אלקטרוניקה ומחשבים – יצחק, ברקת ושוהם כהן אתר מגמת אלקטרוניקה ומחשבים
חיישן זיהום אוויר – MQ135
תוכן עניינים
מדריך מפורט לשימוש בחיישן זיהוי זיהום אוויר מדגם MQ135 המחובר למיקרו-בקר ארדואינו אונו, במדריך שלפניכם ניתן למצוא פירוט בשפה פשוטה:
1. מהו?
2. עיקרון פעולה.
3. כיצד לחבר לארדואינו אונו.
4. קודי הפעלה לדוגמא.
הפוסט מומלץ לכל תלמיד, סטודנט, מורה או מרצה בתחום ה- Arduino ובתחום הנחיית הפרויקטים.
הקדמה:
MQ135 הוא חיישן גז אלקטרוכימי המשמש לזיהוי ומדידת ריכוזי גזים שונים באוויר. הוא רגיש במיוחד לגזים כמו אמוניה (NH3), נוקס (NOx), אלכוהול, בנזן, פחמן דו חמצני (CO2) ועשן. החיישן מבוסס על מוליך תחמוצת מתכת (Metal Oxide Semiconductor – MOS) המשנה את המוליכות שלו בנוכחות גזים מסוימים.
החיישן מצוין ליישומים כגון ניטור איכות אוויר בבתים, משרדים, מעבדות ומפעלים. הוא גם שימושי בגילוי דליפות גז ומעקב אחר זיהום אוויר. החיישן קל לשימוש ולשילוב במערכות מיקרו-בקר ובקרה כמו Arduino.
תמונת החיישן MQ135
מפרט טכני:
☸ מק"ט: MQ135
☸ סוג חיישן: חיישן גז אלקטרוכימי מבוסס תחמוצת מתכת (MOS)
☸ גזים ניתנים לזיהוי: אמוניה, נוקס, אלכוהול, בנזן, פחמן דו חמצני, עשן ועוד
☸ ממדים: 32mm x 22mm x 24mm
☸ משקל: 8 גרם
☸ מתח עבודה: 5V DC (±0.1)
☸ זרם עבודה: 160mA (Max)
☸ צריכת הספק: 800mW
☸ טמפרטורת עבודה: 10°C- עד 50°C
☸ זמן חימום: לא פחות מ-48 שעות
☸ רגישות: Rs(באוויר)/Rs(1000ppm NH3)≥5
☸ טווח מדידה: 10ppm-1000ppm NH3, 10ppm-300ppm בנזן
☸ התנגדות חיישן: 30KΩ-200KΩ (in 100ppm NH3)
☸ זמן תגובה: ≤10 שניות
☸ זמן התאוששות: ≤30 שניות
חשוב לשים לב!
☸ הרגישות של החיישן עשויה להשתנות בהתאם לסוג הגז ולתנאי הסביבה.
☸ ההתנגדות של החיישן תרד ככל שריכוז הגזים המזהמים עולה.
☸ יש לבצע כיול של החיישן לפי הגז הרצוי והסביבה בה הוא פועל.
☸ זמן חימום של 48 שעות לפחות נדרש לפני שימוש, להשגת יציבות אופטימלית.
☸ החיישן זקוק לזרימת אוויר חופשית סביבו לפעולה תקינה – יש להרחיק מכסים או חסמים.
עקרון פעולה:
חיישן MQ135 פועל על עיקרון של זיהוי גזים מזהמים באוויר. המודול מורכב משלושה חלקים עיקריים:
1. יחידת החישה: שכבת תחמוצת מתכת מוליכה למחצה (בדרך כלל תחמוצת בדיל מעורבבת עם חומרים נוספים) הרגישה לגזים מזהמים.
2. אלמנט חימום: מחמם את יחידת החישה לטמפרטורת עבודה אופטימלית.
3. מעגל מדידה: מודד את השינוי בהתנגדות החשמלית של יחידת החישה.
כאשר גזים מזהמים באים במגע עם יחידת החישה, הם גורמים לשינוי בהתנגדות החשמלית שלה. השינוי בהתנגדות מתורגם לשינוי במתח החשמלי, אשר נמדד על ידי מעגל המדידה.
האלמנט החימום משמש לחימום יחידת החישה לטמפרטורה אופטימלית (בדרך כלל סביב 200 מעלות, אך זה תלוי בדגם הספציפי). זה חיוני לפעולה תקינה של החיישן, כיוון שהוא:
1. מגביר את הרגישות של יחידת החישה לגזים מזהמים.
2. מזרז את התגובה הכימית בין הגזים ליחידת החישה.
חשוב לציין שהחיישן דורש זמן חימום (בדרך כלל 24-48 שעות בשימוש הראשון, ואחר כך כ-1-2 דקות בכל הפעלה) כדי להגיע לביצועים אופטימליים.
גזים הניתנים לזיהוי
מסוגל לזהות ולמדוד מגוון רחב של גזים, ביניהם:
☸ אמוניה (NH3)
☸ נוקס (NOx)
☸ אלכוהול / אתנול (C2H5OH)
☸ בנזן (C6H6)
☸ פחמן דו חמצני (CO2)
☸ עשן
☸ גזי VOC (תרכובות אורגניות נדיפות)
☸ סולפיד מימן (H2S)
יש לציין שרגישות החיישן ומאפייני התגובה שלו שונים לכל אחד מהגזים הללו.
רעיונות לפרויקטים:
1. תחנת ניטור איכות אוויר הכוללת חיישן MQ135 ומספר חיישני גז אחרים, עם תצוגת LCD ויכולת שליחת התראות.
2. מערכת בקרת איוורור חכמה עם חיישן MQ135 המפעילה מאווררים או פותחת חלונות כאשר ריכוז הגזים עולה מעל סף מסוים.
3. מכשיר נייד לבדיקת איכות אוויר ורמות זיהום המבוסס על חיישן MQ135, עם יכולת תקשורת אלחוטית לסמארטפון.
4. גלאי עשן ואש אוטונומי המשתמש בחיישן MQ135 וחיישנים נוספים כמו חיישן טמפרטורה וחיישן אור.
5. רובוט גילוי דליפות גז עם חיישן MQ135 המסוגל למפות אזורים עם ריכוז גבוה של גזים מסוכנים ולשדר אזהרות.
קריאת נתונים בצורה דיגיטלית
ארדואינו אונו | חיישן זיהום אוויר- MQ135 |
VCC | VCC |
GND | GND |
8 | DOUT |
הפין הדיגיטלי (DOUT) מתחלף בין HIGH ו-LOW כאשר ריכוז הגז עובר סף מסוים.
את הסף ניתן לכוונן באמצעות הפוטנציומטר שעל החיישן.
קוד לדוגמה:
void setup()
{
pinMode(2, INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
int sensorValue = digitalRead(2);
if(sensorValue == HIGH)
{
Serial.println("Threshold exceeded!");
}
delay(500);
}
קריאת נתונים בצורה אנלוגית
ארדואינו אונו | חיישן זיהום אוויר- MQ135 |
VCC | VCC |
GND | GND |
A0 | AOUT |
הפין האנלוגי (AOUT) מחזיר ערך בין 0-1023 המייצג את ריכוז הגז.
קוד לדוגמה:
void setup()
{
pinMode(A0, INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
float sensorValue = analogRead(A0);
Serial.print("Sensor value: ");
Serial.println(sensorValue);
delay(500);
}
איכות אוויר | ערך אנלוגי (PPM) |
מצוין | 10-200 |
טוב | 200-400 |
בנינו | 400-600 |
גרוע | 600-800 |
מזהם מאוד | 800-1000 |
סיכום
חיישן MQ135 הוא חיישן גז אלקטרוכימי רב-תכליתי המסוגל לזהות ולמדוד ריכוזים של מגוון גזים, כולל אמוניה, נוקס, אלכוהול, בנזן, פחמן דו חמצני ועשן.
החיישן מבוסס על טכנולוגיית תחמוצת מתכת (MOS) ומשנה את המוליכות החשמלית שלו בהתאם לריכוז הגזים בסביבתו.
חיישן MQ135 מצוין ליישומים כגון ניטור איכות אוויר בבתים, משרדים ומפעלים, גילוי דליפות גז, ובקרת מערכות אוורור. הוא קל לשימוש ולשילוב עם פלטפורמות כמו Arduino, עם מוצא אנלוגי (AOUT) המספק קריאות רציפות של ריכוז הגז, ומוצא דיגיטלי (DOUT) שיכול לשמש להפעלת אזעקות או מערכות בקרה כאשר ריכוז הגז עובר סף מסוים.
החיישן פועל במתח 5V ומצריך זמן חימום של 48 שעות לפחות להשגת יציבות אופטימלית. הוא בעל טווח מדידה רחב, עם רגישות גבוהה במיוחד לאמוניה (10-1000ppm) ובנזן (10-300ppm). תגובת החיישן מהירה (פחות מ-10 שניות), עם זמן התאוששות קצר (פחות מ-30 שניות).
לסיכום, חיישן MQ135 הוא פתרון יעיל ואמין לגילוי גזים ולניטור איכות אוויר במגוון סביבות ויישומים. תכונותיו הרב-תכליתיות והתאמתו לפלטפורמות נפוצות הופכות אותו לבחירה פופולרית בקרב מפתחים וחובבים כאחד.
