داغ ترین ها

ورود / عضویت

Arduino Tech

عضویت در سایت

فراموشی رمز عبور

متاسفانه هر ساله در فصل سرما شاهد حوادث ناشی از نشت گاز هستیم ،می‌توان با یک دستگاه هشدار نشت گاز از اغلب این حوادث تلخ که خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری وارد می‌کنند پیشگیری کرد. در این پروژه به شما آموزش می‌دهد چگونه یک دستگاه هشدار نشت گاز بسازید.

این مدار الکترونیکی در واقع مقدار گاز نشت کرده موجود در هوا را اندازه گیری می‌کند و آن را روی صفحه نمایشگر کریستال مایع (LCD) به نمایش می‌گذارد و وقتی مقدار آلودگی گاز در هوا بیش از مقدار مجاز از پیش تعیین شده باشد، یک آژیر را به صدا در آورده و رله را فعال می‌کند.
سنسور گازی که در این پروژه استفاده شده است مدل MQ2 است.این حسگر بر مبنای تکنولوژی دی اکسید قلع ( SnO2 ) کار می‌کند که می‌تواند گاز‌هایی مثل متان ، پروپان ، بوتان ، دود، الکل ، هیدروژن و … را در هوا شناسایی کند.
از آنجایی که گاز شهری و کپسول‌های گاز دارای متان ، بوتان و پروپان هستند ، این سنسور را می‌توان برای تشخیص نشت گاز شهری ، کپسول و … استفاده کرد.
عکس زیر نشان دهنده نقشه شماتیک و ریخت مدار سنسور تشخیص نشت گاز است :

mq2-sensor-schematic

سنسور گاز MQ2

سنسور MQ2 می‌تواند گاز‌های قابل اشتعال را به واسطه بالا رفتن دما در اثر اکسید شدن این گاز‌ها در المنت گرمایی موجود در سنسور شناسایی کند. یک بار دیگر به شکل نقشه سنسور در بالا دقت کنید . اگر گاز قابل اشتعالی در محیط نشت کرده باشد، اکسید شدن همان گاز در قسمت گرمایی سنسور باعث بالا رفتن دما خواهد شد. بالا رفتن دما موجب می‌شود که مقاومت الکتریکی کاهش یابد.این کم شدن مقاومت یعنی جاری شدن جریان بیشتر در مقاومت بار (Load Resistor) و طبق قانون اهم ولتاژ برابر است با جریان ضرب در مقاومت ، پس انتظار داریم در این وضعیت ولتاژ دو سر مقاومت بار بالا برود.
در واقع منطق پشت این حسگر گاز خیلی ساده است : کم شدن مقاومت الکتریکی با بالا رفتن دما را بطه دارد و بالا رفتن دما هم با وجود گاز قابل اشتعال در قسمت گرمایی سنسور، با این ساز و کار است که سنسور می‌تواند درصد گاز قابل اشتعال موجود در محیط را اندازه گیری کند.

توضیحات مدار :

در شرایط عادی (هیچ آلودگی گازی در هوا نیست) ، مقاومت حسگر گاز خیلی بالاست . این مقاومت چیزی در حدود ۸۵۰ کیلو اهم است. نتیجه این که جریان ناچیزی در مقاومت بار جریان دارد و ولتاژ دو سر مقاومت ناچیز و در حدود صفر است. وقتی سنسور در معرض گاز (متان ، LPG و …) قرار می‌گیرد. مقدار مقاومت داخل تا حدود ۸۰۰ اهم سقوط می‌کند و در نتیجه جریان الکتریکی اجازه می‌یابد جاری شود. در این زمان ولتاژ مقاومت بار چیزی در حدود ۴٫۶۲ ولت خواهد بود.
این ولتاژ به وسیله یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) به شکل عددی در می‌آید . عدد متناظر با ولتاژ ۴٫۶۲ ولت ، عدد ۹۴۸ است. این مقدار در یک متغیر به نام d ذخیره می‌شود (به کد برنامه نویسی پروژه دستگاه هشدار نشت گاز مراجعه کنید)
نمودار زیر نشان دهنده رابطه مقدار گاز در هوا و عدد خروجی سنسور گاز MQ2 است :

MQ2-lpg-sensor-graph

در واقعیت این نمودار به همین سادگی که مشاهده می‌کنید نیست و به شکل یک خط راست در نمی‌آید . اما در اینجا ما فرض می‌کنیم که خروجی ولتاژ سنسور یک خط راست است . اگر بخواهید رفتار سنسور را به شکل دقیقی به دست آورید باید یک اتاق گاز مجهز در اختیار داشته باشید که مقدار گاز را به تدریج از صفر درصد تا ۱۰۰ درصد هوای موجود در اتاق تغییر داده و در هر مرحله مقدار خروجی حسگر گاز را یادداشت کنید. سپس این نقاط را به هم بچسبانید تا نمودار واقعی رفتار سنسور گاز به دست آید. به هر حال نمودار دقیق خروجی سنسور برای انجام این پروژه کارایی خاصی ندارد و ما هم از آن صرف نظر می‌کنیم.

