MQ-4 Methane Gas Sensor Natural Coal Co Methane Detector

Informačná stránka o senzore MQ-4

Popis Senzor MQ-4 je modul detektora metánu, ktorý je schopný detekovať prírodný plyn a uhlie plyn v ovzduší.

Vlastnosti

Detekcia metánu

Integrovateľnosť s rôznymi platformami

Vysoká citlivosť

Nízka spotreba energie

Špecifikácie

Napájacie napätie: 5V

Pracovná teplota: -10°C až 50°C

Rozsah detekcie: 200ppm až 10 000ppm

Rozhranie: Analogové

Príklady použitia Senzor MQ-4 sa často používa na detekciu prítomnosti metánu v rôznych prostrediach, ako sú domácnosti, priemyselné závody a podzemné priestory.

Príkladový kód pre Arduino

// Importovanie knižnice pre senzor MQ-4
#include 

// Definícia pinu
int pinA0 = A0; // Analógový pin

// Inicializácia senzora
MQ4 mq4(pinA0);
void setup() {
Serial.begin(9600); // Inicializácia komunikácie sériového portu
}

void loop() {
// Čítanie hodnôt z senzora
float ppm = mq4.read();

// Vypísanie hodnôt na sériový port
Serial.print("Hodnota metánu (PPM): ");
Serial.println(ppm);

delay(1000); // Čakanie 1 sekundu
}

Príkladový kód pre ESPHome

# Example configuration entry

sensor:
- platform: adc
pin: A0
name: "Methane Sensor"
update_interval: 30s
filters:
- lambda: return (pow(10, log10((0.12/x)*(5-x)/(5-0.12))/(-0.35)))
unit_of_measurement: "ppm"

MQ-4 Metánový plynový senzor Detektor prírodného uhlia a metánu

MQ-4 je jedným z mnohých plynových senzorov pripravených na prepojenie s mikrokontrolérmi. Rovnako ako ostatné senzory MQ, aj MQ-4 je najcitlivejší na konkrétny plyn. Tentokrát je to metán, aj keď senzor stále dokáže detekovať iné horľavé plyny, ako je bután a propán.

Prehľad metánového snímača MQ-4

Srdcom MQ-4 je ohrievač a elektrochemický senzor. Keď cieľový plyn vstúpi do membrány a dosiahne senzor, podstúpi redoxnú reakciu, ktorá vytvorí prúd. Tento prúd je silnejší pre senzory pri špecifických plynoch. V prípade MQ4 je citlivejší na metán, bután a propán.

Táto breakout doska má štyri výstupné kolíky, a to A0, D0, GND a VCC.

Napájacie kolíky VCC a GND môžu byť pripojené priamo k 5 V kolíku Arduina a GND.

Používanie digitálneho výstupu

Kolík D0 generuje vysoké (rovnajúce sa VCC) v prítomnosti metánu a nízke (rovnajúce sa približne 0,1 V) inak. Tento „digitálny“ výstup môžete kalibrovať pomocou trimovacieho hrnca na doske.

Ak váš projekt vyžaduje iba detekciu metánu, stačí prečítať pin D0. Tu je schéma zapojenia s Arduino UNO:

Táto krivka je z údajového listu zariadenia a ukazuje citlivosť MQ-4 na plyny. Ako je tu vidieť, je najcitlivejší na CH4, chemický názov metánu. V krivke chýbajú propán a bután, hoci oba sú známymi zložkami LPG (ktorý je v tejto krivke na druhom mieste po metáne).

Krivka je logaritmická stupnica a ukazuje vzťah medzi RS/R0 a koncentráciou plynu v častiach na milión (PPM). RS/R0 je pomer odporu snímača v cieľovom plyne (RS) a odporu v čistom vzduchu (R0). Ak teda poznáme RS/R0, môžeme určiť koncentráciu plynu v PPM.

Na odvodenie vzorca vezmeme dva body na tomto grafe. Tento vzorec sa potom neskôr použije v našom náčrte Arduina.

Najzrejmejším bodom je, keď RS/R0 = 1 a PPM = 1000. Druhý bod je, keď je RS/R0 niekde okolo 0,58 a PPM = 5000. Rovnica začína:

Tu priradíme Y1 = 1, X1 = 1000 z prvého bodu a Y2 = 0,58 a X2 = 5000 z druhého bodu. Nahradením týchto hodnôt vo vyššie uvedenej rovnici:

Zmena Y na RS/R0 a X na PPM a riešenie pre PPM:

Teraz môžeme použiť tento vzorec v našom náčrte. Predtým však musíme určiť pomer odporu RS/R0.

Arduino Sketch s metánovým výstupom PPM

Ako už bolo spomenuté, RS je odpor snímača v prítomnosti metánu, zatiaľ čo R0 je odpor snímača v čistom vzduchu. Z týchto dvoch by bolo jednoduchšie určiť R0. Odpor elektród 1-6 alebo 4-3 (pozri obrázok nižšie) meriame pomocou ohmmetra.

My MQ-4 electrodes give out 945 ohms of resistance for both 1-6 and 4-3 electrodes. This means my R0 is 945 ohms.

The value of RS would have to be known through a sketch. The MQ-4 breakout board uses this schematic:

Ako vidíte, Aout sa pripája k jednej z elektród a paralelne k odporu RL. To znamená, že odpor elektródy vytvára delič napätia s RL a napätie na Aout je:

Tu je RS naším cieľovým odporom elektródy, ktorý sa mení v závislosti od koncentrácie metánu.

BTW, RL je SMD rezistor s označením 102. Tomu zodpovedá odpor 1k.

Takže na získanie RS použijeme tento vzorec:

Náčrt Arduina na určenie koncentrácie metánu v PPM je teraz:

MQ4 Sensor – Analog Output Example

* Prints out methane concentration in PPM to serial monitor

* by R. Pelayo

*

* From TeachMeMicro (www.teachmemicro.com/arduino-mq4-methane-sensor

*

* Date Created: 09/11/2020

*/

const byte MQ4_Pin = A0; //MQ4 A0 pin

const int R_0 = 945; //Change this to your own R0 measurements

void setup() {

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

Serial.println(getMethanePPM());

}

/*

* getMethanePPM returns a float value in PPM of methane concentration

*/

float getMethanePPM(){

float a0 = analogRead(A0); // get raw reading from sensor

float v_o = a0 * 5 / 1023; // convert reading to volts

float R_S = (5-v_o) * 1000 / v_o; // apply formula for getting RS

float PPM = pow(R_S/R_0,-2.95) * 1000; //apply formula for getting PPM

return PPM; // return PPM value to calling function

}

To sú dva spôsoby použitia metánového senzora MQ-4. Upozorňujeme, že tento náčrt slúži len na zobrazenie koncentrácií metánu, nie butánu alebo propánu. V prípade akýchkoľvek otázok, reakcií alebo návrhov napíšte komentár nižšie.