본 절은 [MQ-7 일산화탄소(CO2) 아두이노 센서]를 사용하기 위해 알아야 할 내용과 실습 방법에 대해 설명한다. 센서의 특징, 동작원리, 사양, 연결 핀 배열, 출력 값, 주의사항을 알아본다. 아두이노와 센서를 연결하고, 라이브러리를 이용해 쉽게 실습한다.
목차
MQ-7 일산화탄소(CO2) 아두이노 센서
일산화탄소(CO2) 인체에 미치는 영향
일산화탄소는 죽음의 가스 또는 침묵의 살인자라고 부른다. 일산화탄소 발생 시 초기에는 알기 어렵고 소량이라도 흡입하면 치명적인 결과를 초래하기 때문이다. 일산화탄소를 일단 흡입하면 산소 대신 헤모글로빈과 결합하고, 저산소증을 유발한다. 혈액의 산소 수용량을 저하시키고, 영구적인 뇌 손상을 유발한다.
일산화탄소 노출 농도가 낮을 경우 건강한 사람도 피로감을 호소하고 심장병 환자는 가슴 통증을 느낀다. 노출 농도가 올라갈수록 협심증, 시력 손상, 뇌 기능 저하, 방향감각 상실, 두통, 현기증, 착란, 메스꺼움, 의식 장애, 독감에 걸린 듯한 증상이 나타난다.
특히 심장질환이 있는 사람은 가슴 부위에 통증 또는 심장 발작을 일으킬 수 있는데, 흔히 일산화탄소 중독이라고 부른다. 일산화탄소 고농도에 중독되었을 경우 의식을 잃거나 뇌조직과 신경 계통에 큰 피해를 가져와 죽음에 이를 수도 있다. 지속해서 일산화탄소에 노출되는 환경에 있는 경우 만성적인 성장 장애, 만성 호흡기 질환(폐렴, 기관지염, 천식)이 나타난다.
[일산화탄소 농도 기준]
일산화탄소 농도 기준은 다음과 같다.
[일산화탄소 - Windy]
다음은 Windy 사이트에서 일산화탄소의 흐름을 보여주고 있다.
일산화탄소(CO) 간이 측정기
일산화탄소(CO) 간이 측정기는 다음과 같다.
+더 알아보기
MQ-7 일산화탄소(CO2) 아두이노 센서란?
MQ-7 가스 센서는 일산화탄소(CO)를 검출하는 가스 센서다. 비용이 저렴하고 다른 응용 분야에 적합하다.
MQ-7 센서 구성
MQ-7 센서의 데이터 시트에 따르면, 센서의 구조 및 구성은 센서마이크로 산화알루미늄(AL2O3) 세라믹 튜브, 산화주석(SnO2) 고정 레이어, 측정 전극 및 히터는 플라스틱 및 스테인리스 스틸 그물로 만들어진 클러스트로 고정되어 있다.
MQ-7 센서 사양
MQ-7 센서의 사양은 다음과 같다.
MQ-7 센서 감도 곡선
센서의 감도 곡선은 다음과 같다.
MQ-7 센서의 전형적인 온도/습도 특성
MQ-7 센서의 온도와 습도에 대한 일반적인 의존성을 보여준다.
• Ro : 33 % RH 및 20도에서 대기 중 100ppm CO의 센서 저항.
• RS : 다양한 온도 및 습도에서 100ppm CO의 센서 저항
MQ-7 센서의 동작 원리
MQ-7 센서의 데이터 시트에 따르면, 센서 Rs의 표면 저항은 부하 저항 RL의 유효 전압 신호 출력을 통해 얻으며 직렬 저항은 다음과 같다.
• Vc : Loop 전압으로, 항상 공급하는 전압으로 DC 10V 이하
• VH : Heater 전압으로DC 5.0V (60초)와 1.4V (90초)를 번갈아서 공급
• VRL : 센서의 량에 따른 전압 값으로 표시
MQ-7 센서는 두 전원 VH 5.0V와 1.4V를 60초와 90초씩 번갈아 가면서 전원을 입력해서 동작하는 구조이다. 처음 전원 60초 입력 시 일산화탄소 센서의 특성상 오류의 데이터가 발생하므로, 60초 경과 후에 측정해야 정확한 정보를 읽을 수 있다.
민감도 조정(Sensitvity Adjustment)
MQ-7의 저항 값은 다양한 종류 및 다양한 농도 가스와 다르다. 따라서 이 구성 요소를 사용할 때는 감도 조정이 매우 필요하다.
