Raspberry Pi Cảm Biến Khí Gas MQ2
Hướng dẫn này sẽ chỉ bạn cách sử dụng Raspberry Pi và cảm biến khí gas MQ2 để đánh giá chất lượng không khí bằng cách đo nồng độ các khí như LPG, khói, cồn, propane, hydrogen, methane và carbon monoxide. Cụ thể, chúng ta sẽ học:
- Cách kết nối cảm biến khí gas MQ2 với Raspberry Pi
- Cách lập trình Raspberry Pi để đọc giá trị từ cảm biến khí gas MQ2
Linh Kiện Cần Thiết
| 1 | × | Raspberry Pi 5 | ||
| 1 | × | MQ2 Gas Sensor | ||
| 1 | × | dây jumper | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Screw Terminal Block Shield for Raspberry Pi | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Raspberry Pi Prototyping Base Plate & Breadboard Kit | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) HDMI Touch Screen Monitor for Raspberry Pi |
Or you can buy the following kits:
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (30 sensors/displays) | ||
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays) |
Về Cảm Biến Khí Gas MQ2
Cảm biến khí gas MQ2 có khả năng phát hiện sự hiện diện của nhiều loại khí như LPG, khói, cồn, propane, hydrogen, methane và carbon monoxide trong môi trường xung quanh. Nó cung cấp hai tùy chọn đầu ra: một chân đầu ra digital và một chân đầu ra analog.
Điều quan trọng cần lưu ý là cảm biến khí gas MQ2 không cung cấp thông tin về từng loại khí riêng biệt. Thay vào đó, nó cung cấp thông tin về sự kết hợp của các khí hoặc sự hiện diện của khí nói chung.
Bằng cách sử dụng cảm biến MQ2, chúng ta có thể xác định liệu có rò rỉ khí gas hay chất lượng không khí có kém không. Thông tin này rất có giá trị trong việc giúp chúng ta thực hiện các hành động thích hợp để đảm bảo an toàn, chẳng hạn như kích hoạt chuông báo hoặc bật hệ thống thông gió.
Sơ Đồ Chân
Cảm biến khí gas MQ2 có bốn chân phục vụ các mục đích khác nhau:
- Chân VCC: Chân này cần được kết nối với nguồn điện 5V (VCC).
- Chân GND: Chân này cần được kết nối với đất (0V) để mạch hoạt động đúng cách.
- Chân DO: Đây là chân đầu ra digital báo hiệu sự hiện diện của khí gas dễ cháy. Khi nồng độ khí gas được phát hiện, chân được đặt ở mức LOW. Ngược lại, nếu không phát hiện khí gas nào, chân được đặt ở mức HIGH. Ngưỡng phát hiện nồng độ khí gas có thể được điều chỉnh bằng biến trở tích hợp.
- Chân AO: Đây là chân đầu ra analog tạo ra điện áp tỷ lệ với nồng độ khí gas. Khi nồng độ khí gas tăng, điện áp trên chân này cũng tăng. Tương tự, khi nồng độ khí gas giảm, điện áp cũng giảm tương ứng.
Tóm lại, các chân VCC và GND cung cấp nguồn điện và nối đất, trong khi chân DO đưa ra chỉ báo digital về sự hiện diện của khí gas, và chân AO tạo ra điện áp analog tương ứng với nồng độ khí gas.
Ngoài ra, cảm biến khí gas MQ2 được trang bị hai đèn LED báo hiệu:
- Đèn LED báo PWR: Đèn LED này hoạt động như đèn báo nguồn, sáng lên để cho thấy cảm biến đang được cấp nguồn.
- Đèn LED báo DO: Đèn LED này được kết nối với chân DO và cung cấp chỉ báo trực quan về nồng độ khí gas. Khi nồng độ khí gas được phát hiện và chân DO được đặt ở mức LOW, đèn LED báo DO sẽ sáng. Ngược lại, nếu không phát hiện nồng độ khí gas và chân DO được đặt ở mức HIGH, đèn LED báo DO sẽ tắt.
Cách Thức Hoạt Động
Về chân DO:
- Module MQ2 bao gồm một biến trở tích hợp cho phép bạn điều chỉnh độ nhạy hoặc ngưỡng phát hiện nồng độ khí gas.
- Khi nồng độ khí gas trong môi trường xung quanh vượt quá giá trị ngưỡng đã đặt, chân đầu ra của cảm biến trở thành LOW, và đèn LED DO sáng lên.
- Ngược lại, khi nồng độ khí gas trong môi trường xung quanh thấp hơn giá trị ngưỡng, chân đầu ra của cảm biến trở thành HIGH, và đèn LED DO tắt.
Về chân AO:
- Khi nồng độ khí gas tăng, điện áp trên chân AO cũng tăng tỷ lệ thuận.
- Ngược lại, khi nồng độ khí gas giảm, điện áp trên chân AO giảm tương ứng.
Điều quan trọng cần lưu ý là biến trở không ảnh hưởng đến giá trị quan sát được trên chân AO.
Quá Trình Khởi Động Cảm Biến MQ2
Cảm biến khí gas MQ2 yêu cầu một quá trình khởi động trước khi có thể được sử dụng hiệu quả. Dưới đây là các chi tiết:
- Nếu cảm biến đã được bảo quản trong thời gian dài (khoảng một tháng trở lên) và bạn đang sử dụng nó lần đầu tiên, nó cần được khởi động trong 24-48 giờ. Thời gian khởi động kéo dài này đảm bảo các số đọc chính xác.
- Tuy nhiên, nếu cảm biến đã được sử dụng gần đây, nó sẽ chỉ mất khoảng 5-10 phút để đạt đến trạng thái khởi động hoàn toàn. Trong thời gian khởi động này, cảm biến ban đầu có thể cung cấp các số đọc cao, nhưng chúng sẽ giảm dần cho đến khi cảm biến ổn định.
Để khởi động cảm biến MQ2, chỉ cần kết nối các chân VCC và GND của nó với nguồn cấp điện hoặc kết nối chúng với các chân VCC và GND của Raspberry Pi. Sau đó, để cảm biến ở trạng thái kết nối này trong khoảng thời gian yêu cầu.
Sơ Đồ Kết Nối
Vì module cảm biến khí gas MQ2 có hai đầu ra, bạn có thể chọn sử dụng một hoặc cả hai, tùy thuộc vào nhu cầu của bạn.
- Sơ đồ kết nối giữa Raspberry Pi và cảm biến khí gas MQ2 khi chỉ sử dụng DO.
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
LƯU Ý RẰNG:
- Raspberry Pi không có chân đầu vào analog, vì vậy bạn có thể để nó không kết nối. Nếu bạn muốn đọc giá trị ADC từ module, bạn cần sử dụng một module ADC bên ngoài, bạn có thể xem chi tiết tại Cách sử dụng Raspberry Pi với module ADC
Code Raspberry Pi - Đọc Giá Trị Từ Chân DO
Các Bước Nhanh
- Đảm bảo bạn đã cài đặt Raspbian hoặc bất kỳ hệ điều hành tương thích Raspberry Pi nào khác trên Pi của bạn.
- Đảm bảo Raspberry Pi của bạn được kết nối với cùng mạng cục bộ với PC của bạn.
- Đảm bảo Raspberry Pi của bạn được kết nối internet nếu bạn cần cài đặt một số thư viện.
- Nếu đây là lần đầu tiên bạn sử dụng Raspberry Pi, hãy xem Raspberry Pi - Cài Đặt Phần Mềm
- Kết nối PC của bạn với Raspberry Pi qua SSH bằng SSH client tích hợp trên Linux và macOS hoặc PuTTY trên Windows. Xem cách kết nối PC với Raspberry Pi qua SSH.
- Đảm bảo bạn đã cài đặt thư viện RPi.GPIO. Nếu chưa, hãy cài đặt nó bằng lệnh sau:
- Tạo tệp script Python gas_sensor.py và thêm đoạn code sau:
- Lưu tệp và chạy script Python bằng cách thực hiện lệnh sau trong terminal:
- Đặt cảm biến khí gas MQ2 gần khói/khí gas mà bạn muốn phát hiện
- Xem kết quả trên Terminal.
Script chạy trong vòng lặp vô hạn liên tục cho đến khi bạn nhấn Ctrl + C trong terminal.
Xin lưu ý rằng nếu bạn nhận thấy trạng thái LED luôn sáng hoặc tắt, bạn có thể điều chỉnh biến trở để tinh chỉnh độ nhạy của cảm biến.
Code Raspberry Pi - Đọc Giá Trị Từ Chân AO
Để đọc giá trị từ chân AO, bạn cần sử dụng Module ADC ADS1115 vì Raspberry Pi không có chân ADC nào. Xem cách sử dụng Module ADC ADS1115 với Raspberry Pi
Video Tutorial
Việc sản xuất video tốn rất nhiều thời gian. Nếu video hướng dẫn hữu ích cho việc học của bạn, hãy đăng ký kênh YouTube để ủng hộ. Nếu nhu cầu đủ cao, chúng tôi sẽ cố gắng làm thêm nhiều video.