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
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.
Рис. 1. Схема устройства
Список литературы
- 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