راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام،

از اینکه ارائه پاسخ دیر شد، معذرت میخوام ....

مهندس در اول تاپیک یه عکس قرار دادید که ماژول سنسور رو توسط یه سیم چند متری به برد اصلی متصل میکنید .این سنسور رو چقدر میشه از برد اصلی دور کرد ؟ شما تا چقدر تست کردید ؟

نمیشه اپ امپ های TL271 و LM358 و قطعات مربوطه رو همراه سنسور روی یه برد کوچک پیاده کرد و خروجی تقویت شده سنسور رو مثلا 20 متر کابل کشی کرد به ADCمیکرو؟

اون عکس مربوط به برد تست بوده و در برد نهایی، TLC271 و سنسور بر روی یک برد بصورت break-out ساخته و مورد استفاده قرار گرفته ( تصویر زیر، اصولی اش هم همینه ) و با سیم مرغوب شیلدار تا حدود 6 متر هم بدون مشکل مورد استفاده قرار گرفت ( بیشتر از این مسافت هم فکر نکنم درست جواب بده، من تست نکردم! ) مابقی موارد هم باید بر روی برد اصلی و در کنار میکرو باشند ....

من در محیطی میخام از این نوع سنسور استفاده کنم که رطوبت زیر 90 درصد نیست .یعنی رنج رطوبت بین 90تا 100% هست .این سنسور در این رنج رطوبتی جوابگو هست ؟ و چقدر خطا میده

بنا به ادعای مستندات سنسور، رطوبت بر روی عملکرد این سنسور تاثیر قابل ملاحظه ای نداره ولی به نظر من، در صورت قرار گیری مداوم در این حد از رطوبت، در عمل عمر سنسور رو به شدت کاهش خواهد داد ....

این یعنی چی?

این ترجمه این قسمت هستش :

Figure 8 shows the change pattern of absolute EMF values when the sensor is placed into 1,000 and 2,000 ppm of CO2 for 10 minutes before being returned to normal air. The response time to 90% of the saturated level of ΔEMF (350ppmCO2-1000ppm/2000ppm CO2) is around 1.5 minutes while recovery to 90% of the base level is around 2.5 minutes.

ترجمه اش هم واضحه، کجاش رو متوجه نشدی؟

مهندس فکر میکنم تو شماتیکی که شما قرار دادید یه اشتباهی صورت گرفته و شایدم من اشتباه میکنم .

درست میگید، الان دیدم، یه اشتباه لپی بوده! درستش در تصویر فوق هست ( جای پین 1 با 4 و 3 با 2 عوض شده! )

PB3 به میکرو متصل میشه ؟ جریانش این قسمت چی هست ؟ باید چیکار کنیم
و کانکتور J2 BIS چی هست و به کجا متصل میشه ؟

بله، برای ست کردن خودکار آفست توسط میکرو هستش ( در صورتی که از ست کردن دستی استفاده نشه! )، در این حالت، میکرو به این پین PWM اعمال میکنه و مقدار آفست رو روی LM358 تنظیم میکنه ( به جای پتانسیومتر! ) و J2 هم یک هدر سه پین هست که حالت دستی و یا خودکار ست کردن آفست با اون انتخاب میشه ....

کدام فرمول؟

فرمول زیر تصویر پست 12 یعنی Y = 0.7X +b

به این نکته اشاره نکردید

متن آبی رنگ در پست 12

Figure 9 shows typical initial action of the sensor’s EMF. For purposes of this test, the sensor was stored unenergized in normal air for one month after which it was energized in clean air.
After energizing, the sensor’s EMF increases regardless of the presence of gas, reaching to 99% of its final value in less than 15 minutes

لپ کلام در متن آبی رنگ، در پست 12

[آقای دکتر]

پاسخ : پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

ویرایش شد

[آقای دکتر]

پاسخ : پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

ویرایش شد

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام،

قبل از هر چیز، توصیه میکنم که کلیه موارد گفته شده تا به حال رو دقیق مطالعه و با مستندات مربوطه مطابقت داده و بیشتر بررسی کنید. ممکنه که با فرض گاهی شما از برخی مطالب، مواردی گفته نشده باشه و یا اینکه گذرا اشاره ای شده باشه. لطفا فقط در موارد مبهم و یا ناقص از نظر خودتون، طرح سوال و موضوع کنید تا از تکرار بی مورد مطالب پرهیز بشه ....

