سنسور گاز MQ4

سنسور یا حسگر چیست؟
حسگر یا سنسور المان حس کننده ای است که کمیتهای فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما و … را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل می کند. در واقع آن یک وسیله الکتریکی است که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه گیری می کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می نماید.
سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جمله PLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک و رباتیک باشد.
سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرک سیستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملکرد دستگاهها می شوند.

سنسورهای بدون تماس

سنسورهای بدون تماس سنسورهائی هستند که با نزدیک شدن یک قطعه وجود آن را حس کرده و فعال می شوند. این عمل به نحوی است که می تواند باعث جذب یک رله، کنتاکتور و یا ارسال سیگنال الکتریکی به طبقه ورودی یک سیستم گردد.

 سنسور MQ4 آشکار ساز گاز متان (گاز شهری) می باشد که با استفاده از آن می توان  برای ساخت دستگاه های نشت یاب گاز استفاده کرد.این سنسور در دسته سنسور های بدون تماس قرار می گیرد، که دارای سرعت سوئیچینگ زیاد، عدم ایجاد نویز در هنگام سوئیچینگ و همچنین دارای طول عمر زیاد نیز می باشد.

مشخصات این سنسور شامل:
رطوبت: این سنسور رابطه مستقیمی با رطوبت و همچنین دما دارد و توصیه می شود که در دما کمتر از 65 درصد قرار داشته باشد.
مقاومت هیتر: 33 اهم
ولتاژ هیتر: 5 ولت AC یا DC
توان مصرفی: 750 میلی وات
قیمت کم و راه اندازی سریع از جمله مزایای آن می باشد.

با توجه به شکل بالا این سنسور دارای 6 پایه می باشد که دو پایه آن A دوپایه آن B و دو پایه دیگر آن H می باشد. ورودی این سنسور 5 ولت AC یا DC است و در خروجی آن مقاومتی متغییر می باشد که در ادامه مطلب به آن اشاره خواهیم کرد. نحوه کار این سنسور به این صورت می باشد که اگر به سنسور گاز برسد ولتاژ خروجی سنسور افزایش پیدا می کند به همین خاطر است که باید از ADC میکرو بهره بگیریم به این صورت که خروجی سنسور را به ADC یک میکرو وصل کرده اگر ولتاژ خروجی سنسور نسبت به ولتاژ از پیش تعیین شده مرجع ما تجاوز کند مقایسه کننده سیگنال تجهیزات خارجی از قبیل آژیر هشدار و یا LED را فعال کرده و به ما هشدار می دهد.

این سنسور به غیر از حساسیت به گاز طبیعی، حساسیت های کوچکی به الکل، دود و گاز های دیگر هم دارد اما در واقع کاربرد اصلی این سنسور در تشخیص گازهای طبیعی(CH4) می باشد.

برای راه اندازی این سنسور شما باید هر دو پایه A را به 5V+ وصل کرده و هر دو پایه B را به خروجی مدار وصل نماید . همچنین پایه های H را به ترتیب یکی را به 5V+ وصل کنید و یکی دیگر را به زمین وصل نمایید همچنین مقاومت متغییری که در شکل مشاهده می نمایید را باید 20K در نظر گرفته این مقاومت که در خروجی مدار وصل می شود برای تنظیم سنسور می باشد که بسته به شرایط محیط از قبیل دما و رطوبت باید مقدار مقاومت متغیر خود را افزایش یا کاهش دهید.

برای تشخیص این که در چه موقع زنگ خطر به صدا در بیاید ما باید حداکثر مجاز CH4 و همچنین عیار کشنده را به واحد PPM حساب کرده تا بفهمیم که چه مقدار گاز برای بدن ما مجاز و چه مقدار برای ما کشنده خواهد بود تا ADC میکروو را بر همین بابت تنظیم کنیم. ما در اینجا چند مورد از گاز های که قابل تشخیص برای سنسور می باشد را برای شما قرار می دهیم که شما باید با توجه با این معلومات سنسور را تنظیم کنید.

 1- متان یا گریزو (CH4)
چگالی نسبت به هوا: 5545/0
خواص فیزیکی: بی بو، بی رنگ، بی مزه
منابع تولید: لایه های زغال، آتشباری، موتورهای احتراقی، تجزیه مواد آلی
آثار مضر: قابل انفجار، خفه کننده
روش تشخیص: دستگاههای گازسنج (گریزومتر)، چراغ اطمینان شعله ای
علائم مشخصه: سمی نیست اما اگر مقدار آن از حد مجاز بیشتر شود باعث کاهش درصد اکسیژن در هوا می شود.
حداکثر عیار مجاز: 1 درصد
عیار کشنده: در عیار 5 تا 15 درصد قابل انفجار

2- هیدروژن (H2)
چگالی نسبت به هوا: 0694/0
خواص فیزیکی: بی بو، بی رنگ، بی مزه
منابع تولید: آبهای اسیدی، آتشباری، شارژ باتری ها
آثار مضر: سمی ، قابل انفجار
روش تشخیص: دستگاههای مخصوص
علائم مشخصه: در عیار 4 درصد مخلوط قابل انفجار با هوا را تشکیل می دهد و غالباً با هیدروکربورهای سنگین در گاز زغال دیده می شود.
حداکثر عیار مجاز: –
عیار کشنده: در عیار 4 تا 74 درصد قابل انفجار

3- منواکسیدکربن (CO)
چگالی نسبت به هوا: 9672/0
خواص فیزیکی: بی بو، بی رنگ، بی مزه
منابع تولید: آتشباری، موتورهای احتراقی، احتراق ناقص، اکسیداسیون زغال
آثار مضر: سمی، قابل انفجار
روش تشخیص: دستگاههای مخصوص
علائم مشخصه: در عیار 1/0 درصد باعث سردرد و مسمومیتهای جزئی، در عیار 15/0 تا 20/0 درصد سبب مسمومیتهای خطرناک و 20 تا 30 دقیقه تنفس در عیار 5/0 درصد منجر به مرگ می گردد و در عیار 1 درصد سبب مرگ فوری خواهد شد.
حداکثر عیار مجاز: 01/0 درصد
عیار کشنده: 03/0 درصد

 اما این مسئله باقی می ماند که ppm چیست و چگونه محاسبه می شود؟

PPm یا part per million به صورت قسمت در میلیون تعریف مى شود و براى بیان غلظت در محلولهاى رقیق مورد استفاده قرار مى گیرد. در مقیاس درصدی، 1PPM  معادل است با 0.0001 % می باشد.