Popis

Informačná stránka o senzore MQ-4

        // Importovanie knižnice pre senzor MQ-4
        #include <MQ4.h>
        
        // Definícia pinu
        int pinA0 = A0; // Analógový pin
        
        // Inicializácia senzora
        MQ4 mq4(pinA0);
        
        void setup() {
          Serial.begin(9600); // Inicializácia komunikácie sériového portu
        }
        
        void loop() {
          // Čítanie hodnôt z senzora
          float ppm = mq4.read();
          
          // Vypísanie hodnôt na sériový port
          Serial.print("Hodnota metánu (PPM): ");
          Serial.println(ppm);
          
          delay(1000); // Čakanie 1 sekundu
        }

        # Example configuration entry
        sensor:
          - platform: adc
            pin: A0
            name: "Methane Sensor"
            update_interval: 30s
            filters:
              - lambda: return (pow(10, log10((0.12/x)*(5-x)/(5-0.12))/(-0.35)))
            unit_of_measurement: "ppm"

Skopírovať kód

MQ-4 Metánový plynový senzor Detektor prírodného uhlia a metánu

MQ-4 je jedným z mnohých plynových senzorov pripravených na prepojenie s mikrokontrolérmi. Rovnako ako ostatné senzory MQ, aj MQ-4 je najcitlivejší na konkrétny plyn. Tentokrát je to metán, aj keď senzor stále dokáže detekovať iné horľavé plyny, ako je bután a propán.

Prehľad metánového snímača MQ-4
Srdcom MQ-4 je ohrievač a elektrochemický senzor. Keď cieľový plyn vstúpi do membrány a dosiahne senzor, podstúpi redoxnú reakciu, ktorá vytvorí prúd. Tento prúd je silnejší pre senzory pri špecifických plynoch. V prípade MQ4 je citlivejší na metán, bután a propán.

Táto breakout doska má štyri výstupné kolíky, a to A0, D0, GND a VCC.

Napájacie kolíky VCC a GND môžu byť pripojené priamo k 5 V kolíku Arduina a GND.

Používanie digitálneho výstupu
Kolík D0 generuje vysoké (rovnajúce sa VCC) v prítomnosti metánu a nízke (rovnajúce sa približne 0,1 V) inak. Tento „digitálny“ výstup môžete kalibrovať pomocou trimovacieho hrnca na doske.

Ak váš projekt vyžaduje iba detekciu metánu, stačí prečítať pin D0. Tu je schéma zapojenia s Arduino UNO:

Táto krivka je z údajového listu zariadenia a ukazuje citlivosť MQ-4 na plyny. Ako je tu vidieť, je najcitlivejší na CH4, chemický názov metánu. V krivke chýbajú propán a bután, hoci oba sú známymi zložkami LPG (ktorý je v tejto krivke na druhom mieste po metáne).

Krivka je logaritmická stupnica a ukazuje vzťah medzi RS/R0 a koncentráciou plynu v častiach na milión (PPM). RS/R0 je pomer odporu snímača v cieľovom plyne (RS) a odporu v čistom vzduchu (R0). Ak teda poznáme RS/R0, môžeme určiť koncentráciu plynu v PPM.

Na odvodenie vzorca vezmeme dva body na tomto grafe. Tento vzorec sa potom neskôr použije v našom náčrte Arduina.

Najzrejmejším bodom je, keď RS/R0 = 1 a PPM = 1000. Druhý bod je, keď je RS/R0 niekde okolo 0,58 a PPM = 5000. Rovnica začína:

Tu priradíme Y1 = 1, X1 = 1000 z prvého bodu a Y2 = 0,58 a X2 = 5000 z druhého bodu. Nahradením týchto hodnôt vo vyššie uvedenej rovnici:

Zmena Y na RS/R0 a X na PPM a riešenie pre PPM:

Teraz môžeme použiť tento vzorec v našom náčrte. Predtým však musíme určiť pomer odporu RS/R0.

Arduino Sketch s metánovým výstupom PPM
Ako už bolo spomenuté, RS je odpor snímača v prítomnosti metánu, zatiaľ čo R0 je odpor snímača v čistom vzduchu. Z týchto dvoch by bolo jednoduchšie určiť R0. Odpor elektród 1-6 alebo 4-3 (pozri obrázok nižšie) meriame pomocou ohmmetra.

My MQ-4 electrodes give out 945 ohms of resistance for both 1-6 and 4-3 electrodes. This means my R0 is 945 ohms.

The value of RS would have to be known through a sketch. The MQ-4 breakout board uses this schematic:

Ako vidíte, Aout sa pripája k jednej z elektród a paralelne k odporu RL. To znamená, že odpor elektródy vytvára delič napätia s RL a napätie na Aout je:

Tu je RS naším cieľovým odporom elektródy, ktorý sa mení v závislosti od koncentrácie metánu.

BTW, RL je SMD rezistor s označením 102. Tomu zodpovedá odpor 1k.

Takže na získanie RS použijeme tento vzorec:

Náčrt Arduina na určenie koncentrácie metánu v PPM je teraz:

To sú dva spôsoby použitia metánového senzora MQ-4. Upozorňujeme, že tento náčrt slúži len na zobrazenie koncentrácií metánu, nie butánu alebo propánu. V prípade akýchkoľvek otázok, reakcií alebo návrhov napíšte komentár nižšie.