Báo động khí gas sử dụng arduino

Báo động khí gas sử dụng arduino

Mô tả

 Một mạch báo động khí gas sử dụng Arduino sẽ được giới thiệu chi tiết qua bài viết này. Mạch có chức năng phát ra âm thanh báo động và ngắt rơle khi nồng độ khí gas  trong không khí cao hơn mức định cho phép.MQ2 là một cảm biến khí dựa trên SnO2 có thể phát hiện được các loại khí như metan, propan, butan, nồng độ cồn, khói, hydro, v.v. Dưới đây là sơ đồ mạch điện bên trong cảm biến khí MQ2.

 Cảm biến MQ2 có thể nhận biết được các khí dễ cháy bằng cách tăng nhiệt độ khi chúng bị oxy hóa bởi bộ phận làm nóng. Nếu có bất kỳ khí dễ cháy được phát hiện, quá trình oxy hóa của cùng một loại khí dẫn đến nhiệt độ tăng và trở kháng của điện trở cảm biến sẽ giảm. Điều đó có nghĩa là nhiều dòng điện sẽ chạy qua điện trở kéo tải và do đó điện áp trên nó sẽ tăng lên.

 Ở điều kiện bình thường (không có khí gas trong không khí), trở kháng cảm biến sẽ rất cao khoảng 850K. Vì vậy, điện áp ra sẽ bằng 0 thông qua điện trở kéo tải nối xuống GND. Khi cảm biến tiếp xúc hoàn toàn với khí gas, trở kháng của cảm biến giảm xuống khoảng 800 ohms và điện áp rơi trên điện trở kéo tải sẽ vào khoảng 4,62 volt. Sau khi chuyển đổi ADC, điện áp 4,62V sẽ là 948 và nó được lưu trữ trong biến “d” (tham khảo chương trình). Hình dưới đây cho thấy một biểu đồ cảm biến khí gas của MQ2.

 Trên thực tế đồ thị có thể không phải là một đường thẳng. Nhưng ở đây, chúng ta phải giả sử nó là một đường thẳng bởi vì không thể mô phỏng nồng độ khí gas hoàn toàn chính xác với cơ sở phòng thí nghiệm hạn chế của chúng tôi. Để hiệu chuẩn chính xác cảm biến, chúng ta cần một số dụng cụ chuyên dụng để biết chính xác nồng độ của khí trong môi trường. Dù sao những giá trị trên có cũng phần nào đủ cho mục đích của chúng ta.

 Tỷ lệ phần trăm nồng độ được xác định bằng phương trình sau. p = d / 9,48 trong đó d là đầu ra kỹ thuật số của ADC và p là tỷ lệ phần trăm. Phương trình thu được bằng cách tìm phương trình của đồ thị trên ở dạng tổng quát y = mx + c. Trong đó m là độ dốc và c là đường thẳng đo được trên trục y. Dưới đây là sơ đồ mạch đầy đủ của cảm biến LPG (Liquefied Petroleum Gas - Khí dầu mỏ hóa lỏng) sử dụng arduino.

Sơ đồ mạch

 Đầu ra của cảm biến khí được kết nối với chân A0 của arduino. Chân D10 của arduino được sử dụng để điều khiển còi báo động và chân D13 được sử dụng để điều khiển rơle. Rơle được sử dụng ở đây là rơle SPDT và do đó nó có thể được sử dụng để BẬT hoặc TẮT thiết bị khi có rò rỉ khí gas. Ở mạch này ngưỡng cho phép được đặt là 30%. Bạn có thể đặt ngưỡng cho phép tùy ý theo nhu cầu của mình. Trong khi chọn điểm ngưỡng, nhiệt độ và độ ẩm cũng phải được xem xét vì cảm biến MQ2 có sự phụ thuộc vào cả hai. Bạn nên tham khảo bảng dữ liệu (datasheet) của cảm biến khí MQ2 hiểu rõ hơn.

Chương trình / Code

https://drive.google.com/file/d/13_cMXsyIoOhT7aPxiDR_Z4pXhnwUKQLf/view?usp=sharing

Ghi chú

·         Cảm biến MQ2 yêu cầu làm nóng trước 24 giờ để hoạt động ổn định.

·         Cuộn dây đốt nóng của MQ2 tiêu thụ khoảng 150mA và do đó nên cung cấp năng lượng cho cuộn dây từ một nguồn riêng biệt.

·         Bạn có thể sử dụng nguồn 5V có sẵn từ bo arduino để cấp cho các thiết bị trong mạch.

·         Bo mạch arduino có thể được cấp nguồn thông qua giắc cắm nguồn 9V.