350pmm حداقل گاز موجوددر فضا هست ؟یعنی ما در حالت عادی که هوا هم تمیز و صاف باشه گازی کمتر از 350 نداریم .؟؟درسته ؟

تقریبا بله، در یک محیط عادی همینطوره ...

من هنوز گین تقویت کننده رو تنظیم نکردم.این قسمت هم یه توضیحی بدید ما رو بیشتر شرمنده کردید .خروجی شبیه سازی شده سنسور باید بیاد روی چقدر ؟ این قسمت برام نامفهومه هیچ گونه اطلاعاتی در این زمینه ندارم .

اگر واقعا قصد دارید که این سنسور رو راه اندازی کرده و بهره برداری کنید، اول از همه باید اون Break-out رو که گفتم بسازید ( سنسور گاز، سنسور دما و پیش تقویت کننده - رنگ سبز در تصویر پست قبلی ) سیم ارتباطی مورد نظر رو به طول مورد نیاز ( که بهتره شیلد دار هم باشه - در انتهای سیم، در سمت برد اصلی، شیلد رو با یک خازن حدودا 100 پیکو به گراند متصل کنید ) به اون متصل کنید. دقت کنید که نباید سنسور گاز رو در مدار قرار بدید و به جای سنسور گاز، اون دو تا پتانسیومتر رو که باید مولتی ترن هم باشند، متصل کنید :

در تصویر فوق، مولتی ترن R2 رو روی حداکثر قرار بدید ( سر وسط متصل به سر بالایی! ) و R1 رو طوری تنظیم کنیدکه خروجی R2 ( سر وسط ) به مقدار 600 میلی ولت برسه، این مقدار حداکثر EMF خواهد بود.
در این حالت، شما مجاز خواهید بود که با اعمال تنظیمات در R2 مقدار خروجی را بین 500 تا 600 میلی ولت تغییر بدهید. این رنج 100 میلی ولتی همان EMF∆ بوده و 500 میلی ولت آفست هم EMF@350ppm میباشد.

حالا با تنظیم R2 در تصویر فوق، مقدار ورودی به TLC271 ( پین 3 ) را روی 500 میلی ولت تنظیم کنید و سپس مقدار R6 متصل به TLC271 را طوری تنظیم کنید که خروجی TLC271 ( پین 6 ) به مقدار 2.5 ولت برسد. در این حال، گین TLC271 روی 5 تنظیم شده است.

حالا مولتی ترن R15 متصل شده به J2 را طوری تنظیم کنید که خروجی آن ( سر وسط ) به مقدار 2.5 ولت برسد.
پین 3 و 2 هدر J2 را به یکدیگر متصل کنید.
خروجی Break-Out را به برد اصلی متصل کنید.
مولتی ترن R8 متصل به LM358 را طوری تنظیم کنید که خروجی آن ( پین 1 ) مقدار صفر را نشان بدهد.
گین LM358 باید 5 باشد، این گین با مقادیر دقیق [R2 و R4] و [R7 و R8] قابل دسترس است.

بنابراین ما باید قبلی که سنسور رو به برد متصل کنیم EMF@350ppm رو بدست بیاریم ؟

پس از طی مراحل فوق، سنسور را به مدار متصل نموده و مدار را روشن کرده و به مدت 12 الی 24 ساعت در محیط عادی با شرایط رطوبت و دمای متعادل قرار میدهیم.
پس از سپری شدن این مدت، مقدار R15 را طوری تنظیم میکنیم که خروجی LM358 ( پین 1 ) مقدار صفر را نشان بدهد.

در این زمان، گین ها تنظیم شده و سنسور نیز کالیبره گردیده است .....

