سنسور تشخیص گاز شهری، گاز طبیعی و گاز مایع MQ5

ماژول گازی MQ5

ماژول تشخیص گاز شهری MQ5 دارای خروجی آنالوگ و دیجیتال است. همچنین مناسب برای پروژه های اینترنت اشیاء IoT است. ماژول سنسور گاز (MQ5) برای تشخیص نشت گاز در خانه و پروژه های صنعتی مفید است. برای تشخیص H2  LPG  CH4  CO و الکل مناسب است. به دلیل حساسیت بالا و زمان پاسخگویی سریع، اندازه گیری ها را می توان در سریع ترین زمان انجام داد. حساسیت سنسور را می توان با استفاده از پتانسیومتر تنظیم کرد. ماده حساس سنسور گاز SnO2 است که دارای هدایت کمتری در هوای پاک است. هنگامی که گاز قابل احتراق در هوا پخش شود، هدایت سنسور همراه با افزایش غلظت گاز بیشتر می شود. سنسور گاز MQ5، یکی از سنسورهای گازی محبوب است که به کمک آن، می‌توان گازهای مختلف را شناسایی کرد. این سنسور برای استفاده در پروژه‌های الکترونیکی با استفاده از میکروکنترلرهای مختلف از جمله آردوینو مناسب است. این سنسور برای شناسایی گازهایی مانند متان، پروپان، الکل، هیدروژن و گاز طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به علاوه، سنسور MQ5 با توجه به نوع گاز مورد نظر قابلیت تنظیم دارد و می‌توان به راحتی این سنسور را به مدار الکترونیکی متصل نمود. از آنجا که سنسور MQ5 با ولتاژ کاری 5 ولت کار می‌کند، بهتر است از میکروکنترلرهایی مانند آردوینو برای کار با این سنسور استفاده کنیم. علاوه بر این، برای به دست آوردن دقت بیشتر در خواندن مقادیر گاز، بهتر است از مقاومت 10 کیلو اهم به عنوان تقویت کننده سیگنال استفاده کنیم. با توجه به قابلیت‌های بالای سنسور MQ5، استفاده از آن در پروژه‌های الکترونیکی توصیه می‌شود. به عنوان مثال، می‌توان از این سنسور در سامانه‌های ایمنی، سیستم‌های اطلاع‌رسانی، ماشین‌آلات صنعتی استفاده کرد.

ویژگی های سنسور MQ5 

ماژول سنسور گازی MQ5 دارای LED برای نمایش خروجی سیگنال است، دارای خروجی سیگنال دوتایی، یعنی خروجی آنالوگ و خروجی سطح TTL. بین 0 الی 5 ولت ولتاژ خروجی آنالوگ، که هر چه غلظت بالاتر باشد، ولتاژ بالاتر است. این سنسور حساسیت بهتر نسبت به گاز مایع، گاز طبیعی، گاز شهری است. دارای عمر طولانی و پایداری در اندازه‌گیری است. همچنین پاسخ‌دهی سریع از دیگر ویژگی های این ماژول است.

• ولتاژ کاری: 5 ولت DC
• جریان مصرفی: کمتر از 150 میلی آمپر
• دمای کاری: بین -20 تا +50 درجه سانتی‌گراد
• دقت تشخیص: قابل تنظیم توسط کاربر با استفاده از پتانسیومتر
• تشخیص گازهای الکل، پروپان، متان و بنزن با آستانه‌های تشخیص مختلف
• خروجی آنالوگ با ولتاژ بین 0 تا 5 ولت که با دقت یک دسی ولت تغییر می‌کند
• زمان پاسخگویی سریع تر از 10 ثانیه
• عمر مفید بیشتر از 5 سال

لازم به ذکر است که مشخصات فنی دقیق سنسور MQ5 بسته به شرایط کاری و تنظیمات مورد استفاده ممکن است متفاوت باشد.

