Arduino (mq ఉపయోగించి mq గ్యాస్ సెన్సార్ల నుండి ppm ను కొలవడం

పారిశ్రామిక యుగం నుండి, మనం మానవజాతి వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్నాము. ప్రతి పురోగతితో మనం మన వాతావరణాన్ని కూడా కలుషితం చేస్తాము మరియు చివరికి దానిని దిగజారుస్తాము. ఇప్పుడు గ్లోబల్ వార్మింగ్ ఒక భయంకరమైన ముప్పు మరియు మనం పీల్చే గాలి కూడా క్లిష్టమైనది. కాబట్టి గాలి నాణ్యత పర్యవేక్షణ కూడా ప్రాముఖ్యతను పొందడం ప్రారంభించింది. కాబట్టి ఈ వ్యాసంలో ఆర్డునోతో ఏదైనా MQ సిరీస్ గ్యాస్ సెన్సార్‌ను ఎలా ఉపయోగించాలో నేర్చుకుంటాము మరియు PPM (మిలియన్‌కు భాగాలు) లో అవుట్‌పుట్‌ను చూపుతాము. పిపిఎం కూడా లీటరుకు మిల్లీగ్రాములుగా (mg / L) వ్యక్తీకరించబడుతుంది . ఈ సెన్సార్లు సాధారణంగా లభిస్తాయి మరియు క్రింద చూపిన వివిధ రకాల వాయువులను కొలవడానికి కూడా నమ్మదగినవి

MQ- సిరీస్ గ్యాస్ సెన్సార్లు

• కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2): MG-811
• కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (CO): MQ-9
• మొత్తం అస్థిర సేంద్రియ సమ్మేళనాలు (TVOC లు): CCS811
• సమానమైన కార్బన్ డయాక్సైడ్ (eCO2): CCS811
• మెటల్ ఆక్సైడ్ (MOX): CCS811
• అమ్మోనియా: MQ-137
• గాలి నాణ్యత: MQ-135
• LPG, ఆల్కహాల్, పొగ: MQ2

మేము ఇప్పటికే పొగ సెన్సింగ్ కోసం MQ2 మరియు గాలి నాణ్యత పర్యవేక్షణ ప్రాజెక్ట్ కోసం MQ-135 ను ఉపయోగించాము. ఇక్కడ నేను పిపిఎమ్‌లో అమ్మోనియాను కొలవడానికి సైన్స్మార్ట్ నుండి MQ-137 సెన్సార్‌ను ఉపయోగిస్తాను. చేతిలో ఉన్న సెన్సార్‌తో నేను అందుబాటులో ఉన్న అన్ని ట్యుటోరియల్‌ల ద్వారా వెళ్ళాను మరియు పిపిఎమ్‌లో వాయువును ఎలా కొలవాలనే దానిపై సరైన డాక్యుమెంటేషన్ లేదని కనుగొన్నాను. చాలా ట్యుటోరియల్స్ అనలాగ్ విలువలతో మాత్రమే వ్యవహరిస్తాయి లేదా అన్ని రకాల వాయువులను కొలవడానికి నమ్మదగినవి కాని కొన్ని స్థిరాంకాలను పరిచయం చేస్తాయి. కాబట్టి ఆన్‌లైన్‌లో చాలా కాలం పాటు ఫిడ్లింగ్ చేసిన తరువాత, ఆర్డునోను ఉపయోగించి పిపిఎమ్‌ను కొలవడానికి ఈ MQ సిరీస్ గ్యాస్ సెన్సార్లను ఎలా ఉపయోగించాలో నేను చివరకు కనుగొన్నాను. మీతో అందుబాటులో ఉన్న ఏదైనా గ్యాస్ సెన్సార్ కోసం మీరు ఈ కథనాన్ని ఉపయోగించటానికి నేను ఏ లైబ్రరీలు లేకుండా దిగువ నుండి విషయాలను వివరిస్తున్నాను.

