آموزش تشخیص آلودگی هوا با سنسور MQ135 برد آردوینو Arduino

این روزها آلودگی هوا یکی از معظلات جامعه شده است شاید برای شما خیلی جالب باشد که آلودگی هوای شهر خود را اندازه‌گیری کنید ، برای این کار می‌توانید از سنسور تشخیص آلودکی هوا MQ135 استفاده کنید . با استفاده از این سنسور به همراه برد آردوینو می‌توانید یک آشکارساز آلودگی هوا قابل حمل بسازید. در ادامه آموزش با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی ، دیجی اسپارک  همراه باشید.

سنسور گازی MQ135

هدایت  الکتریکی سنسور با زیاد شدن غلظت گاز الکل در محیط به شدت افزایش مییابد در واقع برخورد مولکولهای گاز الکل با آلیاژ به کار رفته در سنسور باعث تغییرات شیمیایی در این آلیاژ و در نتیجه تغییر در رسانایی سنسور می‌شود و با تبدیل این تغییرات به ولتاژ میتوان میزان تغییرات در غلظت گاز الکل محیط را اندازه گیری کرد.سنسور گاز MQ135 بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی آن به واسطه تغییرات ترکیب هوا و حضور گازها در محیط کار می‌کند. این سنسور دارای یک الکترود حساس به گاز است که با تغییر ترکیب هوا و نوع گازهای موجود، مقاومت آن تغییر می‌کند. این تغییر مقاومت به وسیله‌ی یک مدار الکترونیکی خاص تبدیل به سیگنال خروجی می‌شود که می‌تواند با استفاده از میکروکنترلر یا مدار‌های دیجیتال دیگر تفسیر شود.

• گرماکننده: وقتی برق به سنسور داده می‌شود، گرماکننده شروع به کار می‌کند. این گرماکننده یک عنصر حرارتی است که مقاومت الکتریکی آن با تغییر دما تغییر می‌کند و باعث افزایش دمای داخل سنسور می‌شود.
• تغییر مقاومت: در حالت عادی، هنگامی که هوا به خوبی تهویه شده و گازهای آلوده‌کننده در محیط وجود ندارند، هوا با آلاینده‌ها در تماس نیست و مقاومت الکتریکی الکترود حساس به گاز کاهش می‌یابد.
• تغییرات در حضور گاز: اگر در محیط گازهای آلوده‌کننده وجود داشته باشد، این گازها با سطح الکترود حساس به گاز تعامل می‌کنند و مقاومت آن تغییر می‌کند. این تغییر مقاومت مربوط به نوع گاز و غلظت آن می‌شود.
• تبدیل به سیگنال خروجی: تغییر مقاومت الکتریکی سنسور توسط مدار الکترونیکی داخلی به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. این سیگنال خروجی می‌تواند به صورت ولتاژ آنالوگ برای اندازه‌گیری تغییرات گازها استفاده شود.
• تفسیر داده‌ها: سیگنال خروجی می‌تواند توسط میکروکنترلر یا مدارهای دیگر تفسیر شود. میکروکنترلر می‌تواند اطلاعات مربوط به نوع و غلظت گازها را دریافت و به صورت عددی نمایش دهد یا از طریق رابط‌ها به سیستم‌های دیگر انتقال دهد.

اجزای سنسور MQ135

همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید سنسور گاز الکل MQ135 از۶ پین تشکبل شده است.

دو پین A و دو پین B دو صفحه‌ای را تشکیل می‌‌دهند که با برخورد مولکول‌های گاز الکل به این دوصفحه رسانایی آن‌ها تغییر می‌کند. دو پین H از طریق یک هیتر به یکدیگر متصل هستند و با اعمال ولتاژ عملیات گرم کردن فضای بین دو صفحه A و B را حهت آماده‌سازی محیط دو صفحه برای ایجادحساسیت مناسب سنسور را انجام میدهد. در ابتدای اتصال این سنسور به ۵ ولت DC ، ولتاژ خروجی از ۵ ولت شروع به کم شدن می کند و نهایتا بعد از یک تایم حدود یک ساعت به یک سطح ولتاژ نسبتا ثابت می رسد( حدودا ۰٫۷۳ ولت) . زیرا در ابتدای اتصال فضای بین دو صفحه اصلی سنسور سرد است و هدایت الکتریکی آن بسیار پایین می‌باشد و با گذشت زمان هیتر کم کم گرم شده و مقاومت افرایش پیدا می‌کند و ولتاژ خروجی نیز متقابلا کاهش پپدا می‌کند.

توجه: همانطور که گفته شد برای فعال شدن این سنسور از هیتر داخلی استفاده می‌شود. پس توجه داشته باشید که هرچه این سنسور مدت زمان بیشتری روشن باشد ، دقت و حسایت آن بیشتر است.

اتصال سنسور گاز MQ135 به آردوینو

برای سادگی کار ما از برد راه‌انداز سنسورهای سری MQ استفاده کرده‌ایم به طوری که سنسور گاز به راحتی بر روی این برد قرار می‌گیرد و سپس این برد به سیله‌ ۳ عدد سیم به برد آردوینو Arduino متصل می‌شود.

کد و نصب کتابخانه سنسور MQ135

برای کد نویسی MQ135 ما از کتابخانه MQ135master استفاده کرده‌ایم که شما باید آن را از لینک زیر دانلود نمایید سپس طبق آموزش زیر آن را به کتابخانه‌های نرم‌افزار آردوینو اضافه کنید. دانلود کتابخانه MQ135  آموزش نصب کتابخانه در آردوینو پس از نصب کتابخانه باید آن را درون برنامه خود و فراخوانی کنیم و از کلاس MQ135 یک شی بسازیم و به ورودی آن پین آنالوگی که به سنسور متصل است را بدهیم. پس طبق شماتیک قرار گرفته اینگونه عمل می‌کنیم:

#include <MQ135.h>
int sensorPin=A0;
MQ135 gasSensor = MQ135(A0);

void setup()
{
}

void loop()
{
}

برای کالیبره کردن سنسور MQ135 می‌بایست ابتدا سنسور را بین ۱۲ الی ۲۴ ساعت در دمای حدود ۲۰ درجه سانتی گراد قرار دهیم و میانگین CO2 اطراف را اندازه گیری کنیم. برای بدست آوردن مقدار CO2 برای کالیبره کردن از تابع زیر استفاده می‌کنیم.

float rzero = gasSensor.getRZero();

بعد از بدست آوردن مقدار rzero باید وارد فولدر کتابخانه MQ135 شویم و سپس فایل MQ135.h را باز کنیم و در آن در کد

#define RZERO 76.63

مقدار razero را با مقدار ۷۶٫۶۸ جایگیزین کنیم.  اکنون کالیبراسیون انجام شده است  ، حال برای پی بردن به مقدار آلودگی هوا باید کد زیر را بر روی آردوینو خود کامپایل کنید و نتیجه را بر سریال مانیتور نرم‌افزار مشاهده کنید.

#include <MQ135.h>
MQ135 gasSensor = MQ135(A0);

void setup() {

Serial.begin(9600);


}

void loop()
{
float ppm = gasSensor.getPPM();
Serial.println(rzero);
Serial.print("ppm");


Serial.println(ppm);
delay( 500);
}

سخت افزار مورد نیاز

برد آردوینو UNO

سنسور تشخیص گاز MQ135

بورد راه انداز سنسور تشخیص گازهای MQ

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد.

در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی , از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید.