяется сопротивление сенсора и напряжение на выходе увеличивается. При достижении порогового значения обвязка на плате замыкает цепь и питание подается на выход платы, на котором его ждет наш зуммер. В общем все просто и примитивно. Главное надо настроить чувствительность после включения на границу срабатывания.

Сигнализатор утечки газа

general view

Модуль на датчике MQ-4 состоит из датчика MQ-4 (метан) и компаратора на LMV393M. Порог срабатывания компаратора настраивается подстроечным резистором. При превышении установленного порога на выходе DO модуля устанавливается лог. 0 и включается светодиод. На выходной разъем также выводится напряжение с датчика (AO). На плате есть второй светодиод, который подключен напрямую к питанию.

Сигнализатор реагирует также и на другие горючие газы, проверял на газ из зажигалки, спирт, растворитель, толуол, дихлорэтан.

MQ4 modul

Схема модуля MQ-4.

В целом, модуль готов к применению в качестве самостоятельного устройства, если ограничиться светодиодной сигнализацией. Но это малоэффективно. Поэтому выход DO используется для управления внешними устройствами: звуковая и/или световая сигнализация, оповещение по радио или GSM каналу и т.п. Выход AO позволяет контролировать текущее состояние датчика и уровень загазованности места его установки.

Задача передавать куда-то данные или управлять какими-то внешними устройствами пока не ставилась, поэтому решено было сделать только свето-звуковой сигнализатор с измерителем выходного напряжения.

Схема собрана на микроконтроллере ATMEGA8, 2-х разрядном семисегментном индикаторе с общим катодом и пищалке без встроенного генератора. Для настройки параметров предусмотрено две кнопки.

Питание модуля и всего устройства от источника стабилизированного напряжения +5V. Ток потребления в дежурном режиме около 180 мА, при аварии к нему добавляется еще ток пищалки. В качестве блока питания использовалось зарядное устройство для мобильного телефона. Пищалка извлечена из старого мобильника неизвестного происхождения.

Читайте также  Перенос рисунка на монету

Светодиоды модуля удалены за ненадобностью.

Схема сигнализатора.

1. В основном режиме на индикатор выводится измеренное напряжение на датчике в Вольтах, диапазон измерения 0,0÷5,0V (если выбран режим CU), или выводится концентрация газа в тысячах ppm, (если выбран режим CP), диапазон 0,0÷9,9. Пример: концентрация 2300 ppm отображается как 2,3. Выбор режима отображения в настройках, п.2.1.
2. Если напряжение (в режиме CU) или концентрация (в режиме CP) превысит заданный порог (см. Настройки, параметр AL), тогда показания начинают мигать и раздается сигнал тревоги. (Параметры сигнала тревоги устанавливаются в настройках.)
3. При срабатывании дискретного сигнала от модуля MQ-4 срабатывает сигнализация аналогично п.2. В младшем разряде индикатора включается точка.
4. Звуковой сигнал меняется каждые 10 сек. Предусмотрено поочередное включение сирены, двойных коротких сигналов частоты F1 и двойных коротких сигналов частоты F2. F1 и F2 выбираются в настройках. Также устанавливается длительность звукового сигнала (t) и пауза (P) между сигналами.
5. Программа фиксирует максимальное значение напряжения и концентрации. Просмотреть их можно, нажимая на любую кнопку не более 1,5 сек. Для режима CU отображается максимальное напряжение, а для режима CP отображается максимальная концентрация. Сброс записанных значений – одновременное нажатие на обе кнопки с удержанием более 1,5 сек из основного режима. Если сработал дискретный сигнал, то максимальные значения переписываются значениями, на момент срабатывания дискретного сигнала.
6. Предусмотрено управление яркостью индикатора. Если яркость установлена OF, то в основном режиме индикатор отключается, каждые 5 сек кратковременно вспыхивает точка в старшем разряде. Когда срабатывает сигнализация индикатор включается на максимальную яркость. На максимальную яркость индикатор также включается при нажатии на любую кноп-ку.
7. В течении 30 сек после подачи питания устройство не реагирует на сигналы от модуля MQ-4. Максимальные значения не фиксируются. Индикатор включен на максимальную яркость.