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

من اینجوری متوجه شدم که اگر یه محیطی دارای 1000ppm گاز باشه و سنسور به مدت 10 دقیقه در اون مکان باشه ؛ اونوقت اگر گاز از 1000 به 800 تغیر حالت بده اقای سنسور بعد از 1.5 الی 2 دقیقه بعد متوجه میشه که مقدار گاز کم شده درسته ؟

تقریبا همینه! نه اینکه بعد از 1.5 الی 2 دقیقه متوجه میشه که مقدار گاز کم شده، بلکه مقدار خروجی سنسور بعد از این مدت معتبر بوده و قابل خوندنه

شما از کدوم روش استفاده کردید ؟ و کدوم روش دقیق تر هست ؟
ضمن اینکه این تنظیم کردن افست فقط یه بار صورت میگیره یا همیشه این افست باید تنظیم بشه ؟فکرمیکنم با پتاسیومتر راحتر باشیم چون در گیر برنامه دیگه نمیشیم

هر دو روش دقیق هست، هر کدوم کاربرد خودش رو داره، من از هر دو روش هم استفاده کردم.
در روش خودکار، هر چند وقت یکبار میشه بطور اتوماتیک آفست رو تنظیم کرد ولی در روش دستی نمیشه، ضمن اینکه پیاده سازی روش خودکار سخت تر هستش.
آفست باید هر از چند گاهی تنظیم بشه و این مدت بستگی به شرایط محیطی محل کار سنسور و مدت زمان کار کرد مداوم اون داره ....

مهندس مثلا adc میکرو ؛؛ ولتاژ 1.4 V رو میخونه .این ولتاژ خوانده شده از سنسور رو ما باید چه کارهای روش انجام بدیدم تا تبدیل به ppm و قابل نمایش روی lcd باشه .(از ابتدا تا انتها تک به تک کارهای رو که باید در برنامه انجام بدیم بفرمائید )

با فرض اینکه مدار مطابق توضیحات پست قبلی تنظیم و کالیبره شده باشه، مقدار خونده شده از ADC سنسور رو اول در 1000 ضرب میکنیم ( تا عدد نهایی به میلی ولت در بیاد ) و بعدش تقسیم بر 25 میکنیم ( چون قبلا دو بار در 5 ضرب شده! ) عدد بدست اومده همون مقدار خالص EMF∆ به میلی ولت هستش که باید عددی بین حداقل 0 تا حداکثر 92.9 میلی ولت باشه ( میتونید مقدار ولتاژ ADC رو مستقیم در 40 هم ضرب کنید )
مقدار بدست اومده رو در فرمول سبز شده در تصویر زیر قرار داده و مقدار PPM رو که بدست میاد نمایش میدیم ( برای این مثال در میاد حدود 2591ppm )

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

و اما پیشنهاد من برای برنامه نویسی :

ADC Resolution و ADC Vref و Total Gain مقادیری که ثابت بوده و define میشوند.
Coefficient مقداری که از ثابت های فوق محاسبه و در متغیر float بصورت define ذخیره میشود.
ADC Result مقداری که از ADC متصل به سنسور در لحظه خوانده میشود.
EMF∆ مقداری که از ضرب ADC Result در Coefficient محاسبه میشود.
PPM مقدار نهایی محاسبه شده، با قرار دادن EMF∆ در فرمول بدست آمده در پست 6

توجه : در انجام محاسبات ریاضی توسط میکرو، به جهت به حداقل رساندن خطاها و رسیدن به بهترین نتیجه، ابتدا ضرب ها را انجام داده و سپس تقسیم ها را انجام دهید!

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام،

با توجه به برخی از پرسش های مطرح شده از سوی دوستان، موارد تکمیلی زیر ارائه میشه.

