Модуль датчика MQ-135 и его подключение к Orange Pi PC

Этот модуль (датчик газа) уже обозревался тут, я немного дополню, приведу несколько домашних тестов. Расскажу о нестандартном подключении датчика к Orange Pi PC (OPi).
Модуль построен на основе датчика MQ-135. Касалось бы чего там выдумывать в данный модуль встроен компаратор — выставляй нужный уровень срабатывания и жди когда он сработает. Мне же хотелось наблюдать непрерывный процесс — аналоговый сигнал с датчика. Здесь нас ждет разочарование у OPi на разъеме GPIO нет АЦП. Конечно, можно приобрести внешний модуль АЦП, но его у меня нет. Кроме того, данный модуль я планирую использовать с ESP8266 и поместить всё это в кочегарку на даче. АЦП у ESP8266 есть, но с ESP8266 я пока на стадии размышлений, а OPi я уже неплохо освоил.
Поэтому решил использовать OPi и протестировать датчик, понять чего ожидать от него. Первым делом надо построить АЦП. Сразу скажу, ничего высокоточного мне не надо и даже просто точного. Достаточно прикидочных значений, т. е. на что реагирует, как сильно реагирует и т.п. Хорошо, что в деле АЦП ничего придумывать не надо все придумано до нас. Воспользуемся одним из способов, например, «АЦП последовательного приближения» (см. тут). Для этого надо регистр последовательного приближения, ЦАП и компаратор. Компаратор у нас уже есть, надо только слегка изменить схему. ЦАП — реализуем на основе ШИМ и RC цепочки. Регистр последовательного приближения — легко реализуется программно.

Полную принципиальную схему модуля можно найти в интернете или по ссылке на другой обзор. Изменяем схему, а именно удаляем переменный резистор (R5), на его место впаиваем RC (R1,C1) цепочку. Кроме того нагрузочное сопротивление 1 кОм (R2), меняем на 6.8 кОм (R6), для увеличения сигнала с датчика. Для смещения уровня выходного напряжения компаратора к 3.3 В установлен резистор R4. ШИМ (на 10 бит) реализую программно, аналогично тому как я делал раньше.
Детали использую обычные, поэтому с эстетической точки зрения внешний вид модуля пострадал.

Постоянная времени RC цепочки довольно большая, это конечно увеличивает время преобразования, что мне не критично, но зато уменьшает, хоть и неокончательно, влияние всяких программных задержек. Должен признаться, что линейного преобразования у меня не получилось, как известно напряжение на конденсаторе при заряде через резистор от фиксированного источника напряжения изменяется по экспоненте. Значит и результат пропорционален ей же. Код программы можно посмотреть тут (на C/C++). Сигнал записывался в файл, потом строился график.
Теперь перейдем к тестам. На что же реагирует датчик? Если верить описанию, то много на что. Я перевел с китайского (с помощью Google) характеристику.

Видим, что сильней всего реагирует на ацетон, толуол, алкоголь.
На всякий случай данные (из интернета) с предельными концентрациями, того на что реагирует датчик.

Это каких концентраций надо боятся.
Проверим работу, но я первым делом естественно подышал, реагирует, но на что?

Нет, алкоголь я не употреблял тем более остальное. Мое предположение это в основном влажность. Да, в описании про это сказано — реагирует на влажность и температуру. Проверим, над кружкой с чаем.

Эффект есть. Расстояние до кружки примерно 10-15 см (на глаз).

Расстояние такое же. Реакция довольно сильная.

Расстояние такое же.

Пламя не зажигал, просто открыл клапан. Сигнал ушел в «зашкал». Значит этим датчиком вполне можно контролировать утечку газа. Если не ошибаюсь, недорогие датчики утечки газа тоже на основе SnO2.
Суммируем, да — датчик дешевый и слишком универсальный, реагирует много на что, но с другой стороны все на что он реагирует явно не полезно. Датчиком можно пользоваться как индикатором общего состояния воздуха в помещении, т. к. ухудшение ведет к увеличению сигнала однозначно. Проветривание же наоборот — уменьшает сигнал.

Однако, для получения с датчика данных в ppm (parts per million — частей на миллион ) его надо калибровать. Предложенный метод калибровки по CO2, на мой взгляд не убедительный. Для калибровки надо хотя бы две точки. Можно воспользоваться методом предложенным в описании к датчику по аммиаку (фу...) или по алкоголю (да!). Да, еще не забыть про компенсацию температуры и влажности. Другой вопрос, надо ли всё это делать? Что он в результате будет показывать, датчик то не селективный. Есть и другие датчики из серии MQ, как бы специализированные под разные газы, но все они на SnO2, т. е. характеристики у них будут примерно одинаковы. Что же до способа подключения датчика к OPi, то он, на мой взгляд, вполне имеет право на жизнь, используем всего два контакта и получаем АЦП. Для внешнего модуля АЦП с шиной I2C контактов надо больше, правда там может быть несколько каналов. Но если надо один и не быстрый, то почему нет? Может кому то будет интересно познакомится с принципами работы АЦП.