Газовые анализаторы

Скорость работы по проекту существенно снизилась. По мере увеличения количества узлов и компонентов, прямо пропорционально растет и количество их взаимодействий между собой. Но это еще фигня…


Хуже то, что механических возможностей пластмассы, перестало хватать раньше, чем предполагалось. Пришлось взяться за аллюминий. А это значит, что 3D-принтер отходит на второй план и в бой на передовую выдвигается ЧПУ-фрезер!

А он, до сего момента, настоящего пороха не нюхал и ничего крепче дубовой доски не жевал. И вообще, не был изначально рассчитан на что-то иное, кроме дерева. Поэтому, просто так взять и заменить в нем кусок доски на кусок алюминия нельзя.

Многое теперь приходится переосмысливать и переделывать в конструкции самого станка. Это требует времени и усилий. Предварительные результаты обнадеживают: на фото выше – одна из деталей шеи для примера…


Однако, пока еще есть чего поведать и о тех счастливых временах, когда художественная резня по железу была не более чем абстрактным будущим. Например, газовые анализаторы в носу у робота.

С носом робота я старался работать по минимуму до последнего момента. Ибо в нем был неочевидный момент с принтером. Сколько и где он какого места займет – было неясно. А потому и не было ясно, как располагать в этой области все остальное.

Когда задача с принтером была успешно решена, стало понятно каким количеством оставшегося в носу пространства можно оперировать. Как следствие, появилась возможность уже более конкретно разрабатывать оставшуюся начинку.


Прежде всего нужно было решить проблему с датчиками влажности и температуры.

По идее, это, чуть ли не вообще самое первое, что было сделано для робота, когда его еще и личинкой то было рано называть. Будучи скомбинированны в одном общем креплении с датчиками освещенности, два таких сенсора были размещены по обе стороны от будущего носа:

Но мне это решительно не нравилось. Два этих нароста по бокам от носа выступали за пределы обшивки, что зверски нарушало изысканные обводы головы, обусловленные изначальным дизайном. Ну… Да, там и кроме этого много чего еще зверски этот дизайн нарушает. И с этим приходится мириться. Однако, почему-то, именно эти наросты меня раздражали особенно.


Если необходимость иметь два датчика освещенности еще и была как-то оправдана в техническом и программном смыслах, то пара датчиков температуры и влажности существовала исключительно ради торжества убогости…

Для тех кто работал с датчиками типа DHT11 не является секретом то, что они не только безбожно врут, но еще и срабатывают через раз, возвращая частенько нулевые показания (патамушта, даже самая младшая ардуина умеет их тюкать быстрее, чем они успевают реагировать). А в моем случае, мало того, что эти антикварные DHT11 были… мнэ… антикварными, так еще они были и не DHT11 , как таковые, а какие-то безродные алибабайские аналоги из серии “со вкусом идентичным натуральному”.

Впречем, даже их удалось уговорить давать осмысленные общие показания с разбросом в 1 градус, путем усреднения значений полученных с двух датчиков. Собственно, потому их и было два. Но такого рода костыли давят на психику постоянно – что-то в моей прекрасной собачке не идеальненько! С учетом того, что, чем дальше, тем меня больше радовали результаты остального происходящего, тем глубже меня угнетало это позорное темное пятно из прошлого.

По итогам размышлений, оба датчика DHT11 отправились на неопределенно долгое хранение в загашники, и на их место пришел один новый, брендовый DHT22 (характеристики см. в библиотеке).

Эксперименты с датчиком быстро установили, как его точность, так и скорость/стабильность работы. Соответственно, отпала необходимость в установке нескольких их штук для последующего кривого усреднения. За этим исчезла и необходимость иметь у собачки на носу эти наросты по бокам.

Наросты были демонтированы, остававшиеся в них датчики освещенности уехали ближе к будущим глазам, где их присутствие более уместно, а датчик температуры и влажности стал теперь рассматриваться, как просто еще один анализатор газов, место коему внутри корпуса носа в ряду прочих аналогичных по смыслу устройств.


Итак, температура и влажность – есть. Осталось подобрать остальное из серии “чего б еще понюхать”.

