Датчика измерения углекислого газа MQ-135.
Сайт: https://habr.com/ru/post/395755/
Настройка и калибровка датчика MQ-135
1. Прочитать статьи и калибровке датчика и составить алгоритм калибровки.
2. В алгоритм включить следующие положения:
a. Принцип действия датчика.
b. Калибровка относительно чистого воздуха.
c. Зачем нужна «прожарка» датчика?
3. Калибровку желательно проводить на свежем воздухе.
Ввдение
Как вы думаете, что может быть общего между мной и воздухом, кроме того, что я им дышу? Ответ очень прост в воздухе содержится 0,041528 % или ~415,28 ppm, а я занялся конструированием прибора по измерению концентрации углекислого газа в воздухе. А началось всё с того, что я задумался какого же значение концентрации углекислого газа в разных помещениях и на разных территориях ( в лесу, в городе, на даче и т.д.) И КАК МОЖНО ИЗМЕРЯТЬ ЭТО ЗНАЧЕНИЯ. Я знал что можно заказать специальные приборы на алиэкспресс. Но мне хотелось сделать, что-то свое, но на тот момент я не знал как. Ответ пришёл сам собой. Однажды после урока моей любимой физики, мой учитель задержал меня и предложил собрать такой прибор на базе платформы Arduino. После его рассказов я загорелся большим желанием собрать этот прибор.
Я поставил перед собой Цель моего исследования: Сконструировать модель прибора по измерению углекислого газа в воздухе на базе платформы Arduino, работать с датчиками. Разработать методику калибровки прибора и использовать его данные.
|
|
|
Так же мне надо было определиться с актуальностью моей работы: 1.Собранный прибор поможет справиться с проблемами воздуха в помещении: По показаниям данного прибора можно отследить, когда появляется необходимость в проветривании и в дополнительных комнатных растениях в классах, палатах, кабинетах и т.д.
2.Поможет определить уровень загазованности и тем самым выбрать наиболее удачное место для загородного участка или для прогулок на свежем воздухе.
3.Прибор поможет справиться с заболеваниями которые возникают из-за большой загрязнённости воздуха :применение данного прибора поможет следить за концентрацией углекислого газа и снизить проблемы связанные с большим содержанием его в воздухе, как следствие боли в голове, головокружение, рвоту и вообще плохое самочувствие.
Моя гипотиза: в результате ожидается увидеть правильное значение в ppm. И показания которые будут близки к нормальным. Однако в городе и плохо проветриваемых помещениях показания будут довольно плохими.
Сферы применения моего прибора: Прибор можно использовать на уроках биологии, химии, физики в школах, а так же в повседневной жизни человека.
Концентра́ция части́ц — физическая величина, равная отношению числа частиц N к объёму V, в котором они находятся. Вот формула по которой она находится:
|
|
|
n=N/V (1)
где:
n- Концентрация частиц,
N-Число частиц,
V-Объём газа.
В системе СИ концентрация газа измеряется в [м−3].
Однако в нашем случае концентрация углекислого газа измеряется в [ppm]- в миллионных долях.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ:
1. Экспресс-методы. Широкое распространение получили экспресс-методы определения концентрации газов при помощи индикаторных приборов.
2. Среди физических методов анализа особое место занимает метод адсорбции.
3. Определение концентраций токсических газов и паров в воздухе с помощью индикаторных трубок или с помощью приборов для определения токсичных газов.
Диокси́д углеро́да или углекислый газ — бесцветный газ (в нормальных условиях), почти без запаха (в больших концентрациях с кисловатым «содовым» запахом), тяжелее воздуха приблизительно в 1,5 раза. При температуре −78,3 °С кристаллизуется в виде белой снегообразной массы — «сухого льда». Негорюч, но в его атмосфере может поддерживаться горение активных металлов, например, щелочных металлов и щелочноземельных — магния, кальция, бария. Углекислый газ образуется при гниении и горении органических веществ.
|
|
|
Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений.
По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует угольную кислоту(H2CO3). Реагирует со щёлочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов.
Углекислый газ в атмосфере Земли является малой компонентой современной земной атмосферы, концентрация углекислого газа в сухом воздухе составляет (250-450 ppm). Начиная с середины XIX века отмечается устойчивый рост количества этого газа в атмосфере. Ежегодные колебания концентрации атмосферной углекислоты на планете определяются, главным образом, растительностью средних широт Северного полушария.