మీ హార్డ్‌వేర్‌ను సిద్ధం చేస్తోంది:

MQ గ్యాస్ సెన్సార్లు మాడ్యూల్‌గా లేదా సెన్సార్‌గా మాత్రమే కొనుగోలు చేయవచ్చు. మీ ఉద్దేశ్యం పిపిఎమ్‌ను మాత్రమే కొలవడం అయితే, డిజిటల్ పిన్ను మాత్రమే ఉపయోగించడం కోసం మాడ్యూల్ మంచిది కనుక సెన్సార్‌ను మాత్రమే కొనడం మంచిది. మీరు ఇప్పటికే మాడ్యూల్ కొనుగోలు చేసినట్లయితే, మీరు ఒక చిన్న హాక్ చేయవలసి ఉంటుంది, ఇది మరింత చర్చించబడుతుంది. ప్రస్తుతానికి, మీరు సెన్సార్‌ను కొనుగోలు చేశారని అనుకుందాం. సెన్సార్ యొక్క పిన్అవుట్ మరియు కనెక్షన్ క్రింద చూపబడింది

మీరు చూడగలిగినట్లుగా మీరు 'H' యొక్క ఒక చివరను సరఫరా చేయడానికి మరియు మరొక చివర 'H' ను భూమికి కనెక్ట్ చేయాలి. అప్పుడు A మరియు B రెండింటినీ కలపండి. వోల్టేజ్‌ను సరఫరా చేయడానికి ఒక సెట్‌ను మరియు మరొకటి మీ అనలాగ్ పిన్‌కు కనెక్ట్ చేయండి. సెన్సార్ పని చేయడంలో రెసిస్టర్ R _L చాలా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. కాబట్టి మీరు ఏ విలువను ఉపయోగిస్తున్నారో గమనించండి, 47k విలువ సిఫార్సు చేయబడింది.

మీరు ఇప్పటికే మాడ్యూల్ కొనుగోలు చేసి ఉంటే, బోర్డులో మీ R _L విలువను కనుగొనడానికి మీరు మీ PCB జాడలను ట్రాక్ చేయాలి. Grauonline ఇప్పటికే మా కోసం ఈ పని చేసింది మరియు MQ గ్యాస్ సెన్సార్ బోర్డు యొక్క సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద ఇవ్వబడింది.

మీరు చూడగలిగినట్లుగా, రెసిస్టర్ R _L (R2) Aout పిన్ మరియు భూమి మధ్య అనుసంధానించబడి ఉంది, కాబట్టి మీరు మాడ్యూల్ కలిగి ఉంటే, R _L యొక్క విలువను Vout పిన్ మరియు Vcc పిన్ అంతటా రెసిస్టెన్స్ మోడ్‌లో మల్టీమీటర్ ఉపయోగించి కొలవవచ్చు. మాడ్యూల్. నా సైన్స్మార్ట్ MQ-137 గ్యాస్ సెన్సార్లో RL విలువ 1K మరియు క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపిన విధంగా ఇక్కడ ఉంది.

ఏదేమైనా, ఇది R _L యొక్క వేరియబుల్ పాట్ ను అందిస్తుందని వెబ్‌సైట్ పేర్కొంది, ఇది సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రంలో మీరు స్పష్టంగా చూడగలిగినట్లుగా నిజం కాదు, op-amp కోసం వేరియబుల్ వోల్టేజ్‌ను సెట్ చేయడానికి కుండ ఉపయోగించబడుతుంది మరియు R _L తో ఎటువంటి సంబంధం లేదు. కాబట్టి మనం పైన చూపిన SMD రెసిస్టర్ (1 కె) ను మాన్యువల్‌గా టంకము వేయాలి మరియు RL వలె పనిచేసే గ్రౌండ్ మరియు వోట్ పిన్ అంతటా మన స్వంత రెసిస్టర్‌ను ఉపయోగించాలి. డేటాషీట్ సూచించిన విధంగా RL యొక్క ఉత్తమ విలువ 47K అవుతుంది, అందువల్ల మేము అదే ఉపయోగించబోతున్నాము.