- مقدار غلظت گاز CO2 در هوای سالم و شرایط عادی آب و هوایی، حدودا 350ppm است ( EMF@350ppm )

- مقدار EMF@350ppm عددی است بین حداقل 220mV تا حداکثر 490mV ( با توجه به خصوصیات فیزیکی سنسور مورد استفاده و شرایط دمایی و غیره .... )

- EMF@350ppm در سنسورهای مختلف با هم فرق میکنه و یا اینکه در یک سنسور هم در دماهای مختلف و یا به مرور زمان متفاوت خواهد بود

- برای بدست آوردن مقدار EMF@350ppm سنسور خودتون، سنسور را به مدار متصل نموده و مدار را روشن کرده و به مدت 12 الی 24 ساعت در محیط عادی با شرایط رطوبت و دمای متعادل قرار داده ( 350ppm ) و پس از سپری شدن این مدت، خروجی سنسور را ثبت کنید. این مقدار EMF@350ppm سنسور شماست!

- و مهم ترین نکته درک مفهوم دلتا EMF هستش، همونطور که میدونید، EMF مقدار ولتاژ خروجی سنسور بوده و دلتا EMF هم تفاضل بین EMF در 350ppm تا EMF در اندازه گیری فعلی است ( رجوع شود به بخش 7-1 از TGS4161 Technical Information )

- اعمال جبران حرارتی در EMF@350ppm الزامی ندارد و اما بودنش بهتره ...

- با قراردادن مقادیر Y ( یا EMF@350ppm ) و X ( یا دما ) در فرمول Y = 0.7X +b مقدار b سنسور خودتون رو بدست بیارید. حالا میتونید Lookup table مربوطه رو برای منفی 20 تا مثبت 50 درجه محاسبه و ذخیره کنید و یا اینکه از فرمول بطور مستقیم استفاده نمائید.

- برای محاسبه Lookup table جبران حرارتی، با معلوم بودن b ، مقدار X رو از منفی 20 تا مثبت 50 ( با افزایش یک درجه ای ) در فرمول Y = 0.7X +b قرار داده و اعداد بدست اومده ( Y ها ) رو در جدولی ذخیره کرده و از این پس از اعداد این جدول به جای EMF@350ppm در دماهای مربوطه برای محاسبه غلظت گاز استفاده کنید.

- در صورتی که نخواستید از Lookup table استفاده کنید، باید در زمان محاسبه غلظت گاز، مقدار EMF@350ppm و دمای جاری رو در فرمول Y = 0.7X +b قرار داده و از Y به جای EMF@350ppm استفاده کنید.

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام،

نکته ای در محاسبات ریاضی در میکروها وجود داره و اون اینه که در عملیات های متوالی تبدیل ( ضرب و تقسیم ها و سایر عملیات های ریاضی ) مقادیر اعشاری حذف شده و در نهایت موجب بروز خطا در نتیجه نهایی خواهد شد. ضمن اینکه انجام این محاسبات موجب اتلاف وقت و منابع میکرو نیز میشود!

برای بهبود این روند، مناسب است که اولا حتی المقدور عملیات های افزایشی مثل ضرب و به توان رساندن، قبل از عملیات های کاهشی مثل تقسیم انجام شود و همچنین بخشی از عملیات که امکان محاسبه و ذخیره بعنوان ثابت ها را دارند قبلا انجام شده و در ثابت ها ذخیره شوند تا در ادامه محاسبات مورد استفاده قرار گیرند .....

توجه داشته باشید که برای محاسبه ppm باید مقدار خونده شده از ADC به میلی ولت تبدیل بشه و بعدش بر 25 تقسیم بشه ( چونکه دو بار در 5 ضرب شده ) و عدد بدست اومده ( EMF∆ ) در فرمول مربوطه قرار بگیره و نهایتا ppm گاز بدست بیاد.

با توجه به مطالب فوق و پست 19 ، به موارد پست 20 ارائه شده، لطفا مطالعه کنید .....

