Arduinoと戯れる!

Arduino 入門 Lesson 55 【MQ-3 アルコールセンサ その2】

arduino-lesson55-00Arduino入門編
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Arduino 入門
Lesson 55
【MQ-3 アルコールセンサ その2】

こにんちは、管理人のomoroyaです。

センサーの使い方の基本を学習する入門編。

 

世の中には、まだまだ色々なセンサーがあります。

これからも、色々なセンサーで遊んでいきます。

 

本記事はLesson 55 【MQ-3 アルコールセンサ その2】です。

Lesson 54でMQ-3、アルコールセンサの基本制御を理解しました。

本Lessonでは、電子部品を一つ追加したいと思います。

アルコールを検知したらブザーを鳴す。

簡易的な、アルコール検知警報器を作りましょう。

デジタル出力の「0」「1」を使うだけでスケッチはそれほど難しくありません。

 

  • MQ-2:LPG・煙センサ
  • MQ-3:アルコールセンサ ← 本Lessonで使用
  • MQ-4:メタンガスセンサ
  • MQ-5:LPG液化石油ガスセンサ(天然ガス、都市ガス)
  • MQ-6:LPG液化石油ガスセンサ(プロパン、ブタン)
  • MQ-7:一酸化炭素ガスセンサ
  • MQ-8:水素ガスセンサ
  • MQ-9:ガスセンサ(一酸化炭素、石炭ガス、液化天然ガス)
  • MQ-135:空気質センサ(ベンゼン、アルコール、煙)

※あっていると思いますが・・・間違えていたらご了承ください。

 

本Lessonで使用する「MQ-3ガスセンサ」は以下が同等品となります。
※prime対応品(prime対応でなければ他にもあり)

Amazonでの単品購入は割高です。

単品購入の場合は、国内の電子部品専門店をお探しください。

ただし、送料等をかんがえると単品購入は微妙なところ。

 

そのためセンサーキットをおすすめ。
※センサーキット prime対応品 出荷元:Amazon

 

Arduino入門編の解説にて使用しているArduinoは互換品です。

互換品とは言え、Arduinoはオープンソースであり複製して販売するのもライセンス的に問題なし。

そのため互換品の品質も悪くなく、それでいて値段は安いです。

正規品本体の値段程度で豊富な部品が多数ついています。

 

正規品の本体単品がほしい方はこちらとなります。

 

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はじめに

本Lessonはアルコールを検知したらブザーを鳴らします。

使用するブザーは「電子ブザー」。
※アクティブブザーとも呼ばれます。

本Lesson開始前に下記Lessonを読んでおくとわかりやすいです。

Arduino 入門 Lesson 06 【電子ブザー編】
本Lessonでは電子ブザー(アクティブブザー)を使い、電圧を掛けるだけで決まった音程のブザー音を出します。digitalWrite関数、delay関数を利用しブザーのON時間、OFF時間を周期的に制御することで音程が変わることを楽しみます…

 

Lesson 55 目標

本Lessonの目標は以下です。

1.MQ-3センサの使い方を復習
2.MQ-3センサを動かしブザーを鳴らすスケッチを描く
3.MQ-3でアルコールを検知してブザーを鳴らして遊ぶ

いつものように、遊ぶことが重要です。

 

MQ-3センサは、これまでのLM393を使用したセンサモジュールと考え方は同じ。

そのため、簡単な測定であればスケッチもそれほど難しくありません。

ただし、動作の詳細を理解するためには多少の電子回路の知識が必要・・・。

回路がわからなくても遊べる、使える、作れるのがArduinoの良いところ。

 

準備

ではLessonの準備に取り掛かりましょう。

部品は「MQ-3センサモジュール」「電子ブザー(アクティブブザー)」のみ。

ただし、動作の見た目を分かり易くするために自作のLチカも使います。

 

必要なもの

※ブレッドボードはセンサとUNOを直接つなぐ場合不要です。
※ジャンパワイヤーは「M-M」「M-F」を必要に応じて使い分けてください。

 

Jumper wire、抵抗は今後も頻繁に利用します。

Jumper wireはできれば、「オス-メス オス-オス メス –メス」の3種類を揃えておくことをお勧めします。

短めが使いやすい場合も。

 

使用部品説明

MQ-3センサモジュール」「電子ブザー(アクティブブザー)」について説明していきます。

ここはLesson 54Lesson 06にも記載があります。

必要ない方は飛ばしましょう!