Углекислый газ очень негативно влияет на организм человека и является канцерогеном. Нахождение в помещении с высокой концентрацией СО2 может вызывать слабость, сонливость, головные боли, проблемы с концентрацией внимания, или даже негативные изменения в крови. Вследствие постоянного влияния высоких концентраций СО2 происходит увеличение кислотности крови, что ведет к ацидозу. При этом организм человека плохо усваивает полезные вещества и минералы, такие как, магний, кальций, калий, натрий. Люди, болеющие астмой или аллергией, особенно остро подвержены негативному влиянию углекислого газа.
|
|
|
(для презентации) 
Если концентрация углекислого газа равна ~400 ppm – не каких признаков плохого самочувствия у человека не наблюдается, а наоборот у людей самочувствие хорошое и настроение сразу повышается. Именно поэтому, когда нам грустно нам говорят пойти и прогуляться на свежем воздухе.
800ppm-именно такая концентрация должна быть в офисах классах где хорошо проветривают.
Но уже при концентрации углекислого газа уже в 1100ppm у нас будет снижаться внимание и восприятие информации, а также мы будем мало инициативны. При таком содержании СО2 человек ощущает духоту. Такой воздух обычно в офисах, кабинетах где проветривают менее 30 минут.
А если концентрация возрастёт до 1500ppm – у человека будет проявляться усталость, отсутствие желания что-либо делать, человек почти перестаёт воспринимать информацию, о хуже всего начнёт болеть голова возможно головокружение, от чего желание что-то делать упадёт ещё сильнее.
А если концентрация достигнет уровня в 2000ppm – у человека кроме боли и головокружения головы может начаться апатия.
Наше устройство будет состоять из нескольких компонентов:
Конроллер Аrduino Uno.
Датчика измерения углекислого газа MQ-135.
ЖК- дисплей.
Модуль беспроводной связи.
Внешний носитель информации.
1.Arduino Uno контроллер построен на ATmega328. Платформа имеет 14 цифровых вход/выходов, 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи. В Arduino Uno встроен самовостанавливающийся предохранитель (автомат), защищающий порт USB компьютера от токов короткого замыкания и сверхтоков.
Коды для работы с данным контроллером могут быть различные от самых маленьких до просто огроменных. Всё это зависит от наших датчиков и модулей, которые мы подключааем. Чем больше подключаем модулей и датчиков тем сложнее становиться код. Вообще устройство код очень простое и в нём сможет разобраться даже новичок, который не дружит с информатикой.
2. С помощью датчика MQ-135 наш прибор измеряет концентрацию углекислого газа в воздухе.
Модуль датчика качества воздуха MQ-135. Позволяет обнаруживать в воздухе широкий диапазон газов - дыма, углекислого газа, аммиака, бензина, спиртов, оксидов азота и тд.
Характеристики:
- Напряжение питания: 5 В
- Потребляемый ток: 160 мА
- Рабочая температура: -10 - 45 С
Данный датчик калибруется вручную.
Сначала его оставляют на 12-24 часа для того, чтобы он прогрелся (на свежем воздухе или в помещении). Я занимался этим на свежем воздухе. После этого я ввёл значение, которое получилось после прогрева датчика в специальный код, затем датчик стал показывать нормальные значения (нет).)
Принцип работы датчика основан на изменении сопротивления тонкопленочного слоя диоксида олова SnO2 при контакте с молекулами определяемого газа. Чувствительный элемент датчика состоит из керамической трубки с покрытием Al2O3 и нанесенного на неё чувствительного слоя диоксида олова. Внутри трубки проходит нагревательный элемент, который нагревает чувствительный слой до температуры, при которой он начинает реагировать на определяемый газ. Чувствительность к разным газам достигается варьированием состава примесей в чувствительном слое.
Методика измерения: С помощью прибора для измерения углекислого газа на базе платформы Ардуино УНО и присоединённого к нему ЖК-дисплея, куда будет выводиться информация. Мы будем измерять концентрацию СО2 в воздухе в разных типах помещений и сравнивать её с нормой.
Эта схема работает только в том случае если:
1. Калибровочная формула будет правильной.
2. Написанный код будет правильный.
3. Все компоненты будут в рабочем состоянии и с правильным программным обеспечением.
Таким образом в результате ожидается увидеть правильное значение в ppm. И показания которые будут близки к нормальным.
Данные могут быть выведены в файл с таблицей Excel где будут так же и отметки времени. Или в виде разных видов диаграмм. Так же информация может выводиться в мониторе порта. Или сразу на ЖК-Дисплей.
Данные после прожарки датчика углекислого газа MQ-135:
1. В помещении 22(?)
2. На свежем воздухе 13(?)
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 1083; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!