Настройки.
1. Вход в режим настроек и выбор параметра для настроек нажатие и удержание более 1,5 сек любой из кнопок. Переход к установке параметра – короткое нажатие на любую кнопку. Установка параметра – короткое нажа-тие на кнопки (если кнопка нажата более 1,5 сек, то происходит переход к следующему параметру. Устанавливаемый параметр мигает с частотой 1Гц.
2. Параметры:
2.1. Un – выбор режима отображения. CU – отображение напряжения, V. CP – пересчет напряжения в ppm.
2.2. AL – устанавливается порог срабатывания сигнализации. Если в п.2.1 выбран режим CU, то устанавливается порог превышения входного напряжения; диапазон установки 0,0÷5,0V; по умолчанию 1,0V. Если в п.2.1 выбран режим CP, то устанавливается порог превышения концентрации; диапазон установки 0,0÷9,9; по умолчанию 0,5.
2.3. F1 – установка частоты первого тона. Диапазон установки 0,2÷5,0кГц. По умолчанию 1,0кГц. Во время настройки включается сигнал с выбранной частотой.
2.4. F2 – установка частоты второго тона. Диапазон установки 0,2÷5,0кГц. По умолчанию 3,0кГц. Во время настройки включается сигнал с выбранной частотой.
2.5. t – время звучания сигнала. Диапазон установки 0÷99 минут. По умолчанию 1 минута.
2.6. P – время паузы между сигналами. Диапазон установки 0÷99 ми-нут. По умолчанию 3 минуты.
2.7. b – яркость индикатора. Диапазон установки 1÷10 и выключено (OF). По умолчанию 5. Во время настройки индикатор светится с выбранной частотой.
3. Выход из режима настроек через 5 сек после последнего нажатия на кнопок. Индикатор переходит в основной режим, настройки записываются в энергонезависимую память микроконтроллера.

Примечания.
1. Соответствие напряжение – концентрация является очень приблизительным и сильно зависит от условий измерения – температуры, влажности наличии в газе других компонентов и т.п.

Все устройство собрано в корпусе КМ-2А.

Место установки выбрано с учетом расположения газовых приборов, направления движения воздуха и как можно выше.

Элементы и внешний вид устройства:

view 1 view 2 view 3

Изначально планировалось крепление сигнализатора на стенку и подключение питания снизу через микро USB, поэтому плата под него. Затем было выбрано место сверху кухонного шкафчика и вывод питания сделан через заднюю стенку сигнализатора через разъем WH-02 (HU-02).

В архиве находятся прошивка для микроконтроллера, FUSE, описание работы, схема в Proteus и печатная плата (Proteus).

Версия прошивки пока не финальная. Сигнализатор находится в режиме тестирования.

Для вопросов и обсуждения создана соответствующая тема на форуме.

Проект обновлен. Добавлен пересчет напряжения в концентрацию метана, ppm.

Датчик утечки газа своими руками

База самоделок для всех!

  • Главная
  • Самоделки
  • Дизайнерские идеи
  • Видео самоделки
  • Книги и журналы
  • Партнеры
  • Форум
  • Самоделки для дачи
  • Приспособления
  • Автосамоделки
  • Электронные самоделки
  • Самоделки для дома
  • Альтернативная энергетика
  • Мебель своими руками
  • Строительство и ремонт
  • Для рыбалки и охоты
  • Поделки и рукоделие
  • Самоделки из материала
  • Самоделки для ПК
  • Cуперсамоделки
  • Другие самоделки

Датчик утечки газа

В данной статье представлен датчик утечки газа на микроконтроллере ATtiny13, а в качестве сенсора газа применён MQ-4 фирмы HANWEI ELETRONICS. Это полупроводниковый датчик газа, с вполне привлекательными характеристиками:

Напряжение нагревателя: 5 В, ±0.1 В пост./перем. тока Рабочее напряжение: 3…15 В пост. тока Время отклика: менее 10 с Потребляемая мощность: 750-800 мВт Относительная чувствительность: ≤0.6 Сопротивление нагревателя: 33 Ом Диапазон рабочих температур: -10…50°С Принцип работы датчика обнаружения газа основан на свойстве изменения проводимости тонкопленочного слоя диоксида олова SnO2 при контакте его с определяемым газом. Чувствительность к разного рода газам достигается путем легирования различных присадок в чувствительный слой датчика. Сам чувствительный элемент датчика состоит из керамической микротубы с покрытием Al2O3 и нанесенного на нее чувствительного слоя диоксида олова. Внутри тубы проходит нагревательный элемент, который нагревает чувствительный слой до температуры при которой он начинает реагировать на определяемый газ. При попадании газа в датчик происходит абсорбция газа и в следствие чего сопротивление датчика падает.

Алгоритм работы. После включения питания моргает светодиод в течение двух минут. Эти две минуты датчику нужны что бы он нагрелся и начал корректно работать. После этих двух минут встроенный в контроллер компаратор сравнивает напряжение на прямом и инверсном входах и если напряжение на прямом входе ниже напряжения на инверсном (напряжение с датчика) то микроконтроллер переходит в режим ожидания. При этом загорается светодиод и включается реле, тем самым сигнализируя о работе датчика. Если концентрация газа в помещении увеличивается, то уменьшается сопротивление датчика, как следствие уменьшается напряжение на инверсном входе компаратора и когда напряжение на прямом входе превысит напряжение на инверсном микроконтроллер выходит из режима ожидания, при этом начинает мигать светодиод и размыкаются выходные контакты. В таком состоянии датчик пробудет ещё две минуты. По истечении двух минут, если концентрация газа уменьшилась, то датчик опять перейдёт в режим ожидания. В противном случае датчик будет проверять концентрацию газа каждые две минуты и если она вернётся в заданные пределы датчик перейдёт в режим ожидания.

Схема датчика приведена на рисунке 1.

Ток потребления датчика в целом, в режиме ожидания составляет примерно 160 мА, что много для обычных линейных преобразователей типа 7805, так как им пришлось бы рассеивать мощность P=I*U=0,16*(12-5)=1,12W, а при такой мощности нужно было бы ставить радиатор, что увеличило бы размер платы. По этому применён импульсный стабилизатор на 5 В, на основе микросхемы MC34063A.

При сборке платы нужно впаять все детали, кроме сенсора газа MQ-4 и МК ATtiny13. После этого нужно переменным резистором R4 настроить напряжение так, что бы после дросселя L1 оно было равно 5В. После чего нужно впаять сенсор газа и, если нужно, заново выставить напряжение после дросселя равным 5 В. Теперь можно подать на датчик 12В (без подключённого МК) и подождав 2 минуты выставить переменным резистором R11 напряжение на 5 ножке МК, на пару десятком милливольт меньшим, чем на ножке 6 МК. Сам МК лучше не впаивать, а вставить в колодку, так как внутрисхемного программирования не предусмотрено. После нужно прошить МК и вставить в колодку. Для прошивания МК применялся USB программатор микроконтроллеров AVR / 89S совместимый с AVR910. Если всё сделать правильно, то схема сразу начнёт работать.

Фото готового устройства:

К деталям особых требований нет, разве что советую брать переменные резисторы многооборотные в герметичном корпусе, как на фото (синие). Сенсор газа можно брать практически любой, в том числе и из серии MQ-x. Главное что бы он улавливал нужные газы.

