Arduino-ESP32: CO-Minimierung mit MQ-9 CO-Modul und MQTT Datenübertragung

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      • # 168235

      Arduino-ESP32: CO-Minimierung mit MQ-9 CO-Modul und MQTT Datenübertragung

      Winterzeit, Schorni-Messzeit, schon wieder 2 Jahre rum. Bei mir steht auch demnächst wieder eine Messung an,
      deshalb habe ich mir noch das fehlende Messgerät für CO - Optimierung zusammengbaut.

      Dank der Ideen und Vorarbeiten von Gust, Holz-Volker und vielen anderen die sowas schon gebaut haben, war es auch für mich möglich
      ein so wichtiges Messgerät für meinen D15P mit A25-Pelletsbrenner selber zu bauen. Vielen Dank an dieser Stelle.

      Im Heizraum wird dieser CO-Messwert vom MQ-9 CO-Modul mit einem ESP32 digital eingelesen und mit MQTT über Wlan zum Smarthome übertragen,
      damit eine Aufzeichnung und Messkurvenauswertung mit den Verbrennungsdaten vom LamdaCheck zusammen möglich wird.

      Startphase
      oberes Bild: CO-Wert gezoomt 0-5V und ADC-Werte 0-4096, weil im unteren Diagramm auf der Y-Achse 0-5V nicht optimal dargestellt wird.
      unteres Bild: Rest-O2 0-21%, Abgastemp. 0-200°C, CO unterste Linie 0-5V und Abgasverlust fast parallel zum Rest O2




      Betriebsphase


      Aus den Messkurven und vielen Messwerten ist bei mir bei einem Rest-O2 von ca 9% das Minimum der CO-Werte zu beobachten.
      Bei grösseren Abweichungen Rest-O2 sowohl nach unten als auch nach oben um diesen Wert steigt der CO-Wert bei meiner Verbrennung der Pellets.
      Die Abgastemperatur ist ziemlich konstant um 150°C, deshalb konnte ich dazu bzgl. CO-Wert keine weiteren Erkenntnisse gewinnen.

      Wollte das Innenleben sehen, Sensor geöffnet, ohne Haube


      Ich habe das fertige MQ-9 CO-Modul bei meinem D15P mit A25-Brenner in den hinteren, unteren Reinigungsdeckel neben der Lamdasonde eingebaut.
      Ein Kabel für 5V Spannung und Analogausgang geht dann zum Eingang eines Differenzverstärkers (LM358 Operationsverstärker)
      mit fest eingestellter 5-fach Verstärkung und dann zum AD-Wandler-Eingang der ESP32 Platine.
      Mit dem OP (LM358) wird das Sensor-Analogsignal durch die 5-fach Verstärkung von 100mV-800mV in einen Messbereich von 0,5V-4V angehoben
      und kann damit sehr gut mit dem im ESP32 eingebauten 12-Bit AD-Wandler (4096-Schritte) abgetastet und eingelesen werden.
      Die eingelesenen AD-Wandlerdaten habe ich dann in 5V umgerechnet, in eine Message eingepackt und mit MQTT über Wlan zum Smarthome zum Aufzeichnen übertragen.

      Ich betreibe das MQ-9 CO-Modul und den ESP32 gemeinsam mit 5V von einem separaten Stecker Netzteil (Handyladeteil).
      Das MQ-9 CO-Modul habe ich sehr preiswert für 2,70 Euro bei Eckstein und der ESP32 und der LM358 und die Widerstände für ca. 10 Euro bei Reichelt gekauft.

      Der Aufbau ist durch das fertige Sensormodul sehr einfach und die OP-Verstärker-Schaltung ist mit 3 Widerständen auch sehr einfach gehalten.
      Der ESP32 benötigt am Eingang einen Spannungsteiler (5V nach 3,3V) weil er mit max. 3,3V angsteuert werden darf.

      fritzing Schaltbild



      Gruß
      Jürgen


      ESP32 Programm
      Files
      • ESP32S_MQ-9.zip

        (1.92 kB, downloaded 11 times, last: )
      Atmos D15P mit A25; LambdaCheck; UVR1611 mit CAN-I/O44 und BL-NET,CMI ;
      2x1000l Puffer mit 2x10m² VRK und glykolfreie Solarthermie(Ost-West); WW-FWS; PV 3,2kW; Wasserenthärtung
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      • # 168245
      Hallo Jürgen,

      saubere Arbeit, tolle Anregung!!!
      Hammax hatte damals schon auf die Möglichkeit eines fertigen CO-Messbausteins hingewiesen. Habe es selber leider nicht weiterverfolgt, auch wegen Bedenken, dass die hohe Umgebungstemperatur unmittelbar am AG-Rohr der Leiterplatte schaden könnte. Ist es am Reinigungsdeckel Deines Atmos nicht zu heiß auf Dauer?

      Vielleicht sollte Deine Lösung als Ergänzung zum Ausgangs-CO-Thema verschoben werden nach co-messung-mit-dem-greisinger usw.

      Gruß Volker
      ETA BK 15, Saugzug, UVR1611, 2x RSM610, CO-Kontrolle, Rüttler, 2400 l Speicher, FW-Station, 8,6 m² VRK, 1,3 kWp PV, Res.: Gastherme
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      • # 168249

      SolarEngel wrote:

      Mit dem OP (LM358) wird das Sensor-Analogsignal durch die 5-fach Verstärkung von 100mV-800mV in einen Messbereich von 0,5V-4V angehoben
      und kann damit sehr gut mit dem im ESP32 eingebauten 12-Bit AD-Wandler (4096-Schritte) abgetastet und eingelesen werden.
      Die eingelesenen AD-Wandlerdaten habe ich dann in 5V umgerechnet, in eine Message eingepackt und mit MQTT über Wlan zum Smarthome zum Aufzeichnen übertragen.


      Hallo Jürgen,

      als Anregung zum vereinfachten Nachbau und breiteren Anwendung könnte der Ausgang des OV (LM358) direkt weiterverwendet werden, ohne WLAN Datenübertragung (ESP32), also nur Sensorplatte und OV.


      Gruß Volker
      ETA BK 15, Saugzug, UVR1611, 2x RSM610, CO-Kontrolle, Rüttler, 2400 l Speicher, FW-Station, 8,6 m² VRK, 1,3 kWp PV, Res.: Gastherme
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      • # 168298
      Hallo Volker,

      nachdem ich dem Sensor unter die Haube geschaut habe, sind meine Bedenken verschwunden. Ich hab da nichts temperaturempfindliches gesehen.
      Die schwarze Isolierplatte in der die Anschlusstifte vom Sensor eingebaut sind, sieht sehr stabil aus.
      Die äussere Metallhülse mit Sensorabdeckung hat tatsächlich Kontakt mit dem Reinigungsdeckel und bekommt die Hitze ab, ist aber ansonsten nach innen isoliert.
      Die Platine ist auch einige mm vom Reinigungsdeckel entfernt und der Operationsverstärker ist auf der Oberseite
      also auf der kalten Seite. Ich nutze eigentlich nichts von der Platine, sondern greife direkt vom Sensor die Analogspannung ab.
      Ich kann bei Gelegenheit mit der Wärmebild-Kamera die Temperatur auf der Platine anschauen.

      Eigentlich ist ja alles auf dem MQ-9 CO-Modul drauf. Auch ein Operationsverstärker ist auf der kleinen MQ-9 CO-Modul-Platine drauf.
      Nur ist der als Komparator geschaltet.
      Vielleicht kann man man die Beschaltung abändern und einen Differenzverstärker draus machen, das wäre die perfekte Lösung.

      Dann könnte man den Komparatorausgang, als Verstärkerausgang verwenden und es wären alle Anforderungen
      für mit und ohne Datenübertragung erfüllt und man bräuchte für die Version ohne Datenübertragung
      keine zusätzliche Platine für einen externen Operationsverstärker bauen.

      Gruß
      Jürgen
      Atmos D15P mit A25; LambdaCheck; UVR1611 mit CAN-I/O44 und BL-NET,CMI ;
      2x1000l Puffer mit 2x10m² VRK und glykolfreie Solarthermie(Ost-West); WW-FWS; PV 3,2kW; Wasserenthärtung
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      • # 168306
      Die Schaltung zur Leiterplatte gibt es hier: CO-Sensor-mit MQ9

      Hinweis: Bei Ausmessen der Bauteile meiner vorliegenden Sensorplatinestellte ich fest, dass die Widerstände andere Bezeichnungen gegenüber der genannten Schaltung haben:
      R1 lt. Schaltung ist auf der Platine R3 = 5 Ohm, R2 ist R4 = 1k Ohm, Rp =10k Ohm und R3 ist R1 = 4,7 kOhm

      Gruß Volker
      ETA BK 15, Saugzug, UVR1611, 2x RSM610, CO-Kontrolle, Rüttler, 2400 l Speicher, FW-Station, 8,6 m² VRK, 1,3 kWp PV, Res.: Gastherme

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      • # 168307
      Hier ein fertiger und preiswerter Verstärker mit Schaltung allerdings aus den USA, den gleichen Verstärker gibt es auch bei Amazon: Signal-Verstärker mit LM358 (China Import) mittels Poti sogar justierbar.

      Sorry: Ich sehe eben, dass der Verstärker keinen Gleichstrom(spannung) verstärkt, da die Kondensatoren C2 und C4 1µ F nur Wechselspannungen durchlassen, die müssten erst noch raus (überbrückt werden) sowie die Schaltung evtl. weiter angepasst werden.
      ETA BK 15, Saugzug, UVR1611, 2x RSM610, CO-Kontrolle, Rüttler, 2400 l Speicher, FW-Station, 8,6 m² VRK, 1,3 kWp PV, Res.: Gastherme

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      • # 169639

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      Hallo,

      die Anschlüsse am Eingang des OperationVerstärkers auf der kleinen MQ9-Modulplatine passen für einen möglichen Umbau auf Differenzverstärker
      (Änderung, entfernen von ein paar Widerständen) garnicht. Deshalb würde ich von einer Abänderung der Beschaltung des OPV auf der MQ9-Modulplatine absehen, leider.

      Hier der Schaltplan für den externen analogen Differenzverstärker mit LM358


      Den Aufbau des externen OperationsVerstärkers LM358 mit den drei Widerständen halte ich für machbar. Die Herausforderung für mich war eine möglichst
      einfache Schaltung zu finden, die das (100mV-800mV) DC-Ausgangssignal vom MQ9-Modul möglichst unverfälscht in meinen gewünschten Messbereich (0,5V-4V) verstärkt,
      damit es optimal weiterverarbeitet, in meinem Fall mit dem AD-Wandler vom ESP32 eingelesen werden kann.

      Natürlich kann man die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers auch direkt mit einem Voltmeter analog anschauen, so wie es ja viele machen.

      Es gibt ja schon eine Version vom CO-Messgerät mit Anschluss zur UVR16xx und zu einem Digital-Voltmeter,
      dies würde theoretisch dem Spannungsabgriff am Ausgang des Operationsverstärkers entsprechen.

      Bei meinem Pelleter D15P mit A25-Brenner ist die Beschickung der Pelletsmenge mit der Schnecke nicht sehr gleichmässig.
      Deshalb kann ich eine Optimierung vom CO-Wert bei meinem Pellet-Kessel nur mit Hilfe einer aufgezeichneten Messkurve empfehlen.
      Da sieht man auch die Messwerte über einen längeren Zeitraum und man kann dann bedingt durch die Trägheit der Verbrennung
      auch eine Tendenz vom CO-Wert nach oben oder nach unten gut erkennen, wenn man Änderungen an der Einstellung am Luftschieber vom A25 Brenner durchgeführt hat.

      Gruß
      Jürgen
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