Combustible gas leak of household gas distribution network or cylinders are regularly causes tragedies. Naturally, the market represented a lot of detectors [1-5], which must raise the alarm if the gas concentration level premises above the norm. But the cost of such a device is too high when the comparative simplicity of his designs pushes to manufacture such a device.
Основа предлагаемого сигнализатора – изображённый на рис. 1 процессорный модуль ProMini ATmega168PA [6], представляющий собой копию известного модуля Arduino ProMini. Для загрузки программы в память микроконтроллера и обмена информацией с компьютером этот модуль необходимо подключать к нему через преобразователь интерфейса USB-TTL-UART-Serial CH340G [7].
Figure. 1
The concept of the indicator is shown in Figure 1. 2. the module A2 microcontroller receives information about the premises from gas pictured in Figure 1. MQ-2 module 3 [8]. He is sensitive to these gases, such as methane, propane, butane, hydrogen, to smoke and allows to estimate the concentration of these substances in the ambient air.
Fig. 2
Fig. 3
На рис. 4 приведена схема модуля MQ-2. Он содержит собственно датчик загазованности B1, одноимённый с модулем, и имеет два выхода – аналоговый (AOUT) и дискретный (DOUT). Напряжение на первом плавно изменяется от 0,1 до 4 В с ростом загазованности. Оно же поступает на один из входов компаратора напряжения DA1.1, на второй вход которого подано пороговое напряжение с подстроечного резистора R3. При превышении порога происходит смена высокого логического уровня сигнала DOUT низким и включается светодиод HL1.
Fig. 4
MQ-2 sensor module consumes about 150 mA current when supplying a voltage of 5 v, coming in the case of A2. Almost all of this current consumes heater warming the sensitive element of the sensor to warm up. It exceeds 45° C, for this reason, touching the vkljuchjonnomu sensor may be dangerous. Since the warm-up sensor takes several tens of seconds, trust his testimony is possible only after they are stabilized. If the sensor for a long time remained in an unusable state, restoring sensitivity may want to warm his entire day.
Чтобы повысить общую надёжность работы сигнализатора, в нём анализируется состояние как аналогового, так и дискретного выхода модуля А1. Первый подключён к аналоговому входу АО модуля А2, второй – к его входу A1, используемому как дискретный с номером 15.
Кроме датчика загазованности, сигнализатор снабжён датчиком температуры, представляющим собой делитель напряжения, образованный терморезистором RK1 и резистором R11 [9, 10]. Выход этого датчика подключён к аналоговому входу A4 модуля A2. Это позволяет подавать сигнал тревоги не только при превышении допустимой загазованности, но и в случае чрезмерного повышения температуры воздуха. При указанных на схеме типе и номинальном сопротивлении терморезистора и сопротивлении резистора R11 это происходит при температуре выше 60…70 оС. Такая температура окружающего воздуха однозначно свидетельствует о наличии мощного источника тепла в непосредственной близости от устройства. Сигнал тревоги подаёт пьезоизлучатель звука HA1, подключённый к выходу D10 модуля A2 [11].
В сигнализаторе имеется индикатор загазованности, состоящий из светодиодов HL2-HL8 и включённых последовательно с ними резисторов. Светодиоды HL2-HL4 – зелёного свечения (опасности нет), HL5 и HL6 – жёлтого (низкий уровень опасности), а HL7 и HL8 – красного (высокий уровень опасности). Каждый следующий светодиод программа включает при повышении напряжения на аналоговом выходе датчика загазованности приблизительно на 0,5 В. Светодиод HL1 служит индикатором наличия напряжения питания.
A gas leak can occur both in light and in darkness when the lights are off.
Include electric lights or use open fire where presumably leaked, very dangerous.
But in the dark it is impossible to see what the reaction of the alarm. This problem is partly solves the built-in strobe illuminator led EL1-EL3 power 1 w each.
Manages the electronic key to the transistor VT1, so contacts between which could slip a spark missing. Base transistor VT1 through the resistor R9 connected with discrete output D11 A2 module. Resistor R8 restricts current LEDs EL1-EL3.
Nourish AC detector 9 v from the secondary winding is not shown in the diagram, the step-down transformer. Structurally, this factory production network adapter (fig. 5). Note that to include it into the wall outlet and disconnect from it only if you are sure that dangerous fumes the premises no. Better if this outlet will be located outside the room where there are gas appliances or pipe and wire connecting adapter with signaling device, long enough so that you can safely make a already running in the detector to test room or install it there permanently.
