אלקטרוניקה ומחשבים – יצחק, ברקת ושוהם כהן אתר מגמת אלקטרוניקה ומחשבים
חיישן האוזון MQ-131: לגלות את הבלתי נראה
תוכן עניינים
- 1 חיישן האוזון MQ-131: לגלות את הבלתי נראה
מבוא: הכירו את האוזון – המגן והמזיק
דמיינו לרגע שיכולתם לראות את האוויר שאתם נושמים. לא רק לנשום אותו, אלא ממש לדעת מה יש בו. בין כל המולקולות שמרכיבות את האוויר שלנו, יש אחת מיוחדת במינה – האוזון (O3). מולקולה פשוטה יחסית, שלושה אטומי חמצן שחברו יחד, אבל עם סיפור מורכב ומרתק.
אוזון: המולקולה בעלת שתי הפנים
בדיוק כמו בסיפור על ד”ר ג’קיל ומיסטר הייד, לאוזון יש שתי פנים – אחת מגינה ואחת מזיקה, והכל תלוי במיקום:
באטמוספירה הגבוהה (שכבת האוזון):
– כאן האוזון הוא הגיבור שלנו! בגובה של 20-30 ק”מ מעל פני הקרקע
– הוא מגן עלינו מפני קרינת UV מסוכנת מהשמש
– בלעדיו, החיים כפי שאנחנו מכירים לא היו אפשריים
– זו הסיבה שהחור באוזון (שנוצר בעיקר בגלל שימוש ב-CFCs) מדאיג כל כך
בגובה הקרקע (אוזון טרופוספרי):
– כאן אותה מולקולה בדיוק הופכת למזהם מסוכן
– הוא חלק עיקרי ב”סמוג פוטוכימי” שמכסה ערם מזוהמות
– יכול לגרום לבעיות נשימה, גירוי בעיניים ונזק למערכת הנשימה
– נוצר בעיקר מתגובה בין מזהמים אחרים בנוכחות אור שמש
איפה פוגשים אוזון בחיי היומיום?
1. אחרי סופת ברקים: הריח הרענן אחרי סופה? זה אוזון! הברקים יוצרים אותו באופן טבעי.
2. במכונות צילום ומדפסות לייזר: לפעמים מרגישים ריח מיוחד ליד מכונות צילום – זה אוזון שנוצר בתהליך.
3. במטהרי אוויר: חלק ממטהרי האוויר משתמשים באוזון לחיטוי.
4. בבריכות שחייה: הריח החזק בבריכות מגיע בחלקו מתרכובות כלור, אבל לפעמים גם מאוזון המשמש לחיטוי.
איך זה עובד? הכימיה שמאחורי הקסם
במרכז החיישן שלנו נמצא חומר מיוחד – תחמוצת טונגסטן (WO3). זה לא סתם עוד חומר- זה החומר שהופך את החיישן שלנו ל”אף אלקטרוני” שמסוגל להריח אוזון. כשהחומר הזה פוגש אוזון, המוליכות החשמלית שלו משתנה – ככל שיש יותר אוזון, המוליכות יורדת.
הכנת החיישן לעבודה: דברים שחייבים לדעת
1.זמן חימום: החיישן צריך לפחות 48 שעות של הפעלה ראשונית.
2. מתח הפעלה: החיישן צריך שני מתחים:
– מתח חימום (VH): 5V בדיוק (עם סטייה של ±0.1V)
– מתח מעגל (VC): עד 24V DC
3. תנאי עבודה אופטימליים:
– טמפרטורה: בין 2°C ל 20°C
– לחות: בין 5% ל ± 55%
חיבור החיישן : שתי פלטפורמות, שתי דרכים
חיבור לארדואינו UNO:
חיבורים פיזיים:
לוח ארדואינו אונו | חיישן אוזון MQ131 |
5V | VCC |
GND | GND |
A0 | AOUT |
D2 | DOUT |
חיבור ל-ESP32:
חיבורים פיזיים:
ESP32 | חיישן אוזון MQ131 |
5V | VCC |
GND | GND |
GPIO 36 (ADC1_CH0) | AOUT |
GPIO 21 | DOUT |
הקוד: פשוט אבל חכם
קוד קריאה דיגיטלית:
const int DOUT_PIN = 2; // or GPIO21 in ESP32
int ozon;
void setup()
{
Serial.begin(115200);
pinMode(DOUT_PIN, INPUT);
}
void loop()
{
ozon = digitalRead(DOUT_PIN);
if (ozon == 1)
{
Serial.println("אזהרה: זוהה ריכוז אוזון גבוה!");
}
else
{
Serial.println("רמת האוזון תקינה");
}
delay(1000);
}
קוד קריאה אנלוגית ארדואינו אונו:
const int AOUT_PIN = A0;
int ozonLevel;
void setup()
{
Serial.begin(115200);
}
void loop()
{
ozonLevel = analogRead(AOUT_PIN);
Serial.print("רמת אוזון: ");
Serial.println(ozonLevel);
delay(1000);
}
קוד קריאה אנלוגית ESP32:
const int AOUT_PIN = 36; // GPIO36 (ADC1_CH0)
int ozonLevel;
void setup()
{
Serial.begin(115200);
analogReadResolution(12);
}
void loop()
{
ozonLevel = analogRead(AOUT_PIN);
Serial.print("רמת אוזון: ");
Serial.println(ozonLevel);
delay(1000);
}
פירוש הערכים: מתי להתחיל לדאוג?
ההבנה של הערכים שאנחנו מקבלים חשובה לא פחות מהמדידה עצמה. הערכים שלנו מבוססים על הנחיות של:
1. ארגון הבריאות העולמי (WHO) – הסטנדרט הגלובלי לאיכות אוויר
2. הסוכנות להגנת הסביבה האמריקאית (EPA) – קובעת תקנים מחמירים לאיכות אוויר
טבלת פירוש ערכים:
ערך אנלוגי (Arduino) | ערך אנלוגי (ESP32) | ריכוז אוזון (ppb) | רמת סיכון | משמעות |
0-200 | 0-800 | 0-50 | 🟢 בטוח | רמה תקינה, אין צורך בפעולה |
201-400 | 801-1600 | 51-100 | 🟡 מתון | רגישים עלולים להיפגע |
401-600 | 1601-2400 | 101-150 | 🟠 לא בריא לקבוצות רגישות | להימנע משהייה ממושכת |
601-800 | 2401-3200 | 151-200 | 🔴 לא בריא | להגביל פעילות בחוץ |
801+ | 3201+ | 200+ | ⛔ מסוכן | לשהות במקום סגור עם אוורור |
הערות חשובות:
1. הערכים האנלוגיים הם בקירוב ויש לכייל את החיישן לקבלת תוצאות מדויקות
2. לארדואינו רזולוציה של 10 ביט (0-1023) ולESP32 רזולוציה של 12 ביט (0-4095)
3. מומלץ לקחת ממוצע של מספר מדידות לקבלת תוצאה אמינה יותר
המלצות פעולה לפי רמות:
– 🟢 בטוח: שגרה רגילה
– 🟡 מתון: אנשים רגישים צריכים להגביל פעילות בחוץ
– 🟠 לא בריא לרגישים: ילדים, קשישים ואנשים עם בעיות נשימה צריכים להישאר בפנים
– 🔴 לא בריא: להימנע מפעילות בחוץ
– ⛔ מסוכן: להישאר בתוך מבנים
טיפים חשובים לשימוש מוצלח:
1. כיול החיישן:
– הפעילו למשך 48 שעות לפני השימוש הראשון
– כיילו באוויר נקי
– רשמו את הערכים ה”רגילים” שלכם
2. מיקום החיישן:
– הרחק ממקורות חום ישירים
– באזור עם זרימת אוויר טובה
– הרחק ממקורות לחות גבוהה
3. תחזוקה:
– נקו מאבק בעדינות
– בדקו חיבורים חשמליים באופן קבוע
– כיילו מחדש כל כמה חודשים
נקודת סיום… או בעצם רק ההתחלה?
הנה אנחנו בסוף המדריך, אבל זו בעצם רק ההתחלה של המסע שלכם. עם חיישן MQ-131, פתחתם צוהר לעולם שלם שרוב האנשים לא יכולים לראות – העולם הבלתי נראה של האוזון סביבנו. זה כמו לקבל חוש נוסף, היכולת “לראות” משהו שאחרים יכולים רק להריח.
בין אם אתם בונים מערכת ניטור ביתית, מפתחים פרויקט חינוכי, או פשוט סקרנים לדעת מה קורה באוויר סביבכם – הידע שרכשתם כאן הוא רק הבסיס. עכשיו הגיע הזמן לקחת את הכלים האלה ולהתחיל ליצור, לחקור ולגלות.
זכרו – כל פרויקט גדול מתחיל בצעד קטן. או במקרה שלנו, במולקולת אוזון אחת קטנה. אז קדימה, חברו את החיישן, העלו את הקוד, והתחילו לגלות את העולם הנסתר שתמיד היה שם, מחכה שתמדדו אותו.
