Trong thiết bị cảm biến MQ7 được sử dụng để đo nồng độ khí CO. Hầu hết các cảm biến của dòng MQ thường hoạt động với điện áp làm việc ở 5V, và có mức tiêu thụ thấp hơn 1 watt (nghĩa là dòng tiêu thụ nhỏ hơn 200 mA); chủ yếu dùng cho việc làm nóng sợi đốt. Đối với một số cảm biến MQ, sợi đốt hoạt động ở điện áp khoảng 2V, đây là mức điện áp thấp và không điển hình, chúng ta có thể thu được bằng cách sử dụng kỹ thuật PWM từ nguồn 5V. Trên thực tế, nguồn cấp cho sợi đốt sẽ được cấp
theo dạng xung, thông qua một mạch điều biến PWM. Về lý thuyết, chúng ta sẽ có thể tạo ra nguồn 2V bằng các xung 5V với chu kỳ 40%.
Các cảm biến của dòng MQ chủ yếu được sử dụng trong môi trường kín và không quá lạnh hoặc quá nóng, nhiệt độ của sợi đốt được giữ khá ổn định biến bởi trở của nó (tăng khi nhiệt độ tăng lên và ngược lại) nhưng không ổn định và cũng không được kiểm soát bởi bất kỳ mạch điện tử nào, do đó nếu môi trường quá lạnh hoặc quá nòng, thì kết quả phép đo thu được sẽ bị thay đổi.
Mỗi dòng cảm biến của một dòng có thể phản ứng với nhiều hơn một loại khí, nhưng thường chỉ có một hoặc hai khí có hiệu ứng rõ rệt nhất, ứng với mỗi giá trị trở kháng cụ thể, nó được thể hiện bởi các đồ thị độ nhạy của cảm biến.
Để có được giá trị đo đáng tin cậy, các cảm biến cần có một thời gian sấy sơ bộ trước khi tiến hành đọc kết quả: thời gian của nó phụ thuộc vào từng cảm biến. Thời gian sấy sơ bộ, là thời gian phải vượt qua trước khi cấp nguồn, được chỉ định trong bảng dữ liệu cho mỗi cảm biến: thường kéo dài vài giờ.
Các cảm biến của dòng MQ có sáu chân, bao gồm hai chân A, hai chân B và hai chân H. Hai chân H được sử dụng để cấp nguồn cho sợi đốt (đó là đầu của phần tử gia nhiệt) và chúng nên được kết nối với một nguồn nuôi riêng biệt. Các chân A, B được lặp lại để thuận tiện cho việc kết nối cũng như gia công mạch in khi sử dụng nó trong các mạch cầu điện trở.
Hình 3-4: Modul cảm biến MQ7
Với cảm biến MQ-7, để có được phép đo chính xác cảm biến phải được gia nhiệt theo các chu kỳ nhiệt độ cao và thấp. Trong giai đoạn nhiệt độ thấp, CO được hấp thụ trên phần tử cảm biến, tạo ra dữ liệu có ý nghĩa. Trong giai đoạn nhiệt độ cao, CO và các hợp chất khác hấp thụ trên bề mặt sẽ được làm bay hơi khỏi bề mặt cảm biến, làm sạch nó cho phép đo tiếp theo. Do đó, một chu kỳ đọc dữ liệu từ cảm biến sẽ trải qua hai giai đoạn sau:
Cấp nguồn 5V cho sợi đốt trong thời gian 60s để làm sạch cảm biến
Cấp nguồn 1.4V cho sợi đốt trong 90 giây và tiến hành đọc kết quả nồng độ CO.
Do dòng tiêu thụ của sợi đốt cảm biến là 150mA lớn hơn so với dòng cấp từ Arduino là 40mA nên nguồn nuôi cho cảm biến được lấy từ một nguồn riêng biệt. Điện áp 1.4V cho quá trình đọc kết quả có thể được tạo ra bằng một số cách sau:
Điều biến độ rộng xung thông qua một bóng bán dẫn NPN hoặc qua mosfet, phương pháp này cho phép thay đổi mức điện áp thông qua phần mềm.
Sử dụng một IC ổn áp tạo mức điện áp 1.4V sau đó chuyển đổi giữa các mức điện áp của các quá trình thông qua một cách ly quang được điều khiển từ 1 chân Digital. Phương pháp này đơn giản hơn cho quá trình sử lý nhưng giá trị điện áp phụ thuộc vào cấu hình phần cứng, muốn thay đổi mức điện áp phải điều chỉnh trên phần cứng.
Sản phẩm của đề tài lựa chọn phương pháp thứ nhất, sử dụng mạch điều khiển điện áp qua Mosfet để có thể dễ dàng thay đổi giá trị điện áp thông qua phần mềm với các loại cảm biến khác nhau.
Hình 3-5: Sơ đồ nguyên lý mạch kết nối cảm biến MQ7