Comment utiliser MQ131 Capteur d’ozone O3 avec Arduino pour la détection précise de la concentration d’ozone dans l’air

Introduction

L’ozone est un gaz essentiel à notre environnement, mais sa concentration excessive peut être dangereuse pour la santé humaine. Pour surveiller la présence d’ozone dans l’air, les capteurs de gaz jouent un rôle crucial. Parmi eux, le capteur MQ131 se démarque par sa capacité à détecter avec précision les niveaux de concentration d’ozone dans l’atmosphère. Dans cet article, nous allons explorer en détail le fonctionnement du capteur MQ131, ses caractéristiques techniques, et comment l’utiliser en conjonction avec Arduino pour surveiller la qualité de l’air.

Ozone : Propriétés et Sources

L’ozone (O3) est un gaz incolore et d’odeur piquante, constitué de trois atomes d’oxygène. Il est formé par des réactions chimiques impliquant du dioxygène (O2), sous l’influence de rayons ultraviolets (UV) et de décharges électriques dans l’atmosphère terrestre. L’ozone est présent en faibles concentrations partout dans l’atmosphère, mais sa concentration est la plus élevée dans la couche d’ozone, où il joue un rôle crucial en absorbant une grande partie des rayonnements ultraviolets du soleil.

Structure interne du capteur MQ131

Le capteur MQ131 est conçu avec un tube en céramique micro AL2O3, une couche sensible d’oxyde d’étain (SnO2), une électrode de mesure et un élément chauffant, le tout encapsulé dans un boîtier en acier inoxydable et en plastique. L’élément chauffant assure les conditions de travail idéales pour les composants sensibles. Le capteur dispose de six broches, dont quatre sont utilisées pour récupérer les signaux de mesure, tandis que les deux autres fournissent le courant de chauffage.

Principe de fonctionnement

Le cœur du MQ131 est constitué du tungstène trioxyde (WO₃), qui présente une faible conductivité dans l’air pur et une conductivité élevée en présence de concentrations élevées d’ozone. Le capteur se montre extrêmement sensible à l’ozone tout en répondant également à d’autres oxydes puissants tels que le dioxyde d’azote (NO2) et le dichlore (Cl2). Notamment, il réagit de manière opposée aux gaz d’interférence organiques.

Caractéristiques et spécifications

Le capteur MQ131 offre plusieurs caractéristiques importantes pour les applications de détection d’ozone. Sa sortie est de type TTL, et un signal bas indique une détection positive. Il peut être connecté à un port d’entrée/sortie d’un microcontrôleur, ce qui en facilite l’intégration dans des systèmes plus complexes. Lorsque la concentration d’ozone augmente, la tension de sortie analogique diminue progressivement, permettant ainsi une mesure quantitative.

Le capteur MQ131 fonctionne avec une tension d’alimentation de 4,5V à 5V DC. Le chauffage requiert une tension de 6V±0,1, et la résistance de chauffage est d’environ 31Ω±5%. Sa consommation de chauffage est inférieure à 1100mW, contribuant ainsi à une longue durée de vie et à une stabilité fiable du capteur.

Applications du MQ131

Le capteur MQ131 trouve des applications pratiques dans différents domaines :

• Alarme de concentration d’ozone : Utilisé dans des alarmes portables de concentration d’ozone pour surveiller en temps réel les niveaux de gaz d’ozone à l’intérieur et à l’extérieur des bâtiments.
• Surveillance de la qualité de l’air : Intégré dans des systèmes de surveillance de la qualité de l’air basés sur l’IoT, le capteur MQ131 permet de mesurer et de suivre les polluants nocifs pour la santé humaine.

Utilisation avec Arduino

Composants requis

Avant de commencer, rassemblons les éléments nécessaires pour ce projet :

• Arduino Uno
• Capteur MQ-131 pour l’ozone
• Plaque de contact et fils de connexion

Connexion

Pour utiliser le capteur d’ozone MQ-131 avec l’Arduino Uno, les connexions sont simples. Branchez les composants comme suit :

• Connectez la broche VCC du capteur d’ozone à la broche 5V de l’Arduino.
• Reliez la broche GND du capteur à la broche GND de l’Arduino.
• Connectez la broche AOUT du capteur à la broche A1 de l’Arduino.
• Connectez la broche DOUT du capteur à la broche 2 de l’Arduino.

Assurez-vous de bien fixer les fils sur les broches appropriées.

Code Arduino

Nous allons maintenant écrire un code Arduino simple pour lire les valeurs des sorties AOUT et DOUT du capteur d’ozone et les afficher sur le moniteur série.

int sensor_AOUT = A1; // Connexion de AOUT du capteur à A1 de l'Arduino
int sensor_DOUT = 2; // Connexion de DOUT du capteur à la broche 2 de l'Arduino
int value_AOUT; // Variable pour la valeur AOUT
int value_DOUT; // Variable pour la valeur DOUT

void setup() {
  Serial.begin(9600); // Démarrer le moniteur série
  pinMode(2, INPUT); // Définir la broche 2 comme entrée
}

void loop() {
  value_AOUT = analogRead(sensor_AOUT); // Lire la valeur de AOUT
  value_DOUT = digitalRead(sensor_DOUT); // Lire la valeur de DOUT

  Serial.print("D0: "); // Afficher sur le moniteur série
  Serial.print(value_DOUT);
  Serial.print(" -- A0: ");
  Serial.println(value_AOUT);
  
  delay(200); // Délai entre les lectures consécutives
}

Interprétation des valeurs

Lorsque vous exécutez le code et observez le moniteur série, vous verrez les valeurs affichées pour “D0” (sortie DOUT) et “A0” (sortie AOUT). La valeur “D0” sera basse par défaut, mais elle passera à l’état haut lorsque des particules d’ozone seront détectées. La valeur “A0” diminuera à mesure que la concentration d’ozone augmentera.

Fonctionnement

Le capteur MQ-131 détecte l’ozone dans l’air. Il possède deux sorties :

• La sortie DOUT est une sortie numérique qui, par défaut, est basse. Lorsque le capteur détecte des particules d’ozone, cette sortie passe à l’état haut.
• La sortie AOUT est une sortie analogique qui augmente sa valeur à mesure lorsque la concentration d’ozone augmente (elle est proportionnelle à celle-ci).

Calibration (optionnelle)

Le capteur MQ-131 peut nécessiter une calibration pour assurer des résultats précis et fiables. Vous pouvez ajuster la sensibilité du capteur en utilisant le potentiomètre intégré sur le module MQ-131. Pour augmenter la sensibilité, tournez le potentiomètre dans le sens des aiguilles d’une montre, et pour la diminuer, tournez-le dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. La calibration peut nécessiter des essais successifs pour obtenir des résultats optimaux.

Conclusion

Le capteur MQ131 est un outil précieux pour surveiller la concentration d’ozone dans l’air, aidant ainsi à protéger la santé humaine et à préserver notre environnement. Sa sensibilité élevée et ses caractéristiques techniques le rendent idéal pour diverses applications, allant des systèmes d’alarme portables à la surveillance de la qualité de l’air à grande échelle. En l’intégrant avec Arduino, il devient possible de créer des dispositifs abordables et efficaces pour une meilleure gestion de la qualité de l’air.

Lien outilles

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