Een TGS2600 Gassensor Aansluiten op een Raspberry Pi voor Schadelijke Gasdetectie

Het detecteren van vluchtige zwavelverbindingen – de primaire oorzaak van vete reuken – vereist een sensor die lage concentraties kan waarnemen. De Figaro TGS2600 is hiervoor ontworpen. Het gebruikt een verwarmd voelelement dat de elektrische weerstand verandert wanneer het blootgesteld is aan gassen zoals waterstofsulfide of methaan. Door die weerstandsverandering te meten, levert de sensor een analoge spanning op die stijgt met toenemende gasconcentratie.

Analoge vs Digitale Signalen

In tegenstelling tot digitale signalen, die strikt binair zijn (0 of 1), spannen analoge signalen een continu bereik. Een eenvoudige analogie is een stuurwiel: u kunt het zachtjes draaien of volledig blokkeren, terwijl een digitaal stuurstelsel alleen vol links of vol rechts zou toestaan. De TGS2600 produceert een vol-range analoge spanning, maar de GPIO-pins van onze Raspberry Pi kunnen alleen digitale staten lezen.

Analog naar Digitaal Converteren op de Pi

De GPIO-pins van de Pi zijn 3,3 V digitale ingangen. Wanneer een spanning onder ~1,1 V wordt aangeleid, leest de pin LOW; boven ~1,4 V leest het HIGH. Om een alarm te triggeren wanneer de sensor een piek detecteert, kunnen we de output van de sensor net onder de drempel brengen en elke plotselinge stijging laten overschrijden naar het HIGH-bereik. Dit elimineert de noodzaak voor een externe ADC tenzij nauwkeurige concentratiewaarden vereist zijn.

De Drempel Instellen met een Weerstandsladder

De output van de TGS2600 kan schommelen van 0 V (schone lucht) tot 3,3 V (ernstige besmetting). Een enkele 47 kΩ-weerstand trekt het signaal naar ground, maar achtergrondluchtvariaties kunnen de spanning nog steeds boven de GPIO-drempel duwen. Door een digitaal-gestuurde weerstandsladder toe te voegen – vier 47 kΩ-weerstanden elk verbonden met een GPIO-pin – kunnen we selectief weerstanden met ground verbinden en de effectieve weerstand in realtime aanpassen. Deze "digitaal-naar-analoge" conversie laat de Pi een stabiele detectiedrempel handhaven zonder handmatige tuning.

De Sensor Bedraden

De sensor heeft vier pins:

1. Verwarmerelement negatief
2. Sensorelectrode negatief
3. Sensorelectrode positief
4. Verwarmerelement positief

Plaats de sensor over de centrale opening van het breadboard. Verbind pins 3 en 4 met 3,3 V, en pins 1 en 2 met ground. De output van de sensor (pin 2) zal de weerstandsladder en de trigger-GPIO voeden.

De Trigger-pin Verbinden

Schakel de Pi uit, en verbind de output van de sensor met GPIO 4. Voeg een 47 kΩ-weerstand toe tussen de output en ground om de baselinespanning in te stellen. Extra weerstanden worden in de volgende sectie toegevoegd.

De Weerstandsladder DAC Bouwen

Elk van de overige vier 47 kΩ-weerstanden is parallel verbonden met de sensoroutput en een toegewijde GPIO-pin. Door een pin in te stellen op OUTPUT en deze LOW te drijven, wordt die weerstand met ground verbonden, wat de sensorspanning naar beneden trekt. De pin instellen op INPUT koppelt de weerstand effectief los. De combinatie van actieve weerstanden definieert de totale shunt-weerstand en stelt de Pi in staat om de sensoroutput net onder de HIGH-drempel te houden onder variërende achtergrondcondities.

Hoe het Werkt

De totale shunt-weerstand is altijd kleiner dan elke individuele weerstand omdat ze parallel geschakeld zijn. Naarmate meer weerstanden geactiveerd worden, daalt de effectieve weerstand, wat meer stroom uit de sensor trekt en de outputspanning verlaagt. Deze digitale controle over een analoog signaal is essentieel een goedkope DAC, wat responsieve en nauwkeurige gasdetectie mogelijk maakt.

Voor meer gedetailleerde begeleiding, raadpleeg de volledige tutorial: Verbinden een sensor met uw Raspberry Pi om u te waarschuwen wanneer er schadelijke gassen zijn!