マイコンボードで一酸化炭素検知センサーを使ってみる

以前CO2（二酸化炭素）濃度をやってみました。今回はCO（一酸化炭素）です。

安価で反応のいいセンサーとしてMQ-7 がよく使われているようです。

Output の違い

具体的な数値が知りたい場合 : AO（Analog-Out）
設定閾値を超えたら1を出力する、という使い方をしたい場合 : DO (Digital-Out)

マイコンボードは２種類でやってみます。

Arduino

Pico

Arduino Uno で一酸化炭素（CO）濃度を測ってみる

濃度を測定する場合、AO (Analog Out) 端子を使います。

この場合、Analog – Digital コンバーターが必要ですが、Arudino Uno ならライブラリーで対応できます。

取得したアナログデータをppm単位に変換します。

まずは、Arduino に接続（実際に使ったのはUno の互換機でしたが無問題でした）。

ライブラリは以下からダウンロードしておきます。

ダウンロードしたファイルは解凍後、改名

MQ7-Library-master -> MQ7

以下のフォルダーへコピー。

Windowsの場合

C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries\MQ7

ラズパイの場合（ユーザー名がpiの場合）

/home/pi/Arduino/libraries/MQ7

新規にスケッチを作成してライブラリをインクルードします。

こんな感じです。

センサーから得たアナログ値をppmに変換するコード

#include "MQ7.h"

const int AOUTpin=0;//the AOUT pin of the CO sensor goes into analog pin A0 of the arduino
const int DOUTpin=8;//the DOUT pin of the CO sensor goes into digital pin D8 of the arduino

//初期化
MQ7 mq7(A0, 5.0);

void setup() {
  Serial.begin(115200);             // シリアル通信の準備をする
  while (!Serial);                  // 準備が終わるのを待つ
  pinMode(DOUTpin, INPUT);//sets the pin as an input to the arduino
}

void loop() {
  Serial.print(mq7.getPPM());
  Serial.println("");
  delay(1000); // 1秒毎に更新
}

#include "MQ7.h"

const int AOUTpin=0;//the AOUT pin of the CO sensor goes into analog pin A0 of the arduino

const int DOUTpin=8;//the DOUT pin of the CO sensor goes into digital pin D8 of the arduino

//初期化

MQ7 mq7(A0, 5.0);

void setup() {

Serial.begin(115200); // シリアル通信の準備をする

while (!Serial); // 準備が終わるのを待つ

pinMode(DOUTpin, INPUT);//sets the pin as an input to the arduino

}

void loop() {

Serial.print(mq7.getPPM());

Serial.println("");

delay(1000); // 1秒毎に更新

}

転送速度を115200に合わせてシリアルモニタやシリアルプロッタで表示確認してみます。

この２つは共存できませんので、どちらか一方で表示します。

シリアルプロッタを開いてみます。

シリアルモニタで見てみます。

Pico

結線

DO (Digital-Out) はとりあえずGP22に繋いでいますが、これを使用する場合はアナログ以外のピンならどこでもいいそうです。

Thonny IDE を使用してPython でコードを記述

コード

from machine import ADC, Pin, I2C
from ssd1306 import SSD1306_I2C
from time import sleep

adc = ADC(Pin(26))

def get_gas_level(voltage):
    if voltage < 1.0:
        return "Safe(Low)"
    elif 1.0 <= voltage < 2.5:
        return "Moderate"
    else:
        return "High(Warning!)"
    
    
while True:   
    gas_value = adc.read_u16()
    voltage = gas_value * 3.3 / 65535
    gas_level = get_gas_level(voltage)
    
    print(f"Gas Sensor Value: {gas_value}, Voltage: {voltage:.2f}V, Level: {gas_level}")
    
    sleep(1)

from machine import ADC, Pin, I2C

from ssd1306 import SSD1306_I2C

from time import sleep

adc = ADC(Pin(26))

def get_gas_level(voltage):

if voltage < 1.0:

return "Safe(Low)"

elif 1.0 <= voltage < 2.5:

return "Moderate"

else:

return "High(Warning!)"

