ماژول سنسور گاز MQ-135 و تشخیص کیفیت هوا

ماژول سنسور تشخیص گاز و کیفیت هوا MQ-135

ماژول MQ-135 یک سنسور گاز و کیفیت هوا است که برای شناسایی تغییرات غلظت برخی گازها و آلاینده‌های موجود در محیط استفاده می‌شود. این سنسور به گازهایی مانند آمونیاک، بخارات الکل، بنزن، دود و اکسیدهای نیتروژن حساس است و در پروژه‌های پایش کیفیت هوا و سیستم‌های هشداردهنده کاربرد دارد.

این ماژول از یک حسگر گاز با محفظه فلزی مشبک و یک برد الکترونیکی مجهز به مدار مقایسه‌گر تشکیل شده است. وجود خروجی‌های آنالوگ و دیجیتال، امکان استفاده از آن را در پروژه‌های مبتنی بر آردوینو، میکروکنترلرها و سیستم‌های پایش محیطی فراهم می‌کند.

پتانسیومتر آبی‌رنگ روی برد برای تنظیم آستانه خروجی دیجیتال استفاده می‌شود. بنابراین می‌توان ماژول را طوری تنظیم کرد که هنگام تغییر سیگنال حسگر از مقدار تعیین‌شده، وضعیت خروجی دیجیتال تغییر کند.

نحوه عملکرد سنسور MQ-135

حسگر MQ-135 از فناوری نیمه‌رسانای اکسید فلزی استفاده می‌کند. با تغییر ترکیب گازهای اطراف حسگر، مقاومت الکتریکی لایه حساس آن تغییر می‌کند و مدار الکترونیکی این تغییر را به سیگنالی قابل بررسی تبدیل می‌کند.

خروجی آنالوگ ماژول، تغییرات سیگنال حسگر را در اختیار میکروکنترلر قرار می‌دهد. در مقابل، خروجی دیجیتال با استفاده از مدار مقایسه‌گر و آستانه تنظیم‌شده، وضعیت تشخیص را به شکل صفر یا یک منطقی ارائه می‌کند.

برای دستیابی به نتایج قابل‌اعتماد، این سنسور به زمان گرم‌شدن و آماده‌سازی اولیه نیاز دارد. همچنین پاسخ آن به دما، رطوبت و ترکیب گازهای محیط وابسته است؛ بنابراین برای اندازه‌گیری دقیق غلظت یک گاز خاص باید کالیبراسیون و شرایط اندازه‌گیری مناسب در نظر گرفته شود.

ویژگی‌های کلیدی

• مناسب برای بررسی نسبی کیفیت هوا و تشخیص تغییرات برخی آلاینده‌ها
• حساس به گازهایی مانند آمونیاک، بخارات الکل، بنزن، دود و اکسیدهای نیتروژن
• دارای خروجی آنالوگ AO برای بررسی تغییرات سیگنال حسگر
• دارای خروجی دیجیتال DO برای تشخیص عبور سیگنال از آستانه تعیین‌شده
• مجهز به پتانسیومتر تنظیم آستانه خروجی دیجیتال
• دارای مدار مقایسه‌گر روی برد
• مناسب برای اتصال به آردوینو و سایر میکروکنترلرهای سازگار
• قابل استفاده در پروژه‌های پایش محیطی و اینترنت اشیا
• دارای چهار پایه اصلی VCC، GND، AO و DO
• مناسب برای ساخت نمونه‌های اولیه سیستم‌های هشدار و پایش کیفیت هوا

مشخصات فنی ماژول MQ-135

• مدل سنسور: MQ-135
• نوع سنسور: سنسور گاز و کیفیت هوا
• فناوری حسگر: نیمه‌رسانای اکسید فلزی (MOS)
• ولتاژ تغذیه رایج ماژول: 5 ولت DC
• نوع خروجی: آنالوگ و دیجیتال
• خروجی آنالوگ: AO
• خروجی دیجیتال: DO
• تنظیم حساسیت خروجی دیجیتال: پتانسیومتر روی برد
• مدار مقایسه‌گر: معمولاً LM393 یا مدار مشابه، بسته به نسخه برد
• گازهای قابل تشخیص: برخی گازها و بخارات از جمله آمونیاک، الکل، بنزن و اکسیدهای نیتروژن
• نوع اتصال: پایه‌های هدر چهارپین
• کاربردهای متداول: پایش نسبی کیفیت هوا و پروژه‌های تشخیص گاز

توجه: محدوده تشخیص، حساسیت و رفتار خروجی به نوع گاز، کالیبراسیون، شرایط محیط و نسخه ماژول وابسته است. خروجی این برد به‌تنهایی مقدار دقیق و قابل اتکای غلظت همه گازها را بر حسب ppm ارائه نمی‌دهد.

معرفی پایه‌های اتصال MQ-135

• VCC: اتصال به منبع تغذیه مناسب؛ در نسخه‌های متداول ماژول معمولاً 5 ولت DC.
• GND: اتصال به زمین مدار.
• AO: خروجی آنالوگ برای خواندن تغییرات سیگنال با ورودی آنالوگ میکروکنترلر.
• DO: خروجی دیجیتال برای تشخیص عبور سیگنال از آستانه تنظیم‌شده.

برای مشاهده تغییرات نسبی سیگنال حسگر، خروجی AO انتخاب مناسبی است. اگر هدف فقط تشخیص عبور از یک آستانه باشد، می‌توان از خروجی DO استفاده کرد و مقدار آستانه را با پتانسیومتر روی برد تنظیم نمود.

کاربردهای ماژول سنسور گاز MQ-135

• ساخت سیستم پایش نسبی کیفیت هوای محیط
• تشخیص تغییرات غلظت برخی گازها و بخارات
• ساخت پروژه‌های آموزشی تشخیص گاز با آردوینو
• راه‌اندازی هشداردهنده‌های آزمایشی آلودگی هوا
• پایش شرایط هوای اتاق‌ها و محیط‌های داخلی در پروژه‌های غیرحساس
• استفاده در پروژه‌های اینترنت اشیا (IoT)
• نمایش تغییرات سیگنال حسگر روی LCD یا نمایشگرهای دیگر
• ثبت داده‌های محیطی توسط میکروکنترلر
• ساخت نمونه‌های اولیه سیستم‌های هوشمند پایش محیط
• آموزش کار با سنسورهای گاز، ورودی آنالوگ و مدارهای مقایسه‌گر

مزایای ماژول MQ-135

تشخیص چند نوع گاز: این سنسور به طیفی از گازها و بخارات حساس است و می‌تواند برای بررسی تغییرات کلی ترکیب هوای محیط استفاده شود.

خروجی آنالوگ و دیجیتال: وجود دو نوع خروجی، امکان بررسی تغییرات سیگنال یا استفاده از آستانه تشخیص را در اختیار طراح قرار می‌دهد.

تنظیم آستانه: پتانسیومتر روی برد امکان تنظیم نقطه تغییر وضعیت خروجی دیجیتال را فراهم می‌کند.

قابلیت اتصال به میکروکنترلر: این ماژول در پروژه‌های مبتنی بر آردوینو و دیگر بردهای توسعه قابل استفاده است؛ البته باید محدوده ولتاژ ورودی برد مقصد بررسی شود.

مناسب برای نمونه‌سازی: ساختار آماده ماژول، راه‌اندازی اولیه و آزمایش ایده‌های مرتبط با پایش کیفیت هوا را آسان می‌کند.

نکات مهم در استفاده از MQ-135

• زمان گرم‌شدن: حسگر برای رسیدن به شرایط کاری پایدار به زمان گرم‌شدن نیاز دارد. برای استفاده دقیق‌تر، دستورالعمل دیتاشیت و زمان آماده‌سازی اولیه را رعایت کنید.
• مصرف جریان: المنت گرم‌کن داخلی جریان قابل‌توجهی مصرف می‌کند؛ بنابراین منبع تغذیه 5 ولت باید توان تأمین جریان موردنیاز را داشته باشد.
• گرم‌شدن بدنه: گرم‌شدن بخش فلزی حسگر هنگام کار طبیعی است. از تماس مستقیم با آن و قرار دادن ماژول در کنار مواد حساس به گرما خودداری کنید.
• سازگاری سطح ولتاژ: خروجی آنالوگ و دیجیتال بعضی نسخه‌های ماژول می‌تواند تا نزدیکی ولتاژ تغذیه بالا برود. هنگام اتصال به ESP8266، ESP32 یا بردهای 3.3 ولتی، ولتاژ خروجی را بررسی کرده و در صورت نیاز از تقسیم مقاومتی یا مبدل سطح ولتاژ استفاده کنید.
• کالیبراسیون: برای تخمین غلظت گاز، باید حسگر با گاز مرجع و شرایط مشخص کالیبره شود. تنظیم پتانسیومتر به‌تنهایی کالیبراسیون دقیق محسوب نمی‌شود.
• تأثیر محیط: دما، رطوبت و وجود گازهای مختلف می‌توانند بر پاسخ حسگر تأثیر بگذارند.
• محدودیت ایمنی: این ماژول جایگزین آشکارسازهای استاندارد و تأییدشده گازهای سمی، قابل‌اشتعال یا هشداردهنده‌های ایمنی نیست. برای حفاظت از جان و اموال، از تجهیزات ایمنی معتبر استفاده کنید.

جمع‌بندی

ماژول سنسور گاز MQ-135 ابزاری کاربردی برای پروژه‌های آموزشی، بررسی نسبی کیفیت هوا و تشخیص تغییرات برخی گازها و بخارات است. خروجی آنالوگ، خروجی دیجیتال و پتانسیومتر تنظیم آستانه، امکان استفاده از آن را در انواع مدارهای آزمایشی و پروژه‌های مبتنی بر میکروکنترلر فراهم می‌کنند.

اگر قصد ساخت سیستم پایش محیطی یا پروژه تشخیص گاز با آردوینو را دارید، MQ-135 می‌تواند گزینه مناسبی برای شروع باشد. با این حال، برای اندازه‌گیری دقیق غلظت یک گاز مشخص یا کاربردهای ایمنی، باید از حسگر مناسب همان گاز و روش کالیبراسیون معتبر استفاده کنید.