공기 중 200ppm CO에 대해 검출기를 교정하고 약 10KΩ (5KΩ ~ 47KΩ)의 RL (부하 저항) 값을 사용하는 것이 좋다.
정확한 측정시 온도 및 습도 영향을 고려한 후 가스 감지기에 대한 적절한 경보 지점을 결정해야 한다.
감도 조정 프로그램 :
- 센서를 어플리케이션 회로에 연결한다.
- 전원을 켜고 48 시간 동안 전기를 통해 예열한다.
- 90 초의 끝점에서 특정 일산화탄소 농도에 응답하는 신호 값을 얻을 때까지 부하 저항 RL을 조정한다.
- 60 초의 끝점에서 CO 농도에 반응하는 신호 값을 얻을 때까지 다른 부하 저항 RL을 조정한다.
MQ-7 일산화탄소(CO2) 아두이노 센서 구입하기
[모두의 아두이노 환경 센서] 책에서 사용한 [MQ-7 일산화탄소(CO2) 아두이노 센서]는 알리익스프레스, 네이버 쇼핑몰, 아마존 등에서 센서를 구입할 수 있다
알리익스프레스
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MQ-7 일산화탄소(CO2) 아두이노 센서 동작 확인
[모두의 아두이노 환경 센서] 책에서 소개하는 [MQ-7 일산화탄소(CO2) 아두이노 센서]는 라이브러리를 사용하여 간편하게 동작 확인을 할 수 있다.
------------------------------------------------------
개발환경 : WINDOWS 10
아두이노 IDE : 1.8.13
------------------------------------------------------
01 라이브러리 복사
libraries\Steamedu123_Sensor-master 폴더는 아래 폴더에 복사
* 아두이노 설치 후 자동으로 생기는 폴더
C:\Users\s\Documents\Arduino\libraries
02 *. ino 파일 실행
- 아두이노와 PC 연결
- 아두이노 IDE 실행
- 메뉴 → 툴 → 보드:아두이노 UNO 확인
- 메뉴 → 스케치 → 확인/컴파일
/*
@타이틀 : MQ-7 일산화탄소 센서
*/
#include <C402_Steam_Air_MQ7_CO.h> // 내부 라이브러리 헤더파일
#define AoutPIN A1
SteamMQ7 mq7(AoutPIN);// 인스턴스, 핀 번호를 입력 받는다.
void setup() {
Serial.begin(9600); // 9600bps의 속도로 시리얼 통신을 시작한다.
mq7.begin(); // (1) 센서를 초기화 한다.
}
void loop() {
mq7.read(); // (2) 센서의 값을 측정한다.
mq7.display(); // (3) 센서의 값을 출력한다.
delay(1000); // 1초 동안 대기한다.
}
03 컴파일 확인
스케치>확인/컴파일(CTRL+R) 를 선택해서 컴파일을 진행한다.
04 아두이노 우노 업로드
컴파일이 이상없이 완료되면 스케치>업로드(CTRL+U) 를 선택해서 컴파일 파일을 업로드 한다.
05 동작 확인
다음과 같이 동작을 확인할 수 있다.
마무리
본 절에서는 일산화탄소가 인체에 미치는 영향과 기준 농도 및 간이측정기의 측정 범위와 측정기에 사용되는 센서들을 알아보고, 실제 일산화탄소를 측정할 수 있는 MQ7 센서와 아두이노를 이용해 직접 제어해보았다.
MQ-7 센서는 실외뿐만 아니라 실내에서 측정하는 용도로 사용할 수 있다. 일산화탄소 수치가 높아지면 환기를 자주 시켜 신선한 공기를 유입시켜야 한다.
참고문헌
다음과 같이 [모두의 아두이노 환경 센서] 책에서 사용한 [MQ-7 일산화탄소(CO2) 아두이노 센서]의 참고 문헌은 다음과 같다.
[12] 에어코리아 실시간 대기정보
[13] 에어코리아 대기환경 기준(국내)
[14] 에어코리아 대기환경 기준(해외)
[15] Winsen ZE07-CO Datasheet
[16] 3SP_CO_1000 Package 110-109Datasheet
[17] 알리익스프레스 MQ-7
[18] 알리익스프레스 ZE07
[19] Sepc Sensors CO
[20] 건축물 내 일산화탄소 농도 센서 설치에 관한 연구(한국가스안전공사, 2007)
[21] MQ-7_Hanwei Datasheet, “SPECIFICATIONS Standard work condition”, p1
[22] MQ-7_Hanwei Datasheet, “Sensitivity characteristic curve”, p2
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