MQ గ్యాస్ సెన్సార్ల నుండి PPM ను కొలవడానికి విధానం:

R _L యొక్క విలువ ఇప్పుడు మనకు తెలుసు, వాస్తవానికి ఈ సెన్సార్ల నుండి ppm ను ఎలా కొలవాలి అనే దానిపై ముందుకు సాగండి. అన్ని సెన్సార్ల మాదిరిగానే ప్రారంభించాల్సిన స్థలం దాని డేటాషీట్. MQ-137 డేటాషీట్ ఇక్కడ ఇవ్వబడింది కాని మీ సెన్సార్ కోసం సరైన డేటాషీట్ దొరికిందని నిర్ధారించుకోండి. డేటాషీట్ లోపల మనకు (గ్రా / రో) విఎస్ పిపిఎమ్‌కి వ్యతిరేకంగా పన్నాగం చేయబడే ఒక గ్రాఫ్ మాత్రమే అవసరం, ఇది మన లెక్కలకు అవసరమైనది. కాబట్టి దాన్ని పట్టుకుని ఎక్కడో ఒకచోట చేతిలో ఉంచండి. నా సెన్సార్ కోసం ఒకటి క్రింద చూపబడింది.

MQ137 సెన్సార్ NH3, C2H6O మరియు CO ని కూడా కొలవగలదని తేలింది. కానీ, ఇక్కడ నేను NH3 విలువలపై మాత్రమే ఆసక్తి కలిగి ఉన్నాను. అయితే మీకు నచ్చిన ఏదైనా సెన్సార్ కోసం పిపిఎమ్ లెక్కించడానికి మీరు అదే పద్ధతిని ఉపయోగించవచ్చు. ఈ గ్రాఫ్ మనకు పిపిఎమ్ విలువను కనుగొనే ఏకైక మూలం మరియు మనం రూ / రో (ఎక్స్-యాక్సిస్) యొక్క రేషన్‌ను ఎలాగైనా లెక్కించగలిగితే, పిపిఎమ్ (వై-యాక్సిస్) విలువను కనుగొనడానికి ఈ గ్రాఫ్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. రూ / రో విలువను కనుగొనడానికి మనం రూ విలువను, రో విలువను కనుగొనాలి. గ్యాస్ గా ration త వద్ద సెన్సార్ నిరోధకత రూ. మరియు క్లీన్ సర్ లో రో సెన్సార్ రెసిస్టెన్స్.

అవును… ఇదే ప్లాన్ మనం దీని నుండి ఎలా బయటపడగలమో చూద్దాం….

స్వచ్ఛమైన గాలి వద్ద రో విలువను లెక్కిస్తోంది:

రూ. క్రింద

రూ / రో = 3.6

డేటాషీట్ నుండి మనకు రూ. సూత్రం క్రింద చూపబడింది. ఈ ఫార్ములా ఎలా ఉద్భవించిందో తెలుసుకోవటానికి మీకు ఆసక్తి ఉంటే, మీరు జే కాన్ సిస్టమ్స్ ద్వారా చదవగలరు, దీనిని క్రమబద్ధీకరించడానికి నాకు సహాయం చేయడంలో కూడా నేను వాటిని క్రెడిట్ చేయాలనుకుంటున్నాను.

ఈ సూత్రంలో Vc యొక్క విలువ మా సరఫరా వోల్టేజ్ (+ 5V) మరియు R _L యొక్క విలువ మేము ఇప్పటికే లెక్కించినది (నా సెన్సార్ కోసం 47K). మేము ఒక చిన్న ఆర్డునో ప్రోగ్రామ్ వ్రాస్తే, మేము V _RL విలువను కూడా కనుగొని, చివరికి రూ. నేను క్రింద ఒక ఆర్డునో ప్రోగ్రామ్‌ను ఇచ్చాను, ఇది సెన్సార్ యొక్క అనలాగ్ వోల్టేజ్ (వి _{ఆర్‌ఎల్}) ను చదువుతుంది మరియు ఈ ఫార్ములాను ఉపయోగించి రూ. విలువను లెక్కిస్తుంది మరియు చివరకు దానిని సీరియల్ మానిటర్‌లో ప్రదర్శిస్తుంది. ప్రోగ్రామ్ వ్యాఖ్య విభాగం ద్వారా బాగా వివరించబడింది, కాబట్టి ఈ వ్యాసాన్ని చిన్నదిగా ఉంచడానికి నేను దాని వివరణను ఇక్కడ దాటవేస్తున్నాను.

