ESP32 - Gassensor
Dieses Tutorial führt Sie durch den Prozess der Nutzung des ESP32 und des MQ2-Gassensors zur Bewertung der Luftqualität, indem die Konzentrationen verschiedener brennbarer Gase wie LPG, Rauch, Alkohol, Propan, Wasserstoff, Methan und Kohlenmonoxid untersucht werden. Wir werden die folgenden Aspekte im Detail behandeln:
- Aufbau der Verbindung zwischen dem Gassensor und dem ESP32
- Programmierung des ESP32, um Messwerte vom Gassensor abzurufen
Erforderliche Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables ESP32 Starter-Kit (ESP32 enthalten) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (30 Sensoren/Displays) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Über den MQ2-Gassensor
Der MQ2-Gassensor kann das Vorhandensein verschiedener Gase wie LPG, Rauch, Alkohol, Propan, Wasserstoff, Methan und Kohlenmonoxid in der Umgebung erkennen. Er bietet zwei Ausgabemöglichkeiten: einen digitalen Ausgangspin und einen analogen Ausgangspin.
Es ist wichtig zu beachten, dass der MQ-2-Gassensor keine spezifischen Informationen zu jedem einzelnen Gas liefert. Stattdessen informiert er uns über das Gasgemisch oder über das Vorhandensein von Gasen insgesamt.
Durch den Einsatz des MQ2-Sensors können wir feststellen, ob ein Gasleck vorliegt oder ob die Luftqualität schlecht ist. Diese Informationen ermöglichen es uns, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um unsere Sicherheit zu gewährleisten, wie das Aktivieren eines Alarms oder das Einschalten von Belüftungssystemen.
Pinbelegung
Der MQ-2-Gassensor besteht aus vier Pins mit spezifischen Funktionen:
- VCC-Pin: Dieser Pin muss mit VCC (5 V) verbunden werden.
- GND-Pin: Dieser Pin muss mit GND (0 V) verbunden werden.
- DO-Pin: Es handelt sich um einen digitalen Ausgangspin, der das Vorhandensein von brennbaren Gasen anzeigt. Wenn eine brennbare Gaskonzentration erkannt wird, gibt der Pin ein Niedrigpegel-Signal aus; andernfalls gibt er ein Hochpegel-Signal aus. Der Schwellenwert zur Erkennung der Gaskonzentration kann mithilfe eines eingebauten Potentiometers angepasst werden.
- AO-Pin: Es handelt sich um einen analogen Ausgangspin, der eine analoge Spannung erzeugt, die proportional zur Gaskonzentration ist. Wenn die Gaskonzentration steigt, steigt auch die Ausgangsspannung, und wenn die Gaskonzentration sinkt, sinkt auch die Ausgangsspannung.
Zusätzlich ist der MQ2-Gassensor mit zwei LED-Indikatoren ausgestattet:
- PWR-LED-Indikator: Diese LED dient als Leistungsanzeige und signalisiert, dass der Sensor mit Strom versorgt wird. Sie leuchtet, wenn der Sensor mit Strom versorgt wird und funktionsfähig ist.
- DO-LED-Indikator: Diese LED ist mit dem DO-Pin des Sensors verbunden. Sie liefert eine visuelle Darstellung der Gaskonzentration basierend auf dem vom DO-Pin empfangenen Wert. Wenn eine Gaskonzentration vorhanden ist und der DO-Pin auf LOW gesetzt ist, leuchtet der DO-LED-Indikator auf. Umgekehrt, wenn keine Gaskonzentration erkannt wird und der DO-Pin auf HIGH gesetzt ist, schaltet der DO-LED-Indikator aus.
Wie es funktioniert
Bezüglich des DO-Pins:
- Das MQ2-Modul verfügt über ein eingebautes Potentiometer, mit dem Sie die Empfindlichkeit bzw. den Schwellenwert für die Gaskonzentration einstellen können.
- Wenn die Gaskonzentration in der Umgebung den eingestellten Schwellenwert überschreitet, wird der Ausgangspin des Sensors auf LOW gesetzt, und die DO-LED leuchtet.
- Umgekehrt wird der Ausgangspin des Sensors auf HIGH gesetzt, und die DO-LED geht aus, falls die Gaskonzentration unter den eingestellten Schwellenwert fällt.
Bezüglich des AO-Pins:
- Wenn die Gaskonzentration zunimmt, erhöht sich auch die Spannung am AO-Pin proportional.
- Umgekehrt: Wenn die Gaskonzentration abnimmt, sinkt auch die Spannung am AO-Pin entsprechend.
Es ist wichtig zu beachten, dass das Einstellen des Potentiometers den Wert am AO-Pin nicht beeinflusst.
Das Aufwärmen des MQ-2-Sensors
Der MQ2-Gassensor benötigt eine Aufwärmzeit, bevor er effektiv verwendet werden kann. Hier sind die Details:
- Wenn der Sensor nach einer längeren Lagerung (etwa einen Monat oder länger) zum ersten Mal verwendet wird, ist es notwendig, ihn 24–48 Stunden lang aufzuwärmen. Diese verlängerte Aufwärmzeit gewährleistet einen genauen Betrieb.
- Wenn der Sensor kürzlich verwendet wurde, ist die Aufwärmzeit deutlich kürzer. Typischerweise dauert es nur 5–10 Minuten, bis sich der Sensor vollständig aufwärmt. Während dieser Aufwärmphase kann der Sensor zunächst hohe Messwerte liefern, doch diese Messwerte werden allmählich sinken, bis der Sensor sich stabilisiert.
Um den MQ-2-Sensor aufzuwärmen, verbinden Sie einfach seine VCC- und GND-Pins mit einer Stromversorgung oder verbinden Sie sie mit den VCC- und GND-Pins eines ESP32. Lassen Sie den Sensor in diesem Zustand für die erforderliche Aufwärmzeit verweilen.
Verdrahtungsdiagramm
Da das MQ-2-Gassensor-Modul zwei Ausgänge hat, können Sie je nach Bedarf einen oder beide verwenden.
- Wie man ESP32 und Gassensor mit Breadboard anschließt (über USB-Kabel mit Strom versorgt)
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Wenn Sie nicht wissen, wie Sie ESP32 und andere Komponenten mit Strom versorgen, finden Sie Anleitungen im folgenden Tutorial: Wie man ESP32 mit Strom versorgt.
- Wie man ESP32 und Gassensor über ein Breadboard anschließt (über den Vin-Pin mit Strom versorgt)
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
- Wie man ESP32 und Gassensor mit einem Schraubklemmen-Breakout-Board verbindet, das über ein USB-Kabel mit Strom versorgt wird.
- Wie man ESP32 und Gassensor mithilfe eines Schraubklemmen-Breakout-Boards anschließt (betrieben über den Vin-Pin)
ESP32-Code - Wert vom DO-Pin lesen
Schnelle Schritte
- Wenn Sie ESP32 zum ersten Mal verwenden, sehen Sie sich wie man die ESP32-Umgebung in der Arduino-IDE einrichtet an.
- Kopieren Sie den obigen Code und öffnen Sie ihn mit der Arduino IDE.
- Klicken Sie in der Arduino IDE auf die Hochladen-Schaltfläche, um den Code auf den ESP32 hochzuladen.
- Platzieren Sie den MQ2-Gassensor in der Nähe des Rauchs bzw. des Gases, das Sie erkennen möchten.
- Sie können das Ergebnis im Seriellen Monitor sehen.
Bitte beachten Sie, dass Sie das Potentiometer einstellen können, um die Empfindlichkeit des Sensors fein abzustimmen, falls Sie feststellen, dass der LED-Status ständig an ist oder aus bleibt.
ESP32-Code - Wert vom AO-Pin lesen
Schnelle Schritte
- Kopiere den obigen Code und öffne ihn mit der Arduino-IDE
- Klicke auf die Upload-Schaltfläche in der Arduino-IDE, um den Code auf den ESP32 hochzuladen.
- Platziere den MQ-2-Gassensor in der Nähe von Rauch bzw. Gas, das du erkennen möchtest.
- Sieh dir das Ergebnis im Serial Monitor an.
Aus Werten, die von DO oder AO gelesen werden, lässt sich die Luftqualität gemäß Ihrem Standard ableiten oder Sie lösen einen Alarm aus bzw. schalten Lüftungssysteme ein.
※ Notiz:
Dieses Tutorial verwendet die analogRead() Funktion, um Werte von einem ADC (Analog-Digital-Wandler) zu lesen, der an einen Gassensor angeschlossen ist. Der ESP32-ADC ist gut geeignet für Projekte, die keine hohe Genauigkeit benötigen. Allerdings sollten Sie beachten, dass für Projekte, die präzise Messungen erfordern:
- Der ESP32-ADC ist nicht perfekt genau und könnte eine Kalibrierung für korrekte Ergebnisse benötigen. Jedes ESP32-Board kann ein wenig unterschiedlich sein, daher müssen Sie den ADC für jedes einzelne Board kalibrieren.
- Die Kalibrierung kann schwierig sein, besonders für Anfänger, und liefert möglicherweise nicht immer die genauesten Ergebnisse.
Für Projekte, die eine hohe Präzision benötigen, ziehen Sie in Erwägung, einen externen ADC (z. B. ADS1115) mit dem ESP32 zu verwenden oder einen Arduino zu nutzen, der einen zuverlässigeren ADC hat. Wenn Sie den ESP32-ADC dennoch kalibrieren möchten, lesen Sie ESP32 ADC Calibration Driver
Video Tutorial
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