[آقای دکتر]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

سلام
طی تست TGS در عمل به نکات بسیار ریز و کاربردی برخورد کردم ؛ضمن اینکه طی صحبتی که با جناب مهندس نوربخش در همین زمینه داشتم این بزرگوار به نکات قابل توجهی اشاره کردند که انشاله بعد از اتمام کار تمام مسائل همراه با جزئیات با هماهنگی مهندس نوربخش ارائه میگردد. .مهمترین مبحثی که ایشون بهش اشاره کردن بحث کالیبره اتوماتیک توسط PWM هست که بسته به محیط مورد استفاده و مدت زمان کارکرد باید هر از مدتی دستگاه کالیبره بشه ./

از ایشون درخواست میکنیم که در صورت امکان بحث کالیبره اتوماتیک توسط PWM رو بصورت کامل و همراه با جزئیات مطرح کنند تا مکتوب در تاپیک باشه تا دیگران مثل ما اذیت و گمراه نشند هرچندم که ما دیگه انتهای راه هستیم و دوستان در اینده از این مطالب استفاده کنند :nerd:
باتشکر

[toorajtoosi]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

سلام جناب نوربخش
با تشکر از راهنمایی های شما.
من مدار را طبق دستورالعمل شما بستم ولی خروجی lm358 اصلا صفر نمیشه و حداقل مقدار 1.4 ولت ثابت میشه و با تغییرات پتانسیومتر کمتر نمیشه.
مدار رو چندبار تست کردم ولی همچنان مشکل همونه.
فکر میکنم مشکل از افست ای سی که پایه تنظیم افست هم نداره.
ممنون میشم اگه کمکم کنید

[سوران آراسته]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

سلام جناب نوربخش
با تشکر از راهنمایی های شما.
من مدار را طبق دستورالعمل شما بستم ولی خروجی lm358 اصلا صفر نمیشه و حداقل مقدار 1.4 ولت ثابت میشه و با تغییرات پتانسیومتر کمتر نمیشه.
مدار رو چندبار تست کردم ولی همچنان مشکل همونه.
فکر میکنم مشکل از افست ای سی که پایه تنظیم افست هم نداره.
ممنون میشم اگه کمکم کنید

با اجازه استاد نوربخش عزیز

ببینید مقدار افست خروجی LM358 در حد میلی ولته و عملا از 40 میلی ولت کمتر نمیشه و اینکه مال شما 1.4 ولت هست پس احتمالا یا ولتاژها رو اشتباه اعمال کردین یا LM358 خرابه و عوضش کنید.

البته مقدار 40 میلی ولت رو هم میشه کمتر کرد ولی نیازمند تغییراتی در شماتیک هست و شما فعلا با همون مقدار 40 50 میلی ولت کارتون راه میوفته.

موفق باشید

[toorajtoosi]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

ممنون از پاسختون جناب اراسته.
این سنسور خیلی داره من رو اذیت میکنه. هرکاری میکنم تو خروجی بیشتر از نویز نمبینم. میخوام بدونم کسی با mg811 کار کرده کدوم بهتره mg811 یا tgs4161?
اگه کسی میدونه ممنون میشم کمک کنه.

[toorajtoosi]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام
جناب نوربخش من مدار شما رو بستم ولی مشکلی که هست سنسور هیچ خروجی به من نمیده تا حالا دوبار سنسور رو عوض کردم ولی درست نشد. کسی می تونه به من کمک کنه
ممنون

[آقای دکتر]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام
جناب نوربخش من مدار شما رو بستم ولی مشکلی که هست سنسور هیچ خروجی به من نمیده تا حالا دوبار سنسور رو عوض کردم ولی درست نشد. کسی می تونه به من کمک کنه
ممنون

سلام
دوست عزیز به نظر من قید اینکارو بزنید من خودم 3 تا سنسور خریدم موفق نشدم راه اندازیش کنم و اقای اراسته هم 4-5 خریداری کردند و در نهایت قیدشو زدند .

پیشنهاد من به شما اینه که بیخیال بشید و هزینه ای برای سنسورها نکنید

[toorajtoosi]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

جدااااا :angry:
خوب برای تشخیص co2 چی پیشنهاد میکنید؟؟؟؟؟ پروژه الان رو هواست. جناب دکتر تورو خدا یه کمکی بکنید ممنون
:cry: :cry: :cry: :cry: :cry: