У даній статті представлений датчик витоку газу на мікроконтролері ATtiny13, а в якості сенсора газу застосований MQ-4 фірми HANWEI ELETRONICS. Це напівпровідниковий датчик газу, з цілком привабливими характеристиками:

  • Напруга нагрівача: 5 В, ± 0.1 В пост. / Перем. струму
  • Робоча напруга: 3 … 15 В пост. струму
  • Час відгуку: менше 10 с
  • Споживана потужність: 750-800 мВт
  • Відносна чутливість: ≤ 0.6
  • Опір нагрівача: 33 Ом
  • Діапазон робочих температур: -10 … 50 ° С

Принцип роботи датчика виявлення газу заснований на властивості зміни провідності тонкоплівкового шару діоксиду олова
SnO2при контакті його з визначеним газом. Чутливість до різного родугазам досягається шляхом легування різних присадок в чутливийшар датчика. Сам чутливий елемент датчика складається зкерамічної мікротуби з покриттям Al2O3 і нанесеного на неї чутливого шару діоксиду олова. Усередині туби проходить нагрівальний елемент, який нагріває чутливий шар до температури при якій він починає реагувати на визначуваний газ. При попаданні газу в датчик відбувається абсорбція газу і в наслідок чого опір датчика падає.

Алгоритм роботи.

Після включення живлення моргає світлодіод протягом двох хвилин. Ці дві хвилини датчику потрібні що б він нагрівся і почав коректно працювати. Після цих двох хвилин вбудований в контролер компаратор порівнює напруга на прямому і інверсному входах і якщо напруга на прямому вході нижче напруги на інверсному (напруга з датчика) то мікроконтролер переходить в режим очікування. При цьому спалахує світлодіод і включається реле, тим самим сигналізуючи про роботу датчика. Якщо концентрація газу в приміщенні збільшується, то зменшується опір датчика, як наслідок зменшується напруга на інверсному вході компаратора і коли напруга на прямому вході перевищить напругу на інверсному мікроконтролер виходить з режиму очікування, при цьому починає блимати світлодіод і розмикаються вихідні контакти. У такому стані датчик пробуде ще дві хвилини. За закінчення двох хвилин, якщо концентрація газу зменшилася, то датчик знову перейде в режим очікування. В іншому випадку датчик буде перевіряти концентрацію газу кожні дві хвилини і якщо вона повернеться в задані межі датчик перейде в режим очікування.

Схема датчика наведена на малюнку 1.


Струм споживання датчика в цілому, в режимі очікування складає приблизно 160 мА, що багато для звичайних лінійних перетворювачів типу 7805, так як їм довелося б розсіювати потужність P = I * U = 0,16 * (12-5) = 1,12 W, а при такій потужності потрібно було б ставити радіатор, що збільшило б розмір плати. За цим застосований імпульсний стабілізатор на 5 В, на основі мікросхеми MC34063A.
При збірці плати потрібно впаяти всі деталі, крім сенсора газу MQ-4 і МК ATtiny13. Після цього потрібно змінним резистором R4 налаштувати напруга так, що б після дроселя L1 воно було одно 5В. Після чого потрібно впаяти сенсор газу і, якщо потрібно, заново виставити напругу після дроселя рівним 5 В. Тепер можна подати на датчик 12В (без підключеного МК) і почекавши 2 хвилини виставити змінним резистором R11 напруга на 5 ніжці МК, на пару десятком мілівольт меншим, ніж на ніжці 6 МК.
Сам МК краще не впаивать, а вставити в колодку, так як внутрішньосхемного програмування не передбачено. Після потрібно прошити МК і вставити в колодку. Для прошивання МК застосовувався USB програматор мікроконтролерів AVR / 89S сумісний з AVR910.
Якщо все зробити правильно, то схема відразу почне працювати.
Фото готового пристрою:

До деталей особливих вимог немає, хіба що раджу брати змінні резистори багатооборотні в герметичному корпусі, як на фото (сині). Сенсор газу можна брати практично будь-який, в тому числі і з серії MQ-x. Головне що б він вловлював потрібні гази.
Завдяки застосуванню в схемі мікроконтролера пристрій можна модернізувати під свої потреби, без значних змін схеми. Програма для мікроконтролера ATtiny13 написана мовою C, в компіляторі CodeVisionAVR C Compiler V2.03.4. Алгоритм не такий вже й складний, з цього думаю розберетесь. При прошивці МК потрібно прошити фьюз ось так: CKSEL0., 1 = 10, SUT0., 1 = 01, WDTON = 0. Файл друкованої плати теж додається, формат Sprint-Layout 5.0. Якщо є коментарі за кодом або схемі то пишіть.

Автор: Гулабян Гіоргі.

Зв’язок з автором: ggamaster@rambler.ru

Веб сайт автора: Немає даних

Прислав: Немає даних

Джерело: eldigi.ru

Доп матеріали, файли до пристрою (схемі):

вихідний код на С і проект для CodeVisionAVR

Друкована плата