اندازه گیری غلظت CO2 هوا با استفاده از آردوینو و سنسور MQ-135

در این پروژه ، ما قصد داریم از یک سنسور MQ-135 با آردوینو برای اندازه گیری غلظت CO2 استفاده کنیم. مقادیر غلظت CO2 اندازه گیری شده بر روی ماژول OLED نمایش داده می شود .

المان های مورد نیاز

آردوینو Nano
سنسور MQ-135
سیم های جامپر
ماژول SSD1306
برد بورد
مقاومت 22KΩ

SSD1306

برای این پروژه ، از SSD1306 که یک صفحه ی نمایشگر دو رنگ است استفاده می کنیم. این دستگاه می تواند بر روی سه پروتکل ارتباطی مختلف کار کند: حالت 3 سیمه SPI ، حالت 4 سیمه SPI و حالت I2C. در ادامه با اصول اولیه صفحه نمایش OLED آشنا می شویم .

مشخصات OLED:

اندازه: 0.96 اینچ
نوع صفحه نمایش: OLED
چیپ درایور: SSD1306
رزولوشن: 64 * 128 (پیکسل)
اندازه ماژول: 27.8 × 27.3 میلی متر
دمای کاری: 70 ~ 20- درجه سانتی گراد
دمای نگهداری: 80 ~ 30- درجه سانتی گراد
ولتاژ کاری: 3.3 ولت / 5 ولت
توان مصرفی: با تمام روشنایی حدود 25 میلی آمپر و در حالت خاموش حدود 1.5 میلی آمپر.

راه اندازی سنسور MQ-135

سنسور گاز MQ-135 یک سنسور کیفیت هوا برای تشخیص طیف وسیعی از گازها از جمله NH3 ، NOx ، الکل ، بنزن ، دود و CO2 است. در این پروژه ، ما از یک ماژول سنسور MQ-135 برای اندازه گیری غلظت CO2 در هوا استفاده می کنیم. دیاگرام مدار برای برد MQ-135 به صورت زیر است:

MQ-135

مقاومت بار RL نقش بسیار مهمی در کارکرد سنسور دارد. این مقاومت با توجه به غلظت گاز مقدار مقاومت خود را تغییر می دهد. با توجه به دیتاشیت MQ-135 ، مقدار مقاومت بار می تواند در هر نقطه از 10KΩ تا 47KΩ متغیر باشد.

MQ-135

بنابراین برای اندازه گیری CO2 با دقت بالاتر ، باید مقاومت 1KΩ را با مقاومت 22KΩ جایگزین کنید تا مقدار اندازه گیری شده به واقعیت نزدیک تر باشد.

دیاگرام مدار اتصال MQ135 و OLED به آردوینو

Circuit Diagram to Interface MQ135 with Arduino

مدار بسیار ساده است زیرا ما فقط ماژول سنسور MQ-135 و صفحه نمایش OLED را به آردوینو نانو متصل می کنیم. سنسور گاز MQ-135 و ماژول نمایش OLED هر دو با +5V و GND تغذیه می شوند. پین Analog Out سنسور MQ-135 به پین A0 آردوینو نانو متصل می کنیم. از آنجا که ماژول صفحه نمایش OLED از ارتباط SPI استفاده می کند ، ما یک ارتباط SPI بین ماژول OLED و آردوینو نانو برقرار کرده ایم. اتصالات را درجدول زیر نشان داده ایم:

محاسبه مقدار Ro سنسور MQ-135

اکنون که مقدار RL را می دانیم ، حال مقدار Ro در هوای پاک را بدست می آوریم. ابتدا کتابخانه MQ-135 دانلود می کنیم ، از کد زیر برای خواندن مقادیر Ro استفاده می کنیم:

#include "MQ135.h"
void setup (){
Serial.begin (9600);
}
void loop() {
MQ135 gasSensor = MQ135(A0); // Attach sensor to pin A0
float rzero = gasSensor.getRZero();
Serial.println (rzero);
delay(1000);
}

#include "MQ135.h"

void setup (){

Serial.begin (9600);

}

void loop() {

MQ135 gasSensor = MQ135(A0); // Attach sensor to pin A0

float rzero = gasSensor.getRZero();

Serial.println (rzero);

delay(1000);

}

اکنون که مقادیر Ro را تغییر داده ایم ، به مسیر زیر می رویم و فایل MQ135.h را باز کرده و مقادیر RLOAD & RZERO را تغییر می دهیم.
تا مقادیر رفرنس ما در کتابخانه جهت خواندن میزان فعلی گاز در اتمسفر صحیح باشد.