/ * * తాజా ఎయిర్ కండిషన్ వద్ద తెలిసిన RL కోసం R0 విలువను కొలవడానికి ప్రోగ్రామ్ * ప్రోగ్రామ్ వీరిచే: B. అస్వింత్ రాజ్ * వెబ్‌సైట్: www.circuitdigest.com * తేదీ: 28-12-2017 * / // ఈ ప్రోగ్రామ్ ఉత్తమంగా పనిచేస్తుంది టెంపరేచర్ ఉన్న తాజా గాలి గదిలో టెంప్: 20, తేమ: 65%, O2 గా ration త 21% మరియు Rl విలువ 47K ఉన్నప్పుడు # RL 47 ని నిర్వచించండి // రెసిస్టర్ RL యొక్క విలువ 47K శూన్య సెటప్ () // మాత్రమే నడుస్తుంది ఒకసారి {Serial.begin (9600); // విలువను ప్రదర్శించడానికి సీరియల్ COM ను ప్రారంభించండి} శూన్య లూప్ () {ఫ్లోట్ అనలాగ్_వాల్యూ; ఫ్లోట్ VRL; ఫ్లోట్ రూ; ఫ్లోట్ రో; for (int test_cycle = 1; test_cycle <= 500; test_cycle ++) // సెన్సార్ యొక్క అనలాగ్ అవుట్‌పుట్‌ను 200 సార్లు చదవండి {అనలాగ్_వాల్యూ = అనలాగ్_వాల్యూ + అనలాగ్ రీడ్ (A0); // 200} అనలాగ్_వాల్యూ = అనలాగ్_వాల్యూ / 500.0 కోసం విలువలను జోడించండి; // సగటు VRL = అనలాగ్_వాల్యూ * (5.0 / 1023.0) తీసుకోండి;// అనలాగ్ విలువను వోల్టేజ్‌గా మార్చండి // RS = ((Vc / VRL) -1) * RL అనేది డేటాషీట్ నుండి మనం పొందిన సూత్రాలు Rs = ((5.0 / VRL) -1) * RL; డేటాషీట్ రో = రూ / 3.6 యొక్క గ్రాఫ్ నుండి మేము పొందిన విధంగా // RS / RO 3.6; సీరియల్.ప్రింట్ ("రో ఎట్ ఫ్రెష్ ఎయిర్ ="); సీరియల్.ప్రింట్ల్న్ (రో); // డిస్ప్లే లెక్కించిన రో ఆలస్యం (1000); // 1 సెకన్ల ఆలస్యం}

గమనిక: రో యొక్క విలువ మారుతూ ఉంటుంది, సెన్సార్‌ను కనీసం 10 గంటలు వేడి చేయడానికి అనుమతించి, ఆపై రో విలువను ఉపయోగించుకోండి.

నా సెన్సార్ కోసం R యొక్క విలువ 30 KΩ గా ఉండాలని నేను ముగించాను (R _L 47kΩ ఉన్నప్పుడు). మీది కొద్దిగా మారవచ్చు.

విలువను కొలవండి:

రో యొక్క విలువ ఇప్పుడు మనకు తెలుసు కాబట్టి పై రెండు సూత్రాలను ఉపయోగించి రూ. ఇంతకుముందు లెక్కించిన రూ. విలువ తాజా ఎయిర్ కండిషన్ కోసం మరియు గాలిలో అమ్మోనియా ఉన్నప్పుడు అది ఒకేలా ఉండదు. రూ. విలువను లెక్కించడం పెద్ద సమస్య కాదు, ఇది తుది కార్యక్రమంలో మనం నేరుగా జాగ్రత్తలు తీసుకుంటాము.

పిపిఎంతో రూ / రో నిష్పత్తికి సంబంధించినది:

రూ మరియు రో విలువను ఎలా కొలిచాలో ఇప్పుడు మనకు తెలుసు, దాని నిష్పత్తిని (రూ / రో) కనుగొనగలుగుతాము. అప్పుడు మేము PPM యొక్క సంబంధిత విలువకు సంబంధించి చార్ట్ (క్రింద చూపబడింది) ఉపయోగించవచ్చు.

NH3 లైన్ (సియాన్ కలర్) సరళంగా కనిపించినప్పటికీ ఇది వాస్తవానికి సరళమైనది కాదు. ప్రదర్శన కోసం స్కేల్ ఏకరీతిగా విభజించబడినందున ప్రదర్శన. కాబట్టి రూ / రో మరియు పిపిఎమ్ మధ్య సంబంధం వాస్తవానికి లోగరిథమిక్, ఇది క్రింది సమీకరణం ద్వారా సూచించబడుతుంది.

log (y) = m * log (x) + b ఇక్కడ, y = నిష్పత్తి (Rs / Ro) x = PPM m = రేఖ యొక్క వాలు b = ఖండన స్థానం

M మరియు b యొక్క విలువలను కనుగొనడానికి మన గ్యాస్ లైన్‌లో రెండు పాయింట్లు (x1, y1) మరియు (x2, y2) పరిగణించాలి. ఇక్కడ మేము అమ్మోనియాతో పని చేస్తున్నాము కాబట్టి నేను పరిగణించిన రెండు పాయింట్లు (40,1) మరియు (100,0.8) పై చిత్రంలో చూపిన విధంగా (ఎరుపుగా గుర్తించబడ్డాయి) ఎరుపు మార్కింగ్‌తో ఉన్నాయి.

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

అదేవిధంగా (బి) పై చిత్రంలో చూపిన విధంగా (70,0.75) గ్రాఫ్ నుండి మిడ్ పాయింట్ విలువ (x, y) ను తీసుకుందాం (నీలం రంగులో గుర్తించబడింది)

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

ఇప్పుడు మేము m మరియు b యొక్క విలువను లెక్కించాము, ఈ క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి (Rs / Ro) విలువను PPM కి సమానం చేయవచ్చు

PPM = 10 ^ {/ m}

MQ సెన్సార్ ఉపయోగించి PPM ను లెక్కించే ప్రోగ్రామ్:

పూర్తి కార్యక్రమం ఒక ఎంక్యూ సెన్సార్ను ఉపయోగించి లెక్కించు PPM క్రింద ఇవ్వబడుతుంది. కొన్ని ముఖ్యమైన పంక్తులు క్రింద వివరించబడ్డాయి.

ప్రోగ్రామ్‌తో కొనసాగడానికి ముందు మనం లోడ్ రెసిస్టెన్స్ (ఆర్‌ఎల్), స్లోప్ (ఎమ్), ఇంటర్‌సెప్ట్ (బి) మరియు తాజా గాలి (రో) లోని రెసిస్టెన్స్ విలువలను అందించాలి. ఈ విలువలన్నింటినీ పొందే విధానం ఇప్పటికే వివరించబడింది కాబట్టి ఇప్పుడే వాటిని తినిపించండి

# RL 47 ని నిర్వచించండి // నిరోధకం RL యొక్క విలువ 47K # నిర్వచించండి m -0.263 // లెక్కించిన వాలును నమోదు చేయండి # నిర్వచించండి b 0.42 // లెక్కించిన అంతరాయాన్ని నమోదు చేయండి # రో 30 ని నిర్వచించండి // దొరికిన రో విలువను నమోదు చేయండి

అప్పుడు సెన్సార్ (VRL) అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను చదివి వోల్టేజ్ (0V నుండి 5V) గా మార్చండి, ఎందుకంటే అనలాగ్ రీడ్ విలువలను 0 నుండి 1024 వరకు మాత్రమే అందిస్తుంది.

