模組介紹 : faya瓦斯感應模組

學習目標 : 認識faya瓦斯感應模組的功能及使用方式
學習時間 :  35min
示範模組 : (1) fayaduino brickNano
                   (2) faya瓦斯感應模組
                   (3) faya蜂鳴器模組
工具 : (1) 樂高積木底板 (相容)

====================功能介紹====================
瓦斯感應器的功能為感測瓦斯濃度的強弱，faya瓦斯感應模組透過面板上的瓦斯感測器，模組中央的金屬網狀外殼，測得瓦斯的濃度的強弱，將結果以電壓的形式在Vout埠輸出，模組可透過可變電阻來調整輸出範圍，當作靈敏度的設定。

• 感應到的瓦斯濃度愈強，Vout輸出的電壓愈高
• 可變電阻可用來調整瓦斯感應的靈敏度

====================原理知識====================
以下解釋提供給有需要知道背後原理的人:

faya瓦斯感應模組透過一瓦斯感測器(MQ-5)來偵測瓦斯濃度的強弱，平時未有瓦斯或者感測到的瓦斯濃度很低時，元件的電阻值較高，反之，當感測器感應到瓦斯存在時，元件內部的化學變化會讓元件的電阻降低。有了這層關係，我們用以下的電路，設計出能調整靈敏度的瓦斯感測器，其中MQ-5是瓦斯感測器，可將之視為一個和瓦斯濃度成反比的電阻，VR1是可變電阻。

我們用以下範例解釋輸出電壓與瓦斯濃度強弱的關係，另外也解釋可變電阻的功用，首先假設:

瓦斯感測器在未偵測到瓦斯時的電阻值為20K
瓦斯感測器在偵測到瓦斯時阻值為1K

當可變電阻調在100K位置時:
在未偵測到瓦斯時，輸出Vout = (100K / (100K+20K) ) x Vcc = 0.83Vcc
在偵測到瓦斯時，輸出Vout = (100K / (100K+1K) ) x Vcc = 0.99Vcc
因此當感應到的瓦斯濃度愈高，Vout輸出的電壓愈高

現在把可變電阻調到50K位置:
在陰暗的環境下， 輸出Vout = (50K / (50K+20K) ) x Vcc = 0.71Vcc
在光亮環境下，輸出Vout = (50K / (50K+1K) ) x Vcc = 0.98Vcc
和上一個例子相比，得知同一瓦斯濃度下，較低的可變電阻值，會得到較低的輸出電壓，意謂著偵測門檻降低了，我們可以利用這點應用在所需的專題上 (例如改變可變電阻來降低或提高偵測瓦斯濃度的靈敏度)

註: 順時針調整可變電阻時，VR1阻值增加，反之降低
     
===================範例實作(1)===================
了解模組功能(原理)後，我們用以下範例來展示模組的功能:

目標:
(1)當偵測到瓦斯時，蜂鳴器發出告警聲

接線:
(1) 電源線連接
     如下圖所示，連接的說明請看這篇文章 或簡易版

(2) 訊號線連接
      Arduino_A0  ===>  瓦斯感應器_VOUT

Arduino_D13  ===>  蜂鳴器模組_BZ

範例程式:

	// 2018/5/18
	// Faya-Nugget 範例程式 (GasSensor_1.ino)
	// 單元: 模組介紹-faya瓦斯感應模組
	// 網址: https://fayalab.blogspot.com/2018/05/GasSensor.html
	// 目標 (1) 當偵測到瓦斯時，蜂鳴器發出告警聲
	// 接線: Arduino ==> faya模組
	// A0 ==> Vout (瓦斯感應器)
	// D13 ==> BZ (蜂鳴器模組)
	int buzzerPin = 13; // 定義蜂鳴器腳位
	int gasValue = 0; // 瓦斯變數
	void setup()
	{
	Serial.begin(9600); // 初始化串列傳輸，鮑率為9600bps。
	pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
	}
	void loop()
	{
	gasValue = analogRead(A0);
	Serial.print("sensorValue = ");
	Serial.println(gasValue);
	delay(200);
	if(gasValue>=800) //當偵測值超過800時
	{
	tone(buzzerPin,850,200); //蜂鳴器發出850Hz的響頻
	delay(120);
	}
	}

view raw GasSensor_1.ino hosted with ❤ by GitHub

備註:
- L27: 將感應值設定到超過800時才產生告警聲
- L29: 蜂鳴器使用方式，請參考[模組介紹 : faya蜂鳴器模組]
- 程式上傳後，開啟串列埠監視視窗，利用螺絲起子調整類比輸出值，使其小於200

範例結果:

討論:
大家可以從影片中得知輸出結果和我們在背景知識導出的結果相同，瓦斯濃度愈高，電壓輸出值愈高，瓦斯濃度愈低，電壓輸出值愈低，大家不妨用螺絲起子調整模組上方的可變電阻(當順時針調整時，對地阻值VR1增加，逆時針調整時，對地阻值VR1減少)，觀察阻值變化與輸出的關係!

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