Documents > Arduino > libraries > MQ135-master folder

///The load resistance on the board
#define RLOAD 22.0
///Calibration resistence at atmospheric CO2 level
#define RZERO 5804.99

///The load resistance on the board

#define RLOAD 22.0

///Calibration resistence at atmospheric CO2 level

#define RZERO 5804.99

کد آردوینو برای اندازه گیری CO2 با استفاده از سنسور MQ135

از کتابخانه های Adafruit_GFX و Adafruit_SSD1306 و MQ135.h استفاده می کنیم.

#include "MQ135.h"
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#include "MQ135.h"

#include <SPI.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

عرض و ارتفاع OLED را تعریف می کنیم . در این پروژه ، ما از یک صفحه نمایش 128 × 64 SPI OLED استفاده می کنیم. می توانیم متغیرهای SCREEN_WIDTH و SCREEN_HEIGHT را با توجه به صفحه نمایش خود تغییر دهیم.

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64

1 2	#define SCREEN_WIDTH 128 #define SCREEN_HEIGHT 64

سپس پین های ارتباطی OLEDرا تعریف می کنیم.

#define OLED_MOSI   9
#define OLED_CLK   10
#define OLED_DC    11
#define OLED_CS    12
#define OLED_RESET 13

#define OLED_MOSI 9

#define OLED_CLK 10

#define OLED_DC 11

#define OLED_CS 12

#define OLED_RESET 13

پس از آن ، پین آردوینو را که سنسور MQ-135 به آن متصل است پیکربندی می کنیم.

int sensorIn = A0;

1	int sensorIn = A0;

اکنون در داخل تابع ()setup ، به صفحه نمایش OLED با تابع ()begin مقدار اولیه میدهیم.

Serial.begin(9600);
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC);
display.clearDisplay();

Serial.begin(9600);

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC);

display.clearDisplay();

در داخل تابع () loop ، ابتدا با فراخوانی تابع () analogRead مقادیر سیگنال را در پین آنالوگ آردوینو می خوانیم.

val = analogRead(A0);
  Serial.print ("raw = ");

1 2	val = analogRead(A0); Serial.print ("raw = ");

سپس در خط بعدی با دستور ()Sensor.get PPM مقدار ppm گاز را در سریال مانیتور مشاهده می کنیم.

float ppm = gasSensor.getPPM();
  Serial.print ("ppm: ");
  Serial.println (ppm);

float ppm = gasSensor.getPPM();

Serial.print ("ppm: ");

Serial.println (ppm);

پس از آن ، اندازه متن و رنگ متن را با استفاده از() setTextSize و ()setTextColor تنظیم می کنیم.

display.setTextSize(1);
display.setTextColor(WHITE);

1 2	display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE);

سپس در خط بعدی ، موقعیتی را که متن با استفاده از متد setCursor (x ، y) شروع می شود ، تعریف می کنیم. و مقادیر CO2 را روی صفحه نمایش OLED با استفاده از تابع () display.println چاپ می کنیم.

display.setCursor(18,43);
  display.println("CO2");
  display.setCursor(63,43);
  display.println("(PPM)");
  display.setTextSize(2);
  display.setCursor(28,5);
  display.println(ppm);

display.setCursor(18,43);

display.println("CO2");

display.setCursor(63,43);

display.println("(PPM)");

display.setTextSize(2);

display.setCursor(28,5);

display.println(ppm);

و در آخر ، متد ()display را فراخوانی کنید تا متن روی صفحه نمایش OLED نمایش داده شود.

display.display();
 display.clearDisplay();

1 2	display.display(); display.clearDisplay();

پس از آماده شدن سخت افزار و کد ، زمان تست سنسور است. برای این کار ، Arduino را به لپ تاپ متصل کرده ، پورت و برد را انتخاب کرده و دکمه آپلود را فشار می دهیم سپس مانیتور سریال خود را باز کرده و مدتی منتظر می مانیم (فرآیند پیش گرم کردن) ، سپس داده های نهایی را مشاهده خواهیم کرد. مقادیر مطابق شکل زیر بر روی صفحه نمایش OLED نمایش داده می شوند:

Measuring-CO2-Concentration-using-Arduino