Fig. 5
The AC voltage detector 9 in diode bridge rectifies VD1 and smooths the ripple voltage rectified the capacitor C1. Resistor R2 limits the charging current of the capacitor.
The alarm has a plastic case the size 100x80x50 mm from negotiating intercom device (fig. 6). Illuminating LEDs EL1-EL3 installed on either the bottom of the aluminum bracket.
Fig. 6
Программа для микроконтроллера модуля A2 сигнализатора создана в среде разработки Arduino IDE. В начале своей работы она кратковременно включает все средства индикации, затем поочерёдно проверяет состояние датчиков. При чрезмерном повышении температуры или низком логическом уровне напряжения на дискретном выходе модуля A1 программа включает звуковой сигнал тревоги и осветительные светодиоды EL1 – EL3. Светодиоды HL2-HL8 программа включает в зависимости от напряжения на аналоговом выходе датчика загазованности. Если она больше той, при которой включается светодиод HL5, программа подаёт и звуковой сигнал тревоги.
The sensitivity of the sensor MQ-2 to gases of different nature varies. To associate the inclusion of a specific gas level LEDs, you can take advantage of available at [12] chart of dependence of resistance of the sensor the sensor from the concentration of various gases.
Test your alarm by using the gas lighter, filled propane-butane mixture. If you bring it to the sensor and open the gas supply not lighting the flame, then, provided that the device is working correctly, after a few seconds, you will hear an alarm signal. The author reliably registered open a lighter from a distance of about 10 cm. Hot air source for checking the temperature sensor may be cosmetic hair dryer.
When placing Warner in the premises, it is important to remember that methane (the main component of natural gas entering household gas network) noticeably lighter than air. For this reason, in the room with the gas equipment that use natural gas, the alarm should be placed near the ceiling of the room. If the premises are bottles with propane or butane, signaling it is desirable to put on the floor, as these gases are denser than air.
Program the microcontroller module ProMini has here.
Literature
- Датчики утечки газа и воды. – URL: http://www. aktivsb.ru/datchiki_utechki_ gaza_i_vody/ (02.07.17).
- Датчик утечки газа “Страж”. – URL: https://agmashop.ru/products/datchik-utechki-gaza-strazh-gas-detector (02.07.17).
- Сигнализатор утечки газа бытовой MT8055. – URL: http://www.grion.ru/Signalizator-utechki-gaza-byitovoy-MT8055.html (02.07.17).
- Home Kitchen Security Combustible Gas Detector LPG LNG Coal Natural Gas Leak Alarm SensorWith VoiceWarningAlarm Safety. – URL: https://ru.aliexpress.com/item/Home-Kitchen-Security-Combustible-Gas-Detector-LPG-LNG-Coal-Natural-Gas-Leak-Alarm – Sensor-With-Voice/ 32604763569.html (02.07.17).
- LED Digital Display Gas LPG Household Leakage Detector Monitor Alarm Sensor. – URL: https://ru.aliexpress.com/item/LED-Digital-Display-Gas-LPG-Household-Leakage-Detector-Monitor-KERUI-Alarm-Sensor-1 pcs – Free – S h i p p i n g/ 32550001476.html (02.07.17).
- Контроллер ProMini ATmega168PA. – URL: http://robotdyn.ru/catalog/boards/ promini_atmega168pa_compatible_with_a-rduino_mini/(02.07.17).
- Адаптер USB-TTL-UART-Serial CH340G, 5V/3.3V. – URL: http://robotdyn.ru/catalog/ boards/usb_serial_adapter_ch340g_5v_3_ 3v/ (02.07.17).
- Датчик MQ2. – URL: https://2shemi.ru/ datchik-mq2 (02.07.17).
- Лекомцев Д. Arduino. Подключение простейших датчиков. – Радио, 2016, № 10, с. 54-56.
- БлумД. ИзучаемArduino: инструменты и методы технического волшебства. Пер. с англ. – СПб.: БХВ-Петербург, 2015.
- Лекомцев Д. Arduino. Операции цифрового ввода-вывода. – Радио, 2016, № 8, с. 51-54.
- MQ-2 Gas Sensor Technical Data – URL: http://wiki.amperka.ru/_media/%D0% BF%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D 0%BA%D1%82%D1%8B:mq2:mq2.pdf (02.07.17).
Author: Д. Лекомцев, г. Орёл