 

MQ-3センサモジュール(アルコール検知) 実物写真

下の写真が「MQ-3センサモジュール」の実物写真です。

本Lessonで使用するものは、回路が基板実装されたもの。

MQ-3センサ」「LM393」「チップ抵抗」「チップコンデンサ」「LED」で構成されています。

左側:MQ-3センサ搭載の表面

右側:「LM393」「チップ抵抗」「チップコンデンサ」「LED」実装面

arduino-lesson54-01

MQ-3センサモジュール(アルコール検知) 回路図

MQ-3センサモジュールの回路図を示します。

MQ-3センサ、電圧コンパレータIC(LM393)が実装されたモジュールの回路図となります。

 

ここは、電子回路の知識が少し必要になるため興味がない場合はすっ飛ばしてください。

回路図はテスタを使って部品の接続を1つ1つ確認したのでおそらく合っているはず・・・。

  • VCC  Arduinoの5Vに接続
  • GND ArduinoのGNDに接続
  • D0  Arduinoのデジタル入力ピンへ接続(使わない場合接続不要)
  • A0  Arduinoのアナログ入力ピンへ接続(使わない場合接続不要)
補足
アルコールを検知することでセンサ内の抵抗値がかわり、コンパレータの閾値をこえると検出する仕組みと考えられます。

本LessonではD0、A0を以下の用途に使います。

  • D0:Lチカ(外付けLEDの点灯)
  • A0:コンパレータ入力のレベル確認

arduino-lesson54-02

 

MQ-3センサモジュール(アルコール検知) 仕様

MQ-3センサのデータシートは検索すれば閲覧可能です。

データシート(外部サイト)

■仕様抜粋

Pin No.Pin NameFunction
1VCC5V
2検出レンジ25 ~ 500ppm(ものによって異なる)
3余熱48時間以上(センサを使用するには48時間以上の温める必要あり)
精度をもとめなければ、そこまでしなくて多分OKです・・・

 

詳細な特性を知りたい場合はMQ-3、LM393の仕様をそれぞれ個別に確認してください。

MQ-3」「LM393」で検索するとそれぞれ調べることができます。

 

本Lessonは遊び、学習を想定しています。

Arduinoの仕様範囲内で使用していれば問題になることもありません。

遊び、学習以外での使用用途をお考えの場合はデータシートを必ず確認しましょう。

 

電子ブザー(アクティブブザー)

下の写真が、電子ブザー(アクティブブザー)です。

電子ブザーには「+」、「-」がありますので極性に気を付けましょう。

Arduino-buzzer

 

電子ブザー(アクティブブザー)
内部に発振回路が入っていて、決まった直流電圧を掛けるだけで決まった音程のブザー音が鳴ります。

 

実践 回路作成とコード作成

最初に回路図を確認してください。

次に、回路図に合わせて部品を接続します。

最後にコードを書いて、MQ-3センサを動かしていきましょう。

 

Arduinoのピン配置を確認したい方は番外編02を参照してください。

 

回路図

MQ-3」「電子ブザー(アクティブブザー)」を接続していきます。

Arduinoは

デジタル入力として10、デジタル出力として2、13。

アナログ入力としてA0を使用。

あとは、5VGNDのみ。

 

回路図がこちら。
※LEDが不要の場合は、13番ピンには何も接続する必要はありません。

arduino-lesson55-schematic

 

 

こちらがブレッドボード図。

arduino-lesson55-breadboard

 

回路図は「fritzing」を利用しています。

「fritzing」の使い方は下記を参照してください。

 

接続

下図に示すように、用意した部品を使用して接続しましょう。

部品は「MQ-3センサモジュール」、LED、抵抗のみとなります。
※センサが実装されたモジュール

部品は3個、接続は簡単です。

 

毎回ブレッドボードにLEDをセットするのも面倒なので「Lチカ」自作しました。

おすすめです。

 

使用するポートは、デジタル入力10、デジタル出力2、13、アナログ入力A0、5V、GND。

穴に挿入しづらいときは、ラジオペンチなどを使用してください。

 

arduino-lesson55-03

 

コードの書き込み

接続が終わったら、USBケーブルを使用してUNOにプログラムを書き込んで行きましょう。

コードを書き終えたら、いつでも利用できるように「ファイル」⇒「名前を付けて保存」で保存しておきましょう。

 

コマンド説明

本Lessonでは、特に新しいコマンドはありません。

 

サンプルコード

Lesson 54のスケッチに「電子ブザー(アクティブブザー)」を追加しただけのスケッチとなります。

たった一つ電子部品を追加しただけですが、検知したら音が鳴るという動作を追加しただけで電子工作した気分になれます。

//Lesson 55 MQ-3センサ(アルコール検出センサモジュール)と電子ブザー(アクティブブザー)
//アルコールなどの燃焼性ガスを検知したらブザーを鳴らす
//https://omoroya.com/

const int AQ0 = A0;   //MQ-3センサモジュールA0の出力先
const int DQ0 = 10;   //MQ-3センサモジュールD0の出力先
const int buzzer = 2; //電子ブザーを鳴らすためのPIN
const int led = 13;   //MQ-3センサの状態をモニタするためのLED <- 面実装LEDだけでOK不要
  
void setup (){
  pinMode (DQ0, INPUT);     //10番ピンをINPUT指定
  pinMode (buzzer, OUTPUT); //2番ピンをOUTPUT指定
  pinMode (led, OUTPUT);    //13番ピンをOUTPUT指定<-なくてもOK
       