В настоящий момент, большинство доморощенных гомохабилисов, вроде меня, оперируют стандартным набором из 9 анализаторов газов серии MQ.

Какой бы просторной не казалась поначалу собачкина голова, все же, разместить все девять стандартных анализаторов газов в ней не представляется возможным. Хотя очень хотелось, конечно. Но пришлось выбирать.

Скажем, “бензиновый” датчик был исключен из состава по причине того, что моя девочка растет сугубо домашней питомицей. И я не смог припомнить ни одного случая внезапного разлива бензина у себя дома. Понятно, что в жизни всякое бывает, но вот только степень вероятности у этого “всякого” может быть разной.

То же самое справедливо и для “водородного” датчика… Хотя и есть некоторая вероятность, что когда-нибудь у меня возникнет желание соорудить в гараже полноразмерную реплику Гинденбурга, но вряд ли я уже успел задрать окружающий мир настолько, чтобы мне перекрыли доступ к более безопасному гелию… Следовательно, вероятными внезапными утечками водорода дома, тоже пока можно пренебреч.

Короче, по итогам, был устаканен следующий набор:

  • DHT22: детектор температуры и влажности
  • MQ-2: детектор дыма
  • MQ-3: детектор алкоголя
  • MQ-5: детектор бытового газа
  • MQ-7: детектор CO (угарный газ)
  • MQ-135: детектор качества воздуха

Тут нужно еще понимать, что изложенное распределение ролей у перечисленных датчиков – весьма условно и отчасти притянуто за уши. На самом деле, почти каждый из них ловит почти все. В той или иной степени.

Например, MQ-2, помимо продуктов горения, так же весьма успешно реагирует и на алкоголь. Конечно, не так борзо, как MQ-3, но реагирует. Единственный способ вычленить именно дым от сигареты, например, это сравнить показания MQ-2 с показаниями MQ-3 . Если первый зашкаливает, а второй – не очень, то пора бежать за огнетушителем. А если зашкалило обоих, то, вероятнее всего, никуда бежать не надо. Достаточно не дышать в нос роботу вечером пятницы.

Описанная ситуация справедлива для всех датчиков и газов. О том, кто именно, что нюхает и в какой степени, подробнее можно узнать из их даташитов. Окончательное вынесение вердикта на основе показаний датчиков – исключительно вопрос софта в контроллере. Об этом пойдет речь в другой раз.

В рамках же этой статьи, бОльшей проблемой является необходимость распихать этот набор в носу у робота в месте оставшесмся после установки принтера.


С учетом того, что даже сокращенный набор сенсоров не получалось разместить одной стройной шеренгой на переднем плане, было принято решение разбить их на две группы.

В первую группу входят наиболее востребованные сенсоры, требующие прямого доступа к атмосфере. Это датчик температуры и влажности, датчик дыма и… датчик алкоголя.

Последний – потому, что жена хочет свалить часть своей работы на бедного робота. Типа, чтобы собачка заместо жены могла: “А нука дыхни!… Опять насинячился пьянь пиргидролизная?! Подать мне скалку с электрошокером!”… Конечно, понимаю, что сам себе могилу рою, но у жены и так дел навалом. Надо еще на Пса кричать, Кота гонять, огород копать, корову доить… А с роботом я, поди, какнть договорюсь потом… Тумблер щелк – и всех делов. Это вам не жена…

Для этого первого эшелона датчиков было разработано вот такое незатейливое крепление:

Тут все шло по пути унификации. Все датчики, за исключением DHT22 – совершенно одинаковые по размерам и посадочным местам. Для DHT22 было проще сделать адаптер, чтобы посадить его в те же дырки, что и остальные датчики, чем выкозюливать какое-то специфическое посадочное место для него:

К тому же, если я потом решу опять его куда переместить, то на это место без допиливания может встать какой-нибудь другой MQ-сенсор. Или, если на смену DHT22 придет какой-нибудь DHT33 или DHT44, то, вероятнее всего он без допиливания сядет на тот же самый адаптер. Во всяком случае старый 11-й, устанавливается на него без проблем, хотя он и меньше по размерам:

Все. На этом, пожалуй, свободное пространство кончика носа можно считать исчерпанным. Место осталось только для крепления обшивки кузова.


