Arduino (mq) का उपयोग करके mq गैस सेंसर से पीपीएम को मापना

औद्योगिक युग के समय से, हम मानव जाति का तेजी से विकास कर रहे हैं। हर प्रगति के साथ हम अपने पर्यावरण को भी प्रदूषित करते हैं और अंत में उसे नीचा दिखाते हैं। अब ग्लोबल वार्मिंग एक खतरनाक खतरा है और यहां तक ​​कि जिस हवा से हम सांस लेते हैं, वह गंभीर हो रही है। इसलिए वायु गुणवत्ता निगरानी ने भी महत्व हासिल करना शुरू कर दिया है। तो इस लेख में हम सीखेंगे कि Arduino के साथ किसी भी MQ श्रृंखला के गैस सेंसर का उपयोग कैसे करें और आउटपुट को पीपीएम (प्रति मिलियन भाग) में दिखा सकते हैं । पीपीएम को मिलीग्राम प्रति लीटर (मिलीग्राम / एल) के रूप में भी व्यक्त किया जाता है । ये सेंसर आमतौर पर उपलब्ध हैं और नीचे दिखाए गए विभिन्न प्रकार के गैस को मापने के लिए भी विश्वसनीय हैं

एमक्यू-सीरीज गैस सेंसर

• कार्बन डाइऑक्साइड (CO2): MG-811
• कार्बन मोनोऑक्साइड (CO): MQ-9
• कुल वाष्पशील कार्बनिक यौगिक (TVOCs): CCS811
• समतुल्य कार्बन डाइऑक्साइड (eCO2): CCS811
• मेटल ऑक्साइड (MOX): CCS811
• अमोनिया: MQ-137
• वायु गुणवत्ता: MQ-135
• एलपीजी, शराब, धुआँ: MQ2

हमने पहले ही धुएं की सेंसिंग के लिए MQ2 और वायु गुणवत्ता निगरानी परियोजना के लिए MQ-135 का उपयोग किया है। यहाँ मैं पीपीएम में अमोनिया को मापने के लिए sensmart से MQ-137 सेंसर का उपयोग करूंगा । हाथ में सेंसर के साथ मैं सभी उपलब्ध ट्यूटोरियल से गुजरा और पाया कि पीपीएम में गैस को मापने के तरीके के बारे में कोई उचित दस्तावेज नहीं है । अधिकांश ट्यूटोरियल या तो केवल एनालॉग वैल्यू से निपटते हैं या कुछ स्थिरांक पेश करते हैं जो सभी प्रकार की गैस को मापने के लिए विश्वसनीय नहीं हैं। इसलिए लंबे समय तक ऑनलाइन घूमने के बाद मैंने आखिरकार Arduino का उपयोग करके पीपीएम को मापने के लिए इन MQ श्रृंखला गैस सेंसर का उपयोग कैसे किया। मैं बिना किसी पुस्तकालयों के नीचे से चीजों को समझा रहा हूं ताकि आप अपने साथ उपलब्ध किसी भी गैस सेंसर के लिए इस लेख का उपयोग कर सकें।

अपने हार्डवेयर तैयार करना:

MQ गैस सेंसर या तो एक मॉड्यूल के रूप में या केवल एक सेंसर के रूप में खरीदा जा सकता है। यदि आपका उद्देश्य केवल पीपीएम को मापना है तो सेंसर को अकेले खरीदना सबसे अच्छा है क्योंकि मॉड्यूल केवल डिजिटल पिन का उपयोग करने के लिए अच्छा है। इसलिए यदि आपने मॉड्यूल पहले ही खरीद लिया है तो आपको एक छोटी हैक करनी होगी, जिस पर आगे चर्चा की जाएगी। अभी के लिए, मान लीजिए कि आपने सेंसर खरीद लिया है। सेंसर का पिनआउट और कनेक्शन नीचे दिखाया गया है