  Serial.begin (9600);   //シリアル通信のデータ転送レートを9600bpsで指定
}
  
void loop (){
  float A0_out;
  int D0_out;

  //MQ-3センサモジュールA0の値を読み取り電圧値を計算
  A0_out = (float)analogRead(AQ0) / 1024.0f * 5.0f;
  //MQ-3センサモジュールD0の読み取り
  D0_out = digitalRead(DQ0);

  //シリアルモニタへの表示
  Serial.println (D0_out);  
  Serial.print ("A0 voltage value:");
  Serial.print (A0_out, 4);
  Serial.println ("V, ");
  
  if(D0_out == LOW){            //MQ-3センサモジュールのD0がLowならbuzzer ON、LED点灯でアルコール検出
    digitalWrite(buzzer, HIGH); //2番ピンに"HIGH"を出力 buzzer ON
    digitalWrite(led, HIGH);    //13番ピンに"HIGH"を出力 LED ON
    }
  else if (D0_out == HIGH) {    //MQ-3センサモジュールのD0がHighならbuzzer OFF、LED消灯でアルコール非検出
    digitalWrite(buzzer, LOW);  //2番ピンにLowを出力 buzzer OFF
    digitalWrite(led, LOW);     //13番ピンにLowを出力 LED OFF
  }
}

 

動作確認 電子ブザーの「ON」「OFF」

では、さっそく動作を確認していきます。

布などにアルコールを湿らせてMQ-3センサに近づけてください。

感度はポテンショメータで調整可能です。

  • アルコール検知なし → 電子ブザーON
  • アルコール検知あり → 電子ブザーOFF

 

■アルコール検知なし(シリアルモニタのA0の出力は1.3V程度、D0の出力は”1″を示す)

電子ブザー:ビープ音なし(LED:OFF)

 

arduino-lesson55-04

 

■アルコール検知あり(シリアルモニタのA0は4V程度、D0の出力は”0″を示す)

電子ブザー:ビープ音あり(LED:ON)

arduino-lesson55-06

 

アルコールを検知すると電子ブザーからビープ音が鳴ります!

 

まとめ

本Lessonは、以下を目標としました。

1.MQ-3センサの使い方を復習
2.MQ-3センサを動かしブザーを鳴らすスケッチを描く
3.MQ-3でアルコールを検知してブザーを鳴らして遊ぶ

 

電子ブザー(アクティブブザー)とMQ-3センサを組み合わせるだけでアルコール検知器の完成です。

スケッチもLesson 54に数行追加するだけでできてしまいます。

 

電子ブザーではなく、LED数個と組み合わせて検出量を表現しても面白いと考えます。

 

Lesson 55 【MQ-3 アルコールセンサ その2】 はここまで。

簡易的な、アルコール検器を作ってみました。

ぜひ、遊んでみてください。

疑問点、質問などありましたら気軽にコメントください。

 

次回、Lesson 56は 【MQ-3 アルコールセンサ その3】です。

Arduino 入門 Lesson 56 【MQ-3 アルコールセンサ その3】
本記事はLesson 56 【MQ-3 アルコールセンサ その3】。Lesson 54でMQ-3、アルコールセンサの基本制御を理解。Lesson 55でMQ-3とプラス電子部品で遊びました。本Lessonでは、MQ-3センサのアナログ出力を…

 

最後に

疑問点、質問などありましたら気軽にコメントください。

この電子部品の解説をしてほしい!などなどなんでもOKです。

リンク切れ、間違いなどあればコメントいただけると助かります。

 

Arduino入門編、番外編、お役立ち情報などなどサイトマップで記事一覧をぜひご確認ください。

 

Arduino入門編で使用しているUNOはAmazonにて購入可能です。

互換品とは言え、Arduinoはオープンソース。

複製して販売するのもライセンス的に問題なし。

 

そのため互換品の品質も悪くなく、それでいて値段は安いです。

正規品本体の値段程度で豊富な部品が多数ついています。

 

学習用、遊び用、お試し用には安価な互換品がおすすめです。

 

 

上記のものでも十分に多数の部品が入っていますが、最初からもっと多数の部品が入っているこちらもお勧めです。

 

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