Благодаря применению в схеме микроконтроллера устройство можно модернизировать под свои нужды, без значительных изменений схемы. Программа для микроконтроллера ATtiny13 написана на языке C, в компиляторе CodeVisionAVR C Compiler V2.03.4 . Алгоритм не такой уж и сложный, по этому думаю разберётесь. При прошивке МК нужно прошить фьюзы вот так: CKSEL0.,1 = 10 , SUT0.,1 = 01, WDTON = 0. Файл печатной платы тоже прилагается, формат Sprint-Layout 5.0.

Ломаем датчик утечки газа

Ежегодно в России из-за утечки бытового газа происходят десятки взрывов. В частности, грустный рекорд был отмечен в 2008 году, когда только в январе произошло 7 мощнейщих взрывов, в которых пострадали и погибли люди. О разрушениях и убытках я уже и не говорю. И это только случаи, которые попали в ленту федеральных новостей. На самом деле, утечек газа значительно больше. Изношенность оборудования, неаккуратность и безответственность — главные причины подобных трагедий. Их может быть меньше, если активнее внедрять системы контроля утечек газа, реализованных на недорогих электрохимических сенсорах. Одно из таких устройств попало мне в руки. Статья посвящена анализу девайса и возможных неспортивных способов его использования. Однако, главную функцию устройство выполняет всецело, поэтому после технических издевательств оно будет дополнительно протестировано в биогазовой лаборатории, о которой можно прочесть здесь, и затем подарено Матушке, у которой всю жизнь на кухне газ).

Читайте также  Подарочная коробочка из фетра

Внимание! Возрастное ограничение статьи 18+

А у нас в квартире газ! А у вас?

На самом деле газ является одним из самых удобных в использовании вещей. Профессиональные повара предпочитают готовить именно на газовых плитах. Это быстро, удобно, экономичнее, а мясо и хорошие стейки, пожалуй, можно приготовить только на огне. Газ обогревает миллионы людей, а современное газовое оборудование является надежным и безопасным при условии, что вы внимательно следите и правильно его эксплуатируете. Даже я при своем не плохом уровне понимания техники с интересом изучал устройство газового бойлера именно с точки зрения безопасности. Да, действительно, такие девайсы надежны.

Этот простенький рисунок показывает общий принцип действия прибора, конструкция же на самом деле достаточно не простая. Что обязательно в каждом такой устройстве — контроль расхода газа и горения пламени. Для его контроля используют инфракрасные датчики, а при малейших перебоях в подаче газа автоматика надежно отключает устройство. Газовое оборудование обязано быть установлено только специалистами газовой службы и его необходимо регулярно проверять.

При всей надежности оборудования нельзя исключать вероятности утечек газа. Для контроля таких утечек в газ добавляют специальные пахучие вещества — одоранты. Их задача — создание пахучести, что необходимо для установления утечек газа главным образом в бытовом потреблении. Для придания газу необходимого уровня запаха установлены нормы внесения одорантов по этилмеркаптану не менее 16 г/100 м3 газа. Это чрезвычайно токсичные и летучие вещества с омерзительным запахом. Именно этот запах человек расценивает как утечку газа, при этом сам природный газ не имеет цвета и запаха.

Контролируем утечки

Утечка газа может случиться по разным причинам, но в большинстве случаев это происходит из-за халатности человека. Сбежало молоко, убавили газ на плите и он потух, часто с газом балуются маленькие дети. Могут быть скачки магистрального давления в газовой трубе из-за перемерзания газовых труб в сильные морозы, так как в них может скапливаться конденсат. Поэтому полезно иметь датчик утечки газа, который может оповестить людей об утечке, к примеру, дополнительным звуковым сигналом. Одно из таких устройств (ссылка) мне попалось на изучение.

Девайс внешне сделан из хорошего пластика, нанесена шелкография, однако все надписи на английском языке. Сделано, конечно, в любимом Китае. Устройство подключается непосредственно в розетку и не требует батареек. Потребление мизерное (думаю несколько ватт), поэтому намотать много электроэнергии оно не в состоянии. Толково продуман дизайн с точки зрения газовой кюветы. Устройство имеет специальные вырезы, чтобы воздух проникал свободнее. Однако, для установки устройства лучше воспользоваться коротким удлинителем и спозиционировать его так, как сказано в инструкции — для природного магистрального газа ближе к потолку (метан легче воздуха), а если вы используете сжиженный газ или пропановые баллоны — к полу, так как этот газ тяжелее воздуха и стелется низом. При включении устройство издает короткий сигнал и начинает калиброваться. Этот процесс занимает несколько минут. В это время ничего не происходит и только мигает прочерк на цифровом индикаторе. Когда устройство откалибровалось, на экране появляется ноль. Калибровка важный момент и то, что она есть очень хорошо. Так как используется интегральный датчик, то устройство за ноль принимает уровень газового состояния в момент калибровки, что снижает вероятность ложных срабатываний. Это удобно, к примеру, на кухне, когда в любом случае при поджоге газа имеется кратковременная его утечка и откалибровать устройство лучше при всех включенных конфорках и духовке и через несколько минут включить датчик утечек газа для калибровки, чтобы устройство поняло «рабочий» уровень состава воздуха и не пикало, когда не нужно. Устройство было испытано в боевых условиях в моей биогазовой лаборатории, о которой я рассказывал в своем посте «Биогаз из биомасс» и дома у Матушки, у которой газ всю жизнь. Кстати, подобные датчики очень полезны именно в старых домах, где установлено доисторическое газовое оборудование. Я, конечно, неоднократно пытался заменить плиту, но это не так просто. Мама, старая закалка, маленькая кухня. Поэтому в большинстве старых квартир стоят такие вот маленькие плиты, хотя сделаны они очень добротно. Еще при Сталине)

Устройство расположено ближе к полу, так как в этом случае в квартиру подается пропан, который при утечке стелется низом.
Газ — не игрушка. Не повторяйте таких экспериментов сами! А если не сдержались, то не забудьте проветрить помещение и выключить газ!

Вскрытие устройства

Конечно, я вскрыл устройство для детального его изучения. Это не составило много труда, так как в нем нет никаких защелок, всё на саморезах.

Сделано устройство трудолюбивыми китайскими девушками (юношами), спаяно вручную и даже не отмыто от канифоли. Однако, все сделано добротно и даже проверено китайским ОТК). Конечно, для меня было интересно, на каком датчике сделано устройство и как запилено по схеме. Априори я полагал, что устройство использует датчик серии MQ и не ошибся. Никаких более знакомых мне деталей (я говорю о контроллерах, конечно) я не обнаружил. В устройстве поставлены загадочные китайские микросхемы, а само устройство спроектировано с явной избыточностью. Ведь датчик серии MQ можно запустить на копеечной Attiny или ATmega за несколько микросекунд. А если завалялась ардуинка, то ещё быстрее. Подключаем сигнальный вывод датчика к любому аналоговому порту, к примеру А0, подаем питание и через минуту получаем данные):

Это даже кодом не назвать. Кстати, ардуинщики молодцы, на сайте очень добросовестно всё про эти датчики собрали. Ссылка.

Но вернемся к нашему исследуемому устройству. Скорей всего, схема спроектирована так, чтобы её использовать в различных датчиках и приборах, путем замены сенсора и перепрошивки. Нормально! Все остальное стандартно. Я, конечно, поставил бы дополнительно предохранитель в цепи блока питания, но это скорей для трусов, нежели для смелых китайских инженеров. Ещё в устройстве меня удивил сигнализатор на 85 Дб. Аккуратно подлит жидкими гвоздями у датчика газа.

Может 85 Дб там и нет, но пищит он громко и довольно противно. Таким образом, оповещение в устройстве реализовано добротно. Кстати, громкая сирена включается не сразу. Устройство сначала начинает пикать, когда показание на экране становятся более трех единиц, а если более 9 — включается громкая сирена. По типу автомобильной. Пожалуй, её могут даже услышать соседи.

Немного о датчике газа. Такой же у меня оказался в коллекции. Это датчик серии MQ фирмы Henan Hanwei Electronics. Популярный датчик из серии электрохимических датчиков, технология изготовления которых хорошо отработана. Принцип работы датчика обнаружения газа основан на свойстве изменения проводимости тонкопленочного слоя диоксида олова SnO2 при контакте его с определяемым газом. Чувствительность к разного рода газам достигается путем легирования различных примесей в чувствительный слой датчика. Сам чувствительный элемент датчика состоит из керамической микротубы с покрытием Al2O3 и нанесенного на неё чувствительного слоя диоксида олова. Внутри тубы проходит нагревательный элемент, который нагревает чувствительный слой до температуры, при которой он начинает реагировать на определяемый газ. При попадании газа в датчик, происходит абсорбция газа и в следствие чего сопротивление датчика падает. За пару сотен рублей можно приобрести на выбор нужный из датчиков серии MQ.

Для работы датчика необходим нагрев. Однако, это всё миниатюрное, поэтому ощутимого нагрева сенсора вы не почувствуете. Сигнал, конечно, аналоговый. Датчики надежны и вполне долговечны, если их не использовать в агрессивных условиях. Хорошее быстродействие, короткое время восстановления. Однако, у таких датчиков не очень хорошая селективность, а также им требуется калибровка. Но это дает возможность позабавиться с ним не стандартно!

Не спортивное использование. 18+

Такое использование случилось благодаря дню рождения одного из сотрудников, которое мы решили слегка отметить в узком кругу. Собрались в небольшой переговорной комнате к концу рабочего дня. Компания из четырех человек выпивала коньяк. Примерно через час в помещении, где в этот момент уже было прилично выпито спиртного, начали раздаваться сигналы устройства, которое было включено в розетку. Это взбодрило присутствующих. Однако, любое приближение выпившего человека с желанием подуть на девайс мгновенно вызывало сирену и бурный смех. Таким образом, из устройства можно сделать и алкотестер. Это неудивительно. Датчики серии MQ в бОльшей или меньшей степени чувствительны к разным газам. Это хорошо иллюстрирует график чувствительности датчиков для различных газов.

Читайте также  Жареная путассу – быстро, вкусно, дешево

Позже было выяснено, что 50 грамм крепкого спиртного (коньяка) в течение 3-4 часов вызывает сирену при выдохе в течение 5 секунд на датчик устройства.

Теперь о курении. Так как в табачном дыму уже запредельная концентрация СО, устройство мгновенно реагирует на табачный дым. Поэтому в курилке буквально через минуту включается сирена. Также был проведен эксперимент с курящими и некурящими сотрудниками. Продувка через трубочку 10 секунд.

Эталоном некурящего человека была выбрана замечательная девушка с красивым именем Люсьена, которой не удавалось выдуть более 2 единиц на устройстве. Курильщик выдувает 8-9 единиц. Буквально драконий выхлоп.

Выводы

Устройство рабочее. Из хорошего — отличный дизайн, надежность. Думаю, купив такое устройство, можно сделать оригинальный не шаблонный подарок для того, кто использует газ на кухне или отапливает им дом. Малое потребление энергии. Очень высокая чувствительность. Сирена на всю катушку включается при концентрациях более 0,2% от взрывоопасной. Есть достаточное количество времени отреагировать на утечку газа. С другой стороны — слабая селективность. Устройство может давать ложные срабатывания. Также необходимо внимательно отнестись к месту установки. Конечно, хотелось бы иметь беспроводной протокол передачи данных с устройства, было бы куда интересней. Ну а в целом девайс, безусловно, полезный.

Детектор утечки газа на Arduino

В то время как сжиженный нефтяной газ (LPG) необходим почти в каждом домохозяйстве, его утечка может привести к катастрофе. Для предупреждения об утечке газа и предотвращения любой аварии существуют различные устройства обнаружения утечек. В данной статье мы разработаем сигнализацию утечки газа на основе Arduino. Если произойдет утечка газа, эта система обнаружит ее и просигнализирует об этом с помощью зуммера, включенного в схему. Собрать эту систему легко, и каждый, у кого есть минимальные знания в электронике и программировании, сможет сделать это.

Макет детектора утечки газа на Arduino Макет детектора утечки газа на Arduino

Для обнаружения утечки мы использовали модуль датчика сжиженного нефтяного газа (LPG). Когда происходит утечка газа, он выдает импульс высокого логического уровня на своем выводе D0, а Arduino непрерывно считывает состояние этого вывода. Когда Arduino обнаруживает импульс высокого логического уровня от модуля детектора газа, она показывает сообщение « LPG Gas Leakage Alert » на LCD дисплее 16×2 и активирует зуммер, который подает звуковой сигнал снова и снова, пока модуль детектора газа не перестанет обнаруживать газ в воздухе. Когда модуль детектора LPG газа подает импульс низкого логического уровня на Arduino, LCD показывает сообщение « No LPG Gas Leakage ».

  1. Arduino Pro Mini
  2. Модуль датчика LPG газа
  3. Зуммер
  4. Транзистор BC547
  5. 16×2 LCD
  6. Резистор 1 кОм
  7. Макетная плата
  8. Батарея 9 вольт
  9. Перемычки

Модуль датчика LPG газа

Данный модуль содержит датчик MQ3, который и обнаруживает LPG газ, компаратор (LM393) для сравнения выходного напряжения MQ3 с опорным напряжением. Когда LPG газ обнаружен, он выдает напряжение высокого логического уровня. Потенциометр используется для регулировки чувствительности обнаружения газа. Данный модуль очень прост в использовании с микроконтроллерами и Arduino и легко доступен в продаже под названием «LPG Gas Sensor Module». Мы также можем собрать его самостоятельно, используя LM358, LM393 и MQ3.

Модуль датчика LPG газа Модуль датчика LPG газа

Принципиальная схема и описание

Принципиальная схема сигнализации утечки газа на Arduino Принципиальная схема сигнализации утечки газа на Arduino

Как показано на приведенной выше принципиальной схеме, система включает в себя плату Arduino, модуль детектора LPG газа, зуммер и LCD дисплей 16×2. Arduino контролирует всю работу системы: считывание показаний датчика LPG газа, отправка сообщений на LCD, активирование зуммера. Чувствительность данного датчика мы можем установить с помощью установленного на нем потенциометра.

Вывод D0 датчика LPG газа напрямую подключен к выводу 18 (A4) Arduino, а выводы Vcc и GND подключены к выводам Vcc и GND на Arduino. Модуль датчика LPG газа содержит датчик MQ3, который и обнаруживает LPG газ. Этот датчик MQ3 содержит внутри себя нагреватель, который может потребовать до 15 минут для нагрева, чтобы подготовиться к обнаружению LPG газа. Схема компаратора используется для преобразования аналогового сигнала с MQ3 в цифровой. LCD дисплей 16×2 подключен к Arduino в 4-битном режиме. Выводы управления RS, RW и En напрямую подключены к выводам Arduino 2, GND и 3. Выводы данных D4-D7 подключены к выводам Arduino 4, 5, 6 и 7. Зуммер соединен с выводом 13 Arduino через NPN транзистор BC547 с резистором 1 кОм на базе.

Описание программы

В программе мы использовали функцию считывания цифрового вывода, чтобы прочитать показания модуля датчика LPG газа, а затем действовали в соответствии с полученными данными.