VRL = అనలాగ్ రీడ్ (MQ_sensor) * (5.0 / 1023.0); // వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను కొలవండి మరియు 0-5V కి మార్చండి

ఇప్పుడు, VRL యొక్క విలువ లెక్కించబడుతుంది, మీరు పైన చర్చించిన సూత్రాన్ని రూ. విలువను లెక్కించడానికి మరియు నిష్పత్తి (రూ / రో) ను కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

నిష్పత్తి = రూ / రో; // నిష్పత్తి రూ / రో కనుగొనండి

చివరగా, మన లాగరిథమిక్ ఫార్ములాతో పిపిఎమ్‌ను లెక్కించవచ్చు మరియు క్రింద చూపిన విధంగా మా సీరియల్ మానిటర్‌లో ప్రదర్శించవచ్చు

డబుల్ ppm = pow (10, ((log10 (నిష్పత్తి) -b) / m)); // ppm సీరియల్.ప్రింట్ (ppm) ను లెక్కించడానికి సూత్రాన్ని వాడండి; // డిస్ప్లే ppm

Arduino మరియు MQ-137 తో హార్డ్‌వేర్‌పై PPM విలువను చూపుతోంది:

అన్ని సిద్ధాంతాలు తగినంతగా పిపిఎమ్‌లో గ్యాస్ విలువను ప్రదర్శించడానికి సెన్సార్ మరియు ఎల్‌సిడితో సరళమైన సర్క్యూట్‌ను నిర్మిద్దాం. ఇక్కడ నేను ఉపయోగిస్తున్న సెన్సార్ MQ137, ఇది అమ్మోనియాను కొలుస్తుంది, నా సెటప్ కోసం సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది.

సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రంలో చూపిన విధంగా మీ సెన్సార్ మరియు మీ ఎల్‌సిడిని కనెక్ట్ చేయండి మరియు ప్రోగ్రామ్ చివరిలో ఇచ్చిన కోడ్‌ను అప్‌లోడ్ చేయండి. పైన వివరించిన విధంగా మీరు రో విలువను సవరించాలి. మీరు 4.7K కాకుండా ఇతర రెసిస్టర్‌లను RL గా ఉపయోగిస్తుంటే పారామితి విలువల్లో మార్పులు చేయండి.

మీరు ఏదైనా రీడింగులను తీసుకునే ముందు మీ సెటప్‌ను కనీసం 2 గంటలు శక్తినివ్వండి, (మరింత ఖచ్చితమైన విలువలకు 48 గంటలు సిఫార్సు చేయబడింది). ఈ సమయాన్ని తాపన సమయం అంటారు, ఈ సమయంలో సెన్సార్ వేడెక్కుతుంది. దీని తరువాత, మీరు క్రింద చూపిన విధంగా PPM విలువను మరియు మీ LCD స్క్రీన్‌లో ప్రదర్శించబడే వోల్టేజ్‌ను చూడగలుగుతారు.

విలువలు నిజంగా అమ్మోనియా ఉనికికి సంబంధించినవి కావా అని నిర్ధారించుకోవడానికి, ఈ సెటప్‌ను క్లోజ్డ్ కంటైనర్ లోపల ఉంచి, విలువలు పెరుగుతున్నాయో లేదో తెలుసుకోవడానికి దాని లోపల అమ్మోనియా గ్యాస్‌ను పంపుదాం. నా వద్ద సరైన పిపిఎం మీటర్ లేదు, దాన్ని క్రమాంకనం చేయండి మరియు మీటర్ ఉన్న ఎవరైనా ఈ సెటప్‌ను పరీక్షించి నాకు తెలియజేయగలిగితే చాలా బాగుంటుంది.

అమ్మోనియా ఉనికిని బట్టి రీడింగులు ఎలా మారుతాయో తనిఖీ చేయడానికి మీరు ఈ క్రింది వీడియోను చూడవచ్చు. మీరు భావనను అర్థం చేసుకున్నారని మరియు దానిని నేర్చుకోవడం ఆనందించారని ఆశిస్తున్నాము. మీకు ఏవైనా సందేహాలు ఉంటే వాటిని వ్యాఖ్య విభాగంలో ఉంచండి లేదా మరింత వివరణాత్మక సహాయం కోసం ఇక్కడ ఫోరమ్‌ను ఉపయోగించండి.