Предлагаемый прибор предназначен для оценки и измерения загазованности в помещениях, поиска источников загазованности и контроля качества воздуха. Прибор может быть полезен для оценки атмосферы в подземных помещениях, в парниках и оранжереях, в спелеологии, для поиска утечек газа и в других случаях.
Прибор реагирует на наличие в воздухе углекислого газа, окиси углерода, аммиака, паров спирта и бензина, метана и горючих газов. Основная настройка сделана на измерение концентрации углекислого газа. Прибор так же реагирует на дым. К сожалению прибор не реагирует на содержание кислорода, поэтому анализ получается неполным. Хотя для поиска проблемных мест с вентиляцией его достаточно для бытовых условий.
Диапазон измерений 10-10000ppm (1ppm это миллионная доля, 10000ppm=1%) для углекислого газа. Диапазон и чувствительность определяются выбранным типом датчика MQ-135 который выпускается также в виде готового модуля для Ардуино (в этом случае нужно удалить с платы резистор величиной 1ком который шунтирует аналоговый выход датчика). Этот датчик из недорогих и предназначен для систем контроля качества воздуха и систем управления вентиляций.
В сети есть много примеров применения этого датчика, в основном для Ардуино и как правило без калибровки показаний. Единственный источник, в котором описана и калибровка в домашних условиях это http://davidegironi.blogspot.ru/2014/01/ch...ml#.VLoF-UesW8L и https://github.com/empierre/arduino/blob/ma...ality-MQ135.ino .
На основе этого прототипа и был сделан данный проект автономного измерителя загазованности воздуха.
Измеритель загазованности выполнен на широко распространенном микроконтроллере PIC16F684, индикация сделана на 3-х разрядном светодиодном дисплее с общим катодом, младший разряд показывает десятки ppm концентрации, то есть показания нужно умножать на 10.
Напряжение питания 7-9в, потребляемый ток 180-200ма, в том числе 150ма берет подогреватель датчика. Рабочий диапазон температур 10-40 градусов и ограничен параметрами датчика.
Время выхода на режим после включения до 5 минут, время реагирования на газы около 10 секунд, время восстановления при снижении концентрации газов около 30-60 секунд. При первоначальном включении после длительного перерыва или смене датчика порядка 24 часов (по инструкции на датчик). Сразу после включения показания возрастают от 0 до 9999ppm а потом после прогрева датчика снижаются до действительной величины.
При работе микроконтроллер измеряет напряжение на нагрузке датчика, пересчитывает его в концентрацию газов и выводит на дисплей. Расчет производится по формуле выведенной Davide Gironi для сенсора MQ-135: ppm=116.602*((RS/R0)^2.769034857) где RS/R0 – отношение сопротивлений датчика в среде с данной концентрацией CO2 к сопротивлению при концентрации 100ppm. В точке калибровки RS/R0=0.6398169. На возведение в степень 2.76903… не хватило мощности контроллера, пришлось сделать степень 2.75 комбинацией перемножения и корней из отношения RS/R0, точность счета конечно немного снизилась. Напряжение на выходе делителя, состоящего из RS и подстроечного резистора R13 измеряется с помощью АЦП микроконтроллера, величину R13 регулируем до получения нужных показаний, нужное отношение сопротивления подстроечника к неизвестному сопротивлению R0 при этом получается само. Und alles! Прибор готов. Объем вычислений большой, использована практически вся память МК. Чувствительность примененного датчика зависит от температуры при ее больших отклонениях от комнатной +20С. Эту зависимость можно было бы скомпенсировать используя коррекцию с использованием дополнительного датчика температуры и влажности типа DHT-11 но примененный контроллер для этого уже "мелковат" . Если есть необходимость, то можно показания прибора умножать на корректирующие коэффициенты для температур, равные (выведено из характеристик MQ-135 по ДШ):
t=-10 k=3.67
t=0 k=2.07
t=+10 k=1.3
t=+20 k=1
t=+30 k=0.867
t=+40 k=0.747
Для калибровки необходимо расположить прибор на свежем воздухе желательно за городом при рабочей температуре и подстроечным резистором R13 в нагрузке датчика выставить показания на дисплее 39 (это будет концентрация CO2 равная 390ppm) так как это типичная величина для отрытого воздуха в 2014 году . Еще точнее можно откалибровать по образцовому измерителю. Чувствительность прибора высокая, если датчик не касаясь прикрыть рукой то показания сразу увеличатся до 1000ppm и выше за счет выделения газов кожей так что калибровку лучше делать при небольшом ветре для снижения влияния рук . Если дышать на датчик то показания могут достигать 2500ppm. На кухне при включенной газовой плите показания получаются до 2000-3000 и выше, по квартире показания от 400 возле приоткрытого окна и до 1500 по комнатам. А допустимая норма для домов всего лишь 1000ppm. Установленный на ардуиновской плате датчика компаратор со светодиодом я отрегулировал на срабатывание при 1200-1300ppm, заводской порог был 1500 при нагрузочном резисторе 20к (а зачем в плату запаяли 1к когда во всех примерах там должно быть 10-20к - великая Китайская загадка). Печатная плата выполнена на 2-х стороннем стеклотекстолите, вторая сторона является землей. Но это необязательно, можно сделать и на 1- стороннем, просто имелась готовая тестовая плата с МК и светодиодным дисплеем от других проектов.
Фото измерителя загазованности:


Конечно, интересно что внутри:




Схема прибора несложная:



Архив с файлами схемы, платы и прошивкой

Подборка некоторых материалов по теме

Прибор в работе (демонстрация чувствительности)

http://youtu.be/4-iK2RdV6hw

Для VRTP от
s0ll2
Обсудить на Форуме