while True:

gas_value = adc.read_u16()

voltage = gas_value * 3.3 / 65535

gas_level = get_gas_level(voltage)

print(f"Gas Sensor Value: {gas_value}, Voltage: {voltage:.2f}V, Level: {gas_level}")

sleep(1)

こんな感じで出力されます。

出力結果を有機ディスプレイ（OLED）に表示してみます。

コード

from machine import ADC, Pin, I2C
from ssd1306 import SSD1306_I2C
from time import sleep

i2c = I2C(0, scl=Pin(1), sda=Pin(0))
# init OLED Display
oled = SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

# gas sensor
adc = ADC(Pin(26))

def get_gas_level(voltage):
    
    if voltage < 1.0:
        return "Safe(Low)"
    elif 1.0 <= voltage < 2.5:
        return "Moderate"
    else:
        return "High(Warning!)"

while True:
    
    gas_value = adc.read_u16()
    voltage = gas_value * 3.3 / 65535
    gas_level = get_gas_level(voltage)
    
    print(f"Gas Sensor Value: {gas_value}, Voltage: {voltage:.2f}V, Level: {gas_level}")
    
    # OLED Display
    oled.fill(0)
    oled.text("Gas Sensor Data", 0, 0)
    oled.text(f"Value: {gas_value}", 0, 15)
    oled.text(f"Voltage: {voltage:.2f}V", 0, 30)
    oled.text(f"Level: {gas_level}", 0, 45)
    oled.show()
    
    sleep(1)

from machine import ADC, Pin, I2C

from ssd1306 import SSD1306_I2C

from time import sleep

i2c = I2C(0, scl=Pin(1), sda=Pin(0))

# init OLED Display

oled = SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

# gas sensor

adc = ADC(Pin(26))

def get_gas_level(voltage):

if voltage < 1.0:

return "Safe(Low)"

elif 1.0 <= voltage < 2.5:

return "Moderate"

else:

return "High(Warning!)"

while True:

gas_value = adc.read_u16()

voltage = gas_value * 3.3 / 65535

gas_level = get_gas_level(voltage)

print(f"Gas Sensor Value: {gas_value}, Voltage: {voltage:.2f}V, Level: {gas_level}")

# OLED Display

oled.fill(0)

oled.text("Gas Sensor Data", 0, 0)

oled.text(f"Value: {gas_value}", 0, 15)

oled.text(f"Voltage: {voltage:.2f}V", 0, 30)

oled.text(f"Level: {gas_level}", 0, 45)

oled.show()

sleep(1)

Appendix

ラズパイZero で一酸化炭素を検知してみる

MQ-7 のDO（Digital Out）端子を使います。

DO から得られるものは「検出できた／できない」の２値で、結果はLEDの点滅（Lチカ）で示します。

こういう結線になります。

電源電圧は3.3Vでも5Vでもどちらでもいいようです。

【co.py】

import time, sys
import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(7, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

def action(pin):
    print ('** Carbon monoxide detected!! **')
    return

GPIO.add_event_detect(7, GPIO.RISING)
GPIO.add_event_callback(7, action)

try:
    while True:
        print ('Sensor Active')
        time.sleep(1.0)
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()
    sys.exit()

import time, sys

import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

GPIO.setup(7, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

def action(pin):

print ('** Carbon monoxide detected!! **')

return

GPIO.add_event_detect(7, GPIO.RISING)

GPIO.add_event_callback(7, action)

try:

while True:

print ('Sensor Active')

time.sleep(1.0)

except KeyboardInterrupt:

GPIO.cleanup()

sys.exit()

Appendix2

今回はMQ-7 を使いましたがMQ は以下のようなシリーズになっているそうです。

MQ-2: 可燃性ガス、煙
MQ-3: アルコール、エタノール
MQ-4: メタン
MQ-5: 液化石油ガス、天然ガス
MQ-6: 液化石油ガス
MQ-7: 一酸化炭素
MQ-8: 水素
MQ-9: 一酸化炭素、可燃性ガス
MQ-135: 空気の質（アンモニア、硫化物、ベンゼンなどの有害ガス）

FRONT

地図と画像のサイト

マイコンボードで一酸化炭素検知センサーを使ってみる

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