जैसा कि आप देख सकते हैं कि आपको आपूर्ति करने के लिए 'H' के एक छोर को जोड़ना होगा और 'H' के दूसरे छोर को जमीन से जोड़ना होगा। फिर ए और बी दोनों को मिलाएं। वोल्टेज सेट करने के लिए एक सेट और दूसरे को आपके एनालॉग पिन से कनेक्ट करें। रोकनेवाला आर _एल सेंसर का काम करने में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसलिए ध्यान दें कि आप किस मूल्य का उपयोग कर रहे हैं, 47k के मूल्य की सिफारिश की जाती है।

यदि आपने पहले ही एक मॉड्यूल खरीदा है, तो आपको बोर्ड में अपने आर _एल के मूल्य का पता लगाने के लिए अपने पीसीबी के निशान को ट्रैक करना चाहिए । Grauonline ने हमारे लिए यह काम पहले ही कर लिया है और MQ गैस सेंसर बोर्ड के सर्किट आरेख नीचे दिए गए हैं।

जैसा कि आप देख सकते हैं कि प्रतिरोधक R _L (R2) Aout पिन और जमीन के बीच जुड़ा हुआ है, इसलिए यदि आपके पास मॉड्यूल है तो R _L का मान Vout पिन और Vcc पिन के प्रतिरोध मोड में मल्टीमीटर का उपयोग करके मापा जा सकता है मॉड्यूल। मेरे sensmart MQ-137 गैस सेंसर में आरएल का मूल्य 1K था और यहां स्थित था जैसा कि नीचे दी गई तस्वीर में दिखाया गया है।

हालांकि, वेबसाइट का दावा है कि यह R _L का एक वैरिएबल पॉट प्रदान करता है जो कि सही नहीं है क्योंकि आप सर्किट आरेख में स्पष्ट रूप से देख सकते हैं, पॉट का उपयोग op-amp के लिए वैरिएबल वोल्टेज को सेट करने के लिए किया जाता है और इसका R _L से कोई लेना-देना नहीं है । तो हमें ऊपर दिखाए गए SMD रोकनेवाला (1K) को मैन्युअल रूप से मिलाप करना होगा और हमें ग्राउंड और वाउट पिन पर अपने स्वयं के अवरोधक का उपयोग करना होगा जो RL के रूप में कार्य करेगा। आरएल के लिए सबसे अच्छा मूल्य 47K होगा जैसा कि डेटाशीट द्वारा सुझाया गया है इसलिए हम उसी का उपयोग करने जा रहे हैं।

एमक्यू गैस सेंसरों से पीपीएम को मापने के लिए दृष्टिकोण:

अब जब हम जानते हैं कि आर _एल का मूल्य इन सेंसर से वास्तव में पीपीएम को मापने के तरीके पर आगे बढ़ता है। सभी सेंसरों की तरह शुरू करने की जगह इसकी डेटशीट है। MQ-137 डेटशीट यहाँ दी गई है, लेकिन सुनिश्चित करें कि आप अपने सेंसर के लिए सही डेटशीट पाते हैं। डेटाशीट के अंदर हमें केवल एक ग्राफ़ की आवश्यकता होती है, जो कि (रु / रू) वीएस पीपीएम के खिलाफ प्लॉट किया जाएगा, यह वह है जो हमें अपनी गणना के लिए चाहिए। इसलिए इसे गाड़ दें और इसे किसी जगह पर रखें। मेरे सेंसर के लिए नीचे दिखाया गया है।

यह बताता है कि MQ137 सेंसर NH3, C2H6O और CO को भी माप सकता है । लेकिन, यहां मुझे केवल NH3 के मूल्यों में दिलचस्पी है। हालाँकि आप किसी भी सेंसर के लिए पीपीएम की गणना करने के लिए एक ही विधि का उपयोग कर सकते हैं। यह ग्राफ हमारे लिए पीपीएम का मान ज्ञात करने का एकमात्र स्रोत है और अगर हम किसी तरह से रु / रा (एक्स-एक्सिस) के राशन की गणना कर सकते हैं तो हम पीपीएम (वाई-एक्सिस) के मूल्य का पता लगाने के लिए इस ग्राफ का उपयोग कर सकते हैं। रु / रू का मान ज्ञात करने के लिए हमें रु का मान और रो का मान ज्ञात करना होगा। जहाँ गैस सेंसर्स पर रु सेंसर रेसिस्टेंस है और आरओ क्लीन सर में सेंसर रेज़िस्टेंस है।