Датчик утечки газа

Датчик утечки газа

Взрывы и пожары, возникающие в результате утечки газа, к сожалению, не редкость. Отдавая должное деятельности административных органов и аварийных служб, радиолюбители-конструкторы могут кое-что сделать и сами для минимизации этой опасности. Однако в области газового контроля простых и доступных к повторению устройств почти нет или они неоправданно дороги.

В продаже есть промышленные датчики утечки газа, преобразующие концентрацию газа в напряжение, ток, сопротивление и другие параметры.

Способностью реагировать на изменение концентрации газа обладают некоторые окислы, особенно SnO2 — диоксид олова, легированный различными присадками. На их основе можно самостоятельно сделать электронное устройство, реагирующее на превышение концентрации какого-либо газа в воздухе и подающее звуковой сигнал. Датчики не одинаково реагируют на тот или иной газ, поэтому заменять один другим нецелесообразно. Так, самый опасный газ, который может поразить человека в быту, это, несомненно, пропан (СЗН4). Его взрывоопасная концентрация в воздухе составляет 2,1—9,5%. Для регистрации пропана, природного газа и бутана подходят датчики газа TGS2610, TGS813 фирмы Figaro. Последний тип — более современный и нетребовательный к напряжению питания.

Затем идёт метан (СН4). Его максимальная концентрация до взрыва в воздухе составляет 5—15%. Для регистрации той же фирмой разработаны датчики TGS842 и TGS2611.

Электрическая схема прибора, фиксирующего утечку газа, показана на рисунке. Базой для нее стал датчик TGS2610, чувствительный к пропану.

Датчик утечки газа

Датчик состоит из керамической трубки, поверхность которой покрыта слоем резиста, чувствительного к той или иной группе газов (в этом, в частности, состоит назначение легирующих присадок). Нагретое до температуры свыше +200°С, это покрытие реагирует на изменение концентрации газа, изменяя своё сопротивление. Нагревательный элемент — продетая в трубку электрическая спираль (выводы 2 и 5).

Для уменьшения отвода тепла труб­ка соединена с выводами 1 — 3 и 4 — 6 тонкими проводниками, фиксирующими её в подвешенном состоянии. Эти попарно соединённые друг с другом выводы идут от газочувствительного резиста.

Движок резистора R5 устанавливают так, чтобы в не загазованном помещении напряжение на неинвертирующем входе компаратора DA1 несколько превышало бы напряжение на его инвертирующем входе. Напряжение на прямом выходе компаратора (вывод 9) близко к питающему, и поэтому транзистор VT1 закрыт.

При загазованности, достигшей определённой концентрации (2,1—9% плотности природного газа в воздухе), сопротивление датчика DG1 понизится до такой величины, что напряжение на неинвертирующем входе компаратора станет меньше, чем на инвертирующем.

В этом режиме напряжение на выводе 9 компаратора будет близко к нулю. Транзистор VT1 откроется, пьезоэлектрический капсюль НА1 со встроенным генератором ЗЧ оповестит о газовой опасности.

Переменный резистор R5 — СПЗ-38а или любой другой. Конденсаторы С1, С2 — любые оксидные, например К50-29. Пьезоэлектрический капсюль НА1 — любой, рассчитанный на постоянное напряжение 12 В, например KPI-4332L

Источник питания — стабилизированный с выходным напряжением 10—12 В. Ток, потребляемый устройством в режиме звуковой индикации, не превышает 30 мА.

Поскольку калибровку датчика непосредственно по концентрации газа из соображений безопасности рекомендовать нельзя, выставить нужный порог его срабатывания можно опытным путём. Почти десятикратное снижение сопротивления датчика в атмосфере, содержащей воздух и 0,5 % метана (одна десятая от взрывоопасной концентрации, по сравнению с чистым воздухом), позволяет выставить заведомо безопасный порог срабатывания.
Чтобы убедиться в работоспособности собранного устройства, поднесите к датчику газовую зажигалку (со сбитым пламенем) — он должен отреагировать тревожным сигналом с инертностью 2 — 3 с.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: