Устройство, сообщающее пользователю о высокой концентрации углекислого газа в воздухе

Авторы: Фадеев Семен Владимирович, Лацимирский Иван Федорович, Широков Валентин Владимирович (научные руководители)

.

Рубрика: Технические науки

Страницы: 127-128

Объём: 0,09

Опубликовано в: «Наука без границ» № 6 (23), июнь 2018

Скачать электронную версию журнала

Библиографическое описание: Фадеев С. В., Лацимирский И. Ф., Широков В. В. Устройство, сообщающее пользователю о высокой концентрации углекислого газа в воздухе // Наука без границ. 2018. № 6 (23). С. 127-128.

Аннотация: Разработано устройство, которое отслеживает концентрацию углекислого газа в воздухе, и, если она превышает нормальный уровень, устройство сообщает пользователю (звуковым и световым сигналом).

Обычно человек не замечает, что в комнате становится душно (то есть поднимается уровень концентрации СО2), и продолжает работать. Духота отрицательное воздействует на его самочувствие и работоспособность. Чтобы это предотвратить, создано устройство, которое будет сообщать пользователю, когда концентрация СО2 превысила норму и когда пора проветривать помещение.

Устройство основано на инфракрасном датчике углекислого газа MH-Z14A. Оно управляется микроконтроллером Arduino Micro. Помимо этого, в нем использованы барометр BMP180, сдвиговые регистры 74HC595, преобразователь уровня TXB0108, динамик. Датчик способен регистрировать концентрацию до 0,5 %.

Одна из функций устройства — это визуализация концентрации СО2. Для этого в устройстве есть две светодиодные шкалы: шкала абсолютной концентрация и ощущаемой. Наличие второй шкалы связано с тем, что с повышением температуры человек становится более восприимчивым к углекислому газу, а сигнализировать надо, основываясь на ощущаемой концентрации. Датчик показывает концентрацию так, если бы находился на уровне моря, а значит, нужно было пересчитывать концентрацию под давление в момент ее регистрации. Для получения давления и температуры в комнате использован барометр BMP180.

Звуковой сигнал воспроизводился с помощью динамика, а модулировался на Arduino при помощи встроенной команды.

Для калибровки устройства был написан логгер, который записывал данные с датчика на компьютер. Были собраны данные о концентрации в разных помещениях и в разное время. Потом на основании этих данных и собственных ощущений проводилась настройка устройства.

После калибровки вышло, что шкала абсолютного значения заполнялась по табл. 1.

Таблица 1

Шкала абсолютного значения концентрации СО2

Количество горящих светодиодов

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Максимальная концентрации СО2, ppm

400

550

740

990

1340

1800

2440

3300

4447

5000

Вторая шкала формировалась из первой: на каждые 4°С после 20°С добавлялся один сегмент шкалы.

Схема устройства представлена на рис. 1.

Схема устройства

Рис. 1. Схема устройства

Список литературы

  1. Zhengzhou Winsen Electronics Technology CO, Intelligent Infrared Carbon Dioxide Module (Model: MH-Z14A) User’s Manual V1.01. Available at: https://www.winsen-sensor.com/products/ndir-co2-sensor/mh-z14a.html.

 

Материал поступил в редакцию 10.06.2018
© Фадеев С. В., Лацимирский И. Ф., Широков В. В., 2018