यस… ये प्लान है आइए देखें कि हम इससे कैसे दूर हो सकते हैं…।

स्वच्छ वायु पर आरओ के मूल्य की गणना:

ध्यान दें कि रुपये / आरए के ग्राफ मूल्य में लगातार हवा (मोटी नीली रेखा) होती है, इसलिए हम इसे अपने लाभ के लिए उपयोग कर सकते हैं और कह सकते हैं कि जब सेंसर ताजी हवा में काम कर रहा है, तो रुपये / आरओ का मूल्य 3.6 होगा चित्र का संदर्भ लें नीचे

रु / रो = ३.६

डेटाशीट से हमें रुपये के मूल्य की गणना के लिए एक सूत्र भी मिलता है। सूत्र नीचे दिखाया गया है। यदि आप यह जानना चाहते हैं कि यह सूत्र कैसे प्राप्त होता है, तो आप jay con सिस्टम के माध्यम से पढ़ सकते हैं, मैं उन्हें इसे हल करने में मेरी मदद करना चाहूंगा।

इस सूत्र में Vc का मान हमारी आपूर्ति वोल्टेज (+ 5 वी) है और आर _एल का मूल्य वह है जिसे हमने पहले से ही गणना किया था (मेरे सेंसर के लिए 47K)। यदि हम एक छोटा सा Arduino प्रोग्राम लिखते हैं तो हम V _RL का मान भी पा सकते हैं और अंत में रु। के मूल्य की गणना कर सकते हैं। मैंने नीचे एक Arduino प्रोग्राम दिया है जिसमें सेंसर के एनालॉग वोल्टेज (V _RL) को पढ़ा जाता है और इस फॉर्मूले का उपयोग करके रुपये के मूल्य की गणना करता है और अंत में इसे सीरियल मॉनिटर में प्रदर्शित करता है। कार्यक्रम को टिप्पणी अनुभाग के माध्यम से अच्छी तरह से समझाया गया है इसलिए मैं इस लेख को छोटा रखने के लिए इसके स्पष्टीकरण को छोड़ रहा हूं।

/ * * ताज़ी हवा की स्थिति में एक आरएल के लिए R0 के मूल्य को मापने के लिए कार्यक्रम * कार्यक्रम द्वारा: B.Aswinth Raj * वेबसाइट: www.circuitdigest.com * दिनांक: 28-12-2017 * / // यह कार्यक्रम सबसे अच्छा काम करता है टेम्पोरर टेम्प के साथ एक ताज़ी हवा वाले कमरे में: 20 ℃, आर्द्रता: 65%, O2 सांद्रता 21% और जब Rl का मान 47K #define RL 47 // प्रतिरोधक RL का मान 47K शून्य सेटअप () // केवल चलता है एक बार {Serial.begin (9600); // प्रारंभिक सीरियल COM मान प्रदर्शित करने के लिए} शून्य लूप () {फ्लोट analog_value; फ्लोट VRL; फ्लोट रु; फ्लोट आरओ; for (int test_cycle = 1; test_cycle <= 500; test_cycle ++) // 200 बार सेंसर का एनालॉग आउटपुट पढ़ें {analog_value = analog_value + analogRead (A0); // 200 के लिए मान जोड़ें} analog_value = analog_value / 500.0; // औसत VRL = analog_value * (5.0 / 1023.0) लें;// कन्वर्ट एनालॉग वैल्यू टू वोल्टेज // आरएस = ((वीसी / वीआरएल) -1) * आरएल वह फॉर्मूला है जिसे हम डेटाशीट से प्राप्त करते हैं = ((5.0 / वीआरएल) -1) * आरएल; // आरएस / आरओ 3.6 है जैसा कि हमने डेटाशीट आरओ = रुपये / 3.6 के ग्राफ से प्राप्त किया है; सिरियल.प्रिंट ("ताज़ी हवा में रो ="); सिरियल.प्रिंट (आरओ); // प्रदर्शन की गणना आरओ विलंब (1000); // 1 सेकंड की देरी}

नोट: Ro का मान अलग-अलग होगा, सेंसर को कम से कम 10 घंटे तक प्री-हीट करने की अनुमति दें और फिर Ro के मान का उपयोग करें।

मैंने अपने सेंसर के लिए Ro का मान 30 KΩ किया (जब R _L 47k the है)। तुम्हारा थोड़ा भिन्न हो सकता है।

रुपये का मूल्य मापें:

अब जब हम Ro के मूल्य को जानते हैं तो हम उपरोक्त दो सूत्रों का उपयोग करके आसानी से रुपये के मूल्य की गणना कर सकते हैं। ध्यान दें कि पहले से गणना की गई रुपये की कीमत ताजी हवा की स्थिति के लिए है और जब हवा में अमोनिया मौजूद होगा तो यह समान नहीं होगा। रुपये के मूल्य की गणना एक बड़ा मुद्दा नहीं है जिसे हम सीधे अंतिम कार्यक्रम में ध्यान रख सकते हैं।

पीपीएम के साथ रु। / रो अनुपात:

अब जब हम जानते हैं कि रु और रो के मान को कैसे मापा जाए तो हम इसका अनुपात (रु / रु) खोज पाएंगे। फिर हम पीपीएम के संबंधित मूल्य से संबंधित चार्ट (नीचे दिखाया गया है) का उपयोग कर सकते हैं।

यद्यपि NH3 लाइन (सियान रंग) रैखिक प्रतीत होता है, यह वास्तव में रैखिक नहीं है। उपस्थिति इसलिए है क्योंकि पैमाने को उपस्थिति के लिए एक समान रूप से विभाजित किया गया है। तो रुपये / रो और पीपीएम के बीच का संबंध वास्तव में लघुगणक है जिसे नीचे दिए गए समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है।

log (y) = m * log (x) + b जहां, y = अनुपात (रु / रू) x = PPM m = रेखा का ढलान b = चौराहा बिंदु

एम और बी के मूल्यों को खोजने के लिए हमें अपनी गैस लाइन पर दो बिंदुओं (एक्स 1, वाई 1) और (एक्स 2, वाई 2) पर विचार करना होगा। यहां हम अमोनिया के साथ काम कर रहे हैं इसलिए मैंने जिन दो बिंदुओं पर विचार किया है, वह है (40,1) और (100,0.8) जैसा कि ऊपर चित्र में दिखाया गया है (लाल रंग के रूप में चिह्नित)।

m = / m = लॉग (0.8 / 1) / log (100/40) m = -0.243

इसी तरह (बी) के ग्राफ से मिडपॉइंट वैल्यू (x, y) प्राप्त करें जो कि (70,0.75) है जैसा कि ऊपर चित्र में दिखाया गया है (नीले रंग में चिह्नित)

b = log (y) - m * log (x) b = log (0.75) - (-0.243) * log (70) b = 0.323

अब यह है कि हमने एम और बी के मूल्य की गणना की है, हम नीचे दिए गए फॉर्मूले का उपयोग करके पीपीएम के मूल्य (रु / रू) की बराबरी कर सकते हैं

PPM = 10 ^ {/ m}

MQ सेंसर का उपयोग करके PPM की गणना करने का कार्यक्रम:

एक MQ सेंसर का उपयोग करके PPM की गणना करने का पूरा कार्यक्रम नीचे दिया गया है। कुछ महत्वपूर्ण पंक्तियों को नीचे समझाया गया है।

कार्यक्रम के साथ आगे बढ़ने से पहले हमें लोड प्रतिरोध (आरएल), ढलान (एम), अवरोधन (बी) और ताजी हवा में प्रतिरोध के मूल्य (आरओ) के मूल्यों में खिलाने की आवश्यकता है । इन सभी मूल्यों को प्राप्त करने की प्रक्रिया पहले ही समझाई जा चुकी है, तो चलिए अब उन्हें इसमें फीड करते हैं

#define RL 47 // रेसिस्टर RL का मान 47K है #define m -0.263 // दर्ज गणना ढलान #define b 0.42 // दर्ज की गई गणना अवरोधन #define Ro 30 // दर्ज पाया गया Ro मान

फिर सेंसर (VRL) में वोल्टेज ड्रॉप को पढ़ें और इसे वोल्टेज (0V से 5V) में परिवर्तित करें क्योंकि एनालॉग रीड केवल 0 से 1024 तक मान लौटाएगा।

VRL = analogRead (MQ_sensor) * (5.0 / 1023.0); // वोल्टेज ड्रॉप को मापें और 0-5 वी में बदलें

अब, VRL के मूल्य की गणना की जाती है, आप रु। के मूल्य और अनुपात (/ / रु) की गणना के लिए ऊपर चर्चा किए गए सूत्र का उपयोग कर सकते हैं

अनुपात = रु / रो; // अनुपात / रु खोजें

अंत में, हम अपने लघुगणकीय सूत्र के साथ पीपीएम की गणना कर सकते हैं और इसे नीचे दिखाए गए अनुसार हमारे सीरियल मॉनिटर पर प्रदर्शित कर सकते हैं

डबल पीपीएम = पॉव (10, (लॉग 10 (अनुपात)-बी) / एम)); // ppm Serial.print (ppm) की गणना करने के लिए सूत्र का उपयोग करें; // प्रदर्शन पीपीएम

Arduino और MQ-137 के साथ हार्डवेयर पर PPM मान दिखा रहा है:

पीपीएम में गैस के मूल्य को प्रदर्शित करने के लिए सेंसर और एलसीडी के साथ एक सरल सर्किट का निर्माण करें। यहां मैं जिस सेंसर का उपयोग कर रहा हूं वह एमक्यू 137 है जो अमोनिया को मापता है, मेरे सेट अप के लिए सर्किट आरेख नीचे दिखाया गया है।

सर्किट सेंसर में दिखाए गए अनुसार अपने सेंसर और अपने एलसीडी को कनेक्ट करें और प्रोग्राम के अंत में दिए गए कोड को अपलोड करें। आपको ऊपर बताए अनुसार Ro मान को संशोधित करना होगा। यदि आप 4.7K के अलावा RL के रूप में किसी अन्य अवरोधक का उपयोग कर रहे हैं, तो पैरामीटर मानों में भी बदलाव करें।

कोई भी रीडिंग लेने से पहले कम से कम 2 घंटे के लिए अपना सेट-अप पावर्ड छोड़ दें, (अधिक सटीक मूल्यों के लिए 48 घंटे की सिफारिश की गई है)। इस समय को हीटिंग समय कहा जाता है, जिसके दौरान सेंसर गर्म होता है। इसके बाद, आपको पीपीएम के मूल्य और आपके एलसीडी स्क्रीन पर प्रदर्शित वोल्टेज को नीचे दिखाए गए अनुसार देखने में सक्षम होना चाहिए।

अब यह सुनिश्चित करने के लिए कि क्या मान वास्तव में अमोनिया की उपस्थिति से संबंधित हैं, तो आइए इस सेट-अप को एक बंद कंटेनर के अंदर रखें और मानों में वृद्धि हो रही है या नहीं यह जांचने के लिए इसके अंदर अमोनिया गैस भेजें। मेरे पास एक उचित पीपीएम मीटर नहीं है जो इसे कैलिब्रेट करता है और यह बहुत अच्छा होगा यदि मीटर वाला कोई व्यक्ति इस सेट-अप का परीक्षण कर सकता है और मुझे बता सकता है।

अमोनिया की उपस्थिति के आधार पर रीडिंग कैसे विविध हैं, यह जांचने के लिए आप नीचे दिए गए वीडियो देख सकते हैं । आशा है कि आप अवधारणा को समझ गए होंगे और इसे सीखने में आनंद लेंगे। यदि आपको कोई संदेह है, तो उन्हें टिप्पणी अनुभाग में छोड़ दें या अधिक विस्तृत मदद के लिए यहां मंच का उपयोग करें।