با توجه به نمودار و در نظر گرفتن خط راست ، مقدار غلظت گاز موجود در هوای محیط را می‌توانیم از معادله زیر حدس بزنیم:

P=d/9.48

متغیر d خروجی مبدل آنالوگ به دیجیتال است که به آردوینو متصل شده است و آردوینو آن را می‌خواند. P هم به معنای درصد است.
چرا معادله این قدر ساده شد ؟ چون ما رفتار سنسور را یک خط راست در نظر گرفتیم که به شکل y=mx+c است. سپس گفتیم که در مقدار صفر درصد گاز (x=0) ، خروجی سنسور هم صفر است (y=0) پس c هم مساوی صفر می‌شود.

lpg-sensor-using-arduino-MQ2-SnO2-Gas-Sensor

خروجی سنسور گاز به پایه ورودی شماره A0 آردوینو متصل است . پایه ۱۰ آردوینو برای کنترلر آژیر استفاده شده است و از پایه شماره ۱۳ هم برای کنترل کردن رله بهره برده شده است.
نوع رله استفاده شده در این پروژه از نوع SPDT است که در پست شناخت رله‌ها کاملا آن‌ها را توضیح داده ایم . این خروجی رله را می‌توان برای روشن یا خاموش کردن هر دستگاهی که قرار است در مواقع نشت گاز به کار بیفتد استفاده کنیم. مانند فن تخلیه ، چراغ‌های گردان ، در باز کن و …
حاشیه فعال سازی رله ، یا به عبارت دیگر نقطه ای که دستگاه هشدار نشت گاز تصمیم به فعال کردن رله می‌گیرد روی ۳۰% تنظیم شده است . می‌توانید این مقدار را در کد برنامه نویسی دستگاه تغییر دهید.
توجه داشته باشید حسگر‌های گاز از جمله حسگر MQ2 به دمای محیط و رطوبت هوا حساس هستند پس در تعیین حاشیه امن ، اثر دمای محیط و رطوبت هوا را نیز در نظر داشته باشید. برای سنجش رطوبت هوا می‌توانید از دستگاه رطوبت سنج کمک بگیرید .
اگر برای کار با سنسور یا تغییر دادن دستگاه با توجه به نیاز‌های خود دچار مشکل شدید می‌توانید از دیتاشیت سنسور MQ2 استفاده کنید.
کد برنامه نویسی آردوینو برای دستگاه هشدار نشت گاز را در زیر مشاهده می‌کنید :

#include<LiquidCrystal.h>
int mq2=A0;
int rel=13;
int buz=10;
int d;
float p;
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); 
void setup()
{
pinMode(rel,OUTPUT);
pinMode(buz,OUTPUT);
digitalWrite(rel,LOW);
digitalWrite(buz,LOW);
lcd.begin(16,2);
}
void loop()
{
d=analogRead(mq2);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("LPG SENSOR");
if(d<60)
{
p=0;
}
else
{
p=(d-60)/9.64;
}
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(p);
lcd.setCursor(5,1);
lcd.print("%");
if(p>=30)
{
digitalWrite(rel,LOW);
digitalWrite(buz,HIGH);
lcd.setCursor(9,1);
lcd.print("TRIP");
}
else
{
digitalWrite(rel,HIGH);
digitalWrite(buz,LOW);
}
delay(500);
lcd.clear();
}

راه اندازی دستگاه هشدار نشت گاز :

  • سنسور MQ2 حداقل ۲۴ ساعت زمان گرم شدن نیاز دارد که به شکل درستی عمل کند. پس این سنسور را حداقل ۲۴ ساعت قبل از شروع کار دستگاه روشن کنید.
  • سیم پیچ گرما زای درون سنسور MQ2 جریانی در حدود ۱۵۰mA مصرف می‌کند. شاید بهتر باشد برای سنسور یک منبع تغذیه جدا در نظر بگیرید .
  • می‌توانید تغذیه‌های ۵ ولتی مدار را مستقیما از بر آردوینو تامین کنید و نیازی به مدار منبع تغذیه جداگانه نیست.
  • برد آردوینو برای روشن شدن نیاز به ولتاژ ۹ ولت (یک آداپتور ۹ ولتی) دارد.
مجید امانی

مجید امانی

توی زمینه رباتیک، الکترونیک، میکروکنترلر و IT فعالیت می کنم...

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *