راه اندازی سنسور MQ با AVR برای تشخیص گاز

سنسورها یکی از اجزایی هستند که امکاناتی را به ماژول‌ها و سیستم‌های الکترونیکی می‌دهند. سنسور MQ یک سری از سنسور تشخیص گاز است که به کمک آن می‌توان وجود یا عدم وجود گازهای مختلف را در محیط پیرامون بررسی کرد. در این مقاله به آموزش استفاده از سنسور تشخیص گاز MQ با AVR خواهیم پرداخت.

یکی از علل خسارات جانی و مالی، نشت گازهای مختلف در محیط است. برای مثال:

• نشت گاز طبیعی و انفجار انبارها و کارگاه‌ها
• نشت گاز کربن دی اکسید و خفگی ناشی از آن
• افزایش غلظت دود و ایجاد خفگی

برای جلوگیری از وارد شدن خسارات مختلف، همواره توصیه‌های می‌شنویم. علاوه بر فعالیت‌های انسانی، سیستم‌های الکترونیکی و هوشمند نیز به کمک ما آمده‌اند!

دستگاه‌های آماده تشخیص گاز، دود، آتش و … در بازار موجود است. در ادامه این مقاله یاد می‌گیریم که چطور یک سیستم تشخیص گاز را با استفاده از میکرو AVR راه‌اندازی و اجرا نمایید.

سنسور MQ

از سری سنسورهای تشخیص انواع گاز، سنسورهای سری MQ هستند. به نوعی می‌توان گفت یکی از بهترین سنسورهای این زمینه، همین سنسورها هستند.

این سنسورها با انواع میکروکنترلرها و قطعه‌های IOT مطابقت دارند و می‌توان آن‌ها را در دستگاه‌های مختلف استفاده کرد.

راه اندازی سنسورهای MQ بسیار ساده و راحت است. اگر کمی تخصص داشته باشیم خواهیم توانست به آسانی یک دستگاه تشخیص گاز بسازیم.

انواع سنسورهای تشخیص گاز

این مدل از سنسورها دارای انواع مختلفی هستند و هر کدام قابلیت تشخیص یک یا چند نوع گاز را دارند.

• سنسور MQ-2 : حساس به گازهای مشتعل و دود
• سنسور MQ-3 : حساس به گازهای طبیعی – متان
• سنسور MQ-4 : حساس به گازهای طبیعی – متان
• سنسور MQ-5 : حساس به گازهای LPG، طبیعی و گازهای حاصل از سوختن
• سنسور MQ-6 : حساس به گازهای LPG و Propane و iso-butane
• سنسور MQ-7 : حساس به گاز منو اکسید کربن
• سنسور MQ-8 : حساس به هیدروژن و گازهای حاصل از سوختن
• سنسور MQ-9 : حساس به گازهای مشتعل و CO
• سنسور MQ214 : حساس به گاز متان
• سنسور MQ216 : حساس به انواع مختلفی از گاز و گازهای حاصل از سوختن
• سنسور MQ306A : حساس به گازهای LPG، طبیعی و گازهای حاصل از سوختن
• سنسور MQ307A : حساس به گاز منو اکسید کربن
• سنسور MQ309A : حساس به گازهای مشتعل و CO

نحوه کار سنسور MQ

این سنسورها برای تشخیص گاز از فعل و انفعالات شیمیایی استفاده می‌کنند و برای این کار نیز نیاز به گرما داریم.

به همین علت در داخل این سنسورها یک المنت طراحی شده است؛ هنگامی که این المنت روشن شود، سنسور عمل می‌کند.

برای استفاده از این سنسور نیاز به زمان داریم! چون همان‌طور که می‌دانید المنت یک سیستم گرمایشی تاخیر دار است. به این صورت که باید سنسور را به منبع تغذیه وصل کرده و حدود 10 دقیقه منتظر بمانیم تا سنسور به تعادل گرمایی خود برسد؛ سپس می‌توان از آن استفاده کرد.

دیتاشیت سنسور MQ

اکثر سنسورهای MQ دارای 6 پایه هستند که پایه‌های آن را باید به صورت زیر استفاده کرد.

• 3 پایه به ولتاژ مثبت (+5) متصل شود.
• 1 پایه برای اتصال به زمین
• 1 پایه به مقاومتی در حدود 10 اهم به زمین متصل می‌شود.
• یک پایه آن نیز برای خروجی آنالوگ در نظر گرفته شده است.

نحوه اتصال پایه‌های سنسور MQ به صورت کامل در تصویر زیر آورده شده است.

در ادامه به بررسی سنسور MQ-9 خواهیم پرداخت؛ البته نحوه کار با سایر سنسورهای این سری، می‌بایست روالی مشابه را طی کنیم.

راه‌اندازی سنسور MQ-9 تشخیص گاز

خروجی سنسور آنالوگ است. پس می‌بایست از پایه‌های ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال) داخلی میکروکنترلر استفاده کنیم.

همانطور که می‌دانید برای راه اندازی ADC داخلی میکرو نیاز است پایه AREF از میکرو به VCC متصل شود.

در این مثال، برای نمایش اعداد دریافتی از مبدل، از یک LCD16*2 استفاده کرده‌ایم که آن را به پورت D میکرو وصل کرده‌ایم.

همچنین خروجی آنالوگ سنسور به پایه A.0 میکرو متصل شده است.

کد AVR تشخیص گاز

برنامه میکرو با زبان Basic به صورت زیر است:

پیکربندی اصلی میکرو

ابتدا در خط اول برنامه نوع میکرو را مشخص کرده‌ایم؛ که در این جا میکرو ATMEGA16 استفاده شده است.

در خط دوم سرعت فرکانس میکرو را مشخص کرده‌ایم.

در ادامه پیکربندی LCD انجام شده است. به این صورت که پایه D7 به PortD.7  الی پایه D4 به پورت D.7 و پایه E به PortD.3 و در نهایت پایه RS به PortD.2 متصل شده‌اند.

در چهارمین خط از کد بالا، اندازه LCD مورد استفاده را برای میکرو مشخص می‌کنیم.

حال نوبت به پیکربندی مدب آنالوگ به دیجیتال می‌رسد.در خط پنجم، این پیکربندی را در حالت اتوماتیک تنظیم می‌کنیم.

در این کد یک مرز برای تغییرات خروجی سنسور در نظر گرفته شده است. اگر مقدار سنسور از آن حد بیشتر شود، یک پایه روشن می‌شود. این پایه به یک LED متصل شده است.

پس باید یک پایه را به عنوان خروجی در میکرو تنظیم کنیم. در این مثال، پورت B را در خط شش، به صورت خروجی تعریف می‌کنیم.

برنامه اصلی

در یک حلقه به صورت مداوم خروجی سنسور MQ را چک می‌کنیم تا اگر مقدار آن از 600 بیشتر شد، پایه B.0 را فعال خواهیم کرد.

در ابتدای حلقه، اشاره‌گر LCD را به ردیف دوم برده و در خط دهم، مقدار تبدیل شده از مبدل سنسور را بر روی LCD نمایش می‌دهیم.

خروجی B.0 را می‌توان به هر چیزی متصل کرد! یک LED برای نمایش وضعیت فعلی یا یک رله متصل به آژیر خطر…

جمع بندی

دستگاه‌های تشخیص گاز در دستگاه‌ها و صنایع مختلفی کاربرد دارند. در این مقاله با استفاده از میکرو AVR و زبان Basic برنامه‌ای نوشتیم که با استفاده از سنسور MQ9 که یکی از مدل‌های سنسور MQ می‌باشد، گاز موجود در هوا را اندازه گرفته و علاوه بر نمایش آن روی LCD، در صورت نامناسب بودن غلظت آن، وضعیت را با یک LED یا آژیر خطر مشخص کردیم.