بررسی پایه های سنسور گازی MQ5

سنسور گاز MQ5 دارای پنج پایه (پین) است که عبارتند از:

• پین VCC: این پین برای اتصال به منبع تغذیه (+) به کار می‌رود. ولتاژ کاری این سنسور بین 2 و 5 ولت است.
• پین GND: این پین برای اتصال به منبع تغذیه (-) به کار می‌رود.
• پین DOUT: این پین، پایه خروجی دیجیتال سنسور است و وضعیت حضور یا عدم حضور گاز را به صورت دیجیتال ارائه می‌کند.
• پین AOUT: این پین، پایه خروجی آنالوگ سنسور است و به دلیل محدودیت‌های ولتاژی معمولاً نیاز به تقویت کننده سیگنال دارد.
• پین NC: این پین یک پایه خالی (Not Connected) است و برای کارکرد سنسور لزومی ندارد.

به همراه ماژول MQ5 چه اقلامی باید خریداری شود؟

برای استفاده از سنسور گاز MQ5، باید از برد‌ها و قطعات الکترونیکی دیگری نیز استفاده کرد. به طور کلی، برای اتصال سنسور MQ5 به میکروکنترلرها مانند آردوینو، بردها و قطعات زیر را نیاز دارید:

• برد آردوینو: برای برنامه‌ریزی و کنترل سنسور MQ5، می‌توانید از برد آردوینو استفاده کنید که با پایه‌های سنسور MQ5 سازگار باشند.
• ماژول تغذیه: برای تأمین ولتاژ مناسب برای سنسور MQ5 و همچنین مدارهای الکترونیکی دیگر، می‌توانید از ماژول‌های تغذیه با ولتاژ خروجی مطابق با نیاز سنسور MQ5 استفاده کنید.
• برد تقویت کننده آنالوگ: برای تقویت سیگنال خروجی آنالوگ سنسور MQ5، می‌توانید از بردهای تقویت کننده آنالوگ مانند ماژول‌های آمپلی‌فایر استفاده کنید.
• مقاومت‌ها: برای تنظیم ولتاژ و جریان ورودی سنسور MQ5 و دیگر قطعات الکترونیکی، می‌توانید از مقاومت‌های مختلف استفاده کنید.
• کانکتورها و کابل‌ها: برای اتصال سنسور MQ5 و سایر قطعات الکترونیکی به یکدیگر، می‌توانید از کانکتورها و کابل‌های مناسب استفاده کنید.

راه اندازی سنسور گاز MQ5 با آردوینو

در پروژه تشخیص گاز شهری با آردوینو سنسور به پایه A0 متصل است که در برد Nodemcu فقط یک پایه آنالوگ داریم. در صورت اضافه کردن سنسور بایستی از مبدل سنسور دیجیتال به آنالوگ ADS1115 استفاده کنید. در این کد ولتاژ خوانده شده از سنسور نمایش داده شده که بایستی مقدار آستانه threshold را محاسبه و از کد دریافت کنیم. کد زیر را کپی و به نرم افزار IDE Arduino انتقال دهید.

void setup() {
    Serial.begin(9600);
}

void loop() {

    float sensor_volt;
    float RS_gas; // دریافت مقدار RS از گاز
    float ratio; // دریافت نسبت RS/RO
    int sensorValue = analogRead(A0);
    sensor_volt=(float)sensorValue/1024*5.0;
    RS_gas = (5.0-sensor_volt)/sensor_volt; 

         // مقدار RO دریافتی از سنسور خود را به جای عدد ۲٫۸۱ که مربوط به RO سنسور من است قرار دهید.
    ratio = RS_gas/2.81;  // ratio = RS/R0 فرمول 

    Serial.print("sensor_volt = ");
    Serial.println(sensor_volt);
    Serial.print("RS_ratio = ");
    Serial.println(RS_gas);
    Serial.print("Rs/R0 = ");
    Serial.println(ratio);

    Serial.print("\n\n");

    delay(1000);

}

 راه اندازی ماژول گاز MQ5 با میکروپایتون و ESP32

جهت برنامه نویسی سنسور گازی MQ5 با ESP32 از میکروپایتون استفاده می‌کنیم. در کد میکروپایتون ADC ESP32 را برای خواندن سیگنال آنالوگ از سنسور MQ5 تنظیم می کند و سپس آن سیگنال را به غلظت گاز در ppm تبدیل می کند. سپس کد به صورت مداوم سنسور را می خواند و غلظت گاز را به کنسول هر ثانیه چاپ می کند. توجه کنید که عامل تبدیل بین ولتاژ و غلظت گاز ممکن است بسته به کالیبره کردن سنسور و گاز تشخیص داده شده، متفاوت باشد. با توجه به این که MQ5 سنسوری برای تشخیص گازهای مختلف است، شما می توانید کد را برای تشخیص غلظت گاز خاصی که قصد تشخیص آن را دارید، تغییر دهید. برای انجام این کار، باید عامل تبدیل بین ولتاژ و غلظت گاز برای آن گاز خاص را پیدا کنید. بهترین راه برای انجام این کار، مراجعه به دیتاشیت MQ5 است که حاوی جدول عامل تبدیل است. با استفاده از کد فوق، می توانید سنسور MQ5 را با ESP32 و Micropython استفاده کنید و غلظت گاز را در محیط خود به راحتی بسنجید.

import machine
import time

# تعریف پین برای سنسور MQ5
MQ5_PIN = 34

# تنظیم ADC (تبدیل آنالوگ به دیجیتال) برای خواندن سنسور MQ5
adc = machine.ADC(machine.Pin(MQ5_PIN))
adc.atten(machine.ADC.ATTN_11DB) # تنظیم کاهش روی 11dB برای محدوده ولتاژ کامل 3.6 ولت
adc.width(machine.ADC.WIDTH_12BIT) # تنظیم وضوح برای 12 بیت برای محدوده 0 تا 4095

# تعریف یک تابع برای خواندن سنسور MQ5 و بازگشت غلظت گاز در ppm
def read_gas_concentration():
    raw_value = adc.read() # خواندن مقدار خام سنسور
    voltage = raw_value * 3.6 / 4095 # تبدیل مقدار خام به ولتاژ
    gas_concentration = (voltage - 0.4) * 50 # تبدیل ولتاژ به غلظت گاز در ppm
    return gas_concentration

# حلقه اصلی برای خواندن سنسور MQ5 و چاپ غلظت گاز
while True:
    gas_concentration = read_gas_concentration() # خواندن غلظت گاز
    print("غلظت گاز: %d ppm" % gas_concentration) # چاپ غلظت گاز
    time.sleep(1) # صبر برای 1 ثانیه

راه اندازی ماژول گاز MQ5 با میکروپایتون و Pico

جهت برنامه نویسی سنسور گازی MQ5 از برد رزبری پای پیکو RP2040 استفاده می‌کنیم.در این کد، از ADC (تبدیل کننده آنالوگ به دیجیتال) RP2040 برای خواندن سیگنال خروجی آنالوگ سنسور MQ5 استفاده می‌شود. سپس با استفاده از فرمول voltage = sensor_value * 3.3 / 65535، مقدار سنسور به مقدار ولتاژ تبدیل می‌شود و با استفاده از ضریب تبدیل مخصوص گازی که قصد تشخیص آن را دارید، مقدار ولتاژ به مقدار غلظت گاز تبدیل می‌شود. در نهایت، مقدار غلظت گاز چاپ می‌شود و برای خواندن بعدی صبر می‌کنیم. توجه داشته باشید که قبل از استفاده از این کد، باید مطمئن شوید که فریمور میکروپایتون بر روی برد RP2040 شما نصب شده است.

from machine import ADC, Pin
import time

# تعریف پین استفاده شده برای خواندن داده‌های سنسور
sensor_pin = ADC(Pin(26))

# تعریف فاصله زمانی بین خواندن‌ها
read_interval = 1

while True:
    # خواندن داده‌های سنسور
    sensor_value = sensor_pin.read_u16()

    # تبدیل مقدار سنسور به مقدار ولتاژ
    voltage = sensor_value * 3.3 / 65535

    # تبدیل مقدار ولتاژ به مقدار غلظت گاز
    # از ضریب تبدیل مخصوص گازی که قصد تشخیص آن را دارید استفاده کنید
    gas_concentration = voltage / 0.2  # ضریب تبدیل نمونه برای گاز LPG

    # چاپ مقدار غلظت گاز
    print("غلظت گاز: ", gas_concentration)

    # صبر برای خواندن بعدی
    time.sleep(read_interval)