Второй эшелон сенсоров устанавливается уже в глубине носа на другом креплении:

По мере развития проекта и необходимости впихивать новые агрегаты между уже имеющихся, хитровыдолбанность форм креплений возрастает. Мнда…

ОК. Но после установки внешней обшивки головы/носа, как же туда будут попадать газы, которые эти сенсоры должны нюхать?


Очень просто. Поставщиком нохательных веществ для этих сенсоров станет маленький вентилятор, размещенный вот тут (вид на череп снизу):

По замыслу, на передней лицевой морде обшивки, будут отверстия для забора воздуха… Да, что, собственно, “по замыслу” то?.. Вполне себе “по факту” уже. Вон они:

Прямо сразу на ними – первый эшелон сенсоров. И вентилятор, прокачивая воздух через эти отверстия (а других не будет поблизости), не только будет поставлять его для второй группы сенсоров, но и так же прокачивать его буквально сквозь первый эшелон, от чего тому будет даже еще лучше. Про попутный бонус в виде охлаждения прочих внутренних компонентов уж и не говорю…

В качестве упомянутого проточного вентиятора был заюзан стандартный пятивольтовый 30х30х10-мм. Маленький и очень тихий. Его крепление представляет собой весьма нетривиальный переход с выгнутого прямоугольного отверстия в каркасе к круглому отверстию вентилятора:

Руками такое вырезать было бы крайне гемморно. Но 3D-принтеру такое воспроизвести – вообще ни о чем:

Размещается аккурат между передними и внутренними сенсорами, гоня поток воздуха сквозь одни к другим:

Если представить весь комплекс сенсоров и вентилятора без лишних деталей остального корпуса, то вот так все это выглядит в плане взаимного расположения (можно крутить):

По результатам многочисленных тестов, все, вроде, работает, как и ожидалось. Сенсоры активно нюхают, вентилятор прокачивает сквозь них воздух, контроллер разбирается с результатами…


Целый вечер был посвящен процессу калибровки этого зоопарка. Для получения более-менее “чистых” результатов, собачку впервые пришлось выпустить на улицу в сопровождении тестовых и измерительных приборов:

Там, типа, воздух почище… Ну… В общем и целом “почище”… Я так думаю… Насколько он может быть “почище” летом на окраине большого города. Знаю, что смешно звучит, но какие у меня варианты? Ехать в прерии заполтыщимиль только ради того, чтобы на ноутбуке пару кнопок понажимать? В любом случае, на улице тут уж всяко воздух почище, чем в забитой пылью мастерской или в провонявше припоем, канифолью и ацетоном кабинете. В доме, до кучи, еще и кондиционер вносит непонятки. Особенно в части влажности. На улице то у меня стоит откалиброванная внешняя метеостанция и есть возможность хотя бы в общих чертах соотносить ее показания с теми, что отдают датчики в носу робота.

Навскидку, после предварительной калибрации, для сенсоров однозначный результат сейчас получается, эдак, в 90% случаев. Выделяются, в основном, конкретные составляющие окружающей среды, критичные для присутствия в доме (угарный и углекислый газы, алкоголь, дым, бытовой газ и т.п.). Далеко не феерия точности, конечно, но вполне приемлемо для компонентов стоимостью в доллар за ведро и софт написанный на коленке за один вечер.


И в тот же вечер был обнаружен весьма впечатляющий эффект, полученный в качестве очередного незапланированного бонуса…

Поди, не нужно рассказывать о том, как светодиоды захватили и поработили эту многострадальную планету? Печальная, знаете ли, история… Когда уже в каждой собачей подстилке что-нибудь обязательно да мигает.

Чего уж говорить про то, что в каждый сенсор, датчик, принтер, конвертер, контроллер, в каждую микроскопическую платку с одиним чертовым транзистором, производитель запихнул не меньше одной такой твари. И почему-то преимущественно красного цвета…

Без обшивки, в полумраке моя девочка сейчас смотрется весьма инфернальненько:

Походу, в какой-то момент сериалы попутались… Вместо поскрипываний Тардис, ночами в кабинете теперь отчетливо витает “We are Borg. You will be assimilated. Resistance is futile…


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.