P R O C E E D I N G S O F P L U M E E 2 0 1 5 [619174]

P R O C E E D I N G S O F P L U M E E 2 0 1 5

91

RESEARCH ON TEMPER ATURE AND HUMIDITY C OMPENSATION
OF SENSOR MEASURED V ALUES MQ -7

POPA SORIN EUGEN1, PUIU PETRU GABRIEL1

Université“VasileAlecsandri”du Bacău, CaleaMărășești 156,Bacău, 600115, Roumanie

Abstract : The paper aims to determine the mathematical formula to enable correction of
the measured values of the sensor using MQ -7 with change in ambient temperature and
humidity dependency curve provided by the sensor manufacturer.

Keywords : MQ-7, carbon monoxide sensor, the error correction

1. INTRODUCTION

Les travaux de recherche présentés dans ce papier s’inscrivent dans le ca dre de l 'analyse de la qualité de l'air en
utilisant des appareils portables, comme indiqué dans le document [1].

Le monoxyde de carbone , gaz incolore, inodore et insipide, inhalée par les humains conduit à l'intoxication et
même à la mort. L'émergence de monoxyde de carbone est causée par unecombustion incomplète dans les
chaudières , cuisinières, et les voitures maiségalement par des sources de feu ouvert dans des locaux non aérés ou
avec une ventilation insuffisante. L'objectif de cet article est de dével opper un système efficace pour la détection
du monoxyde de carbone en utilisant un capteur spécialisé, par exemple le capteur de gaz MQ-7, et en faisant la
correction en temps réel des valeurs détecté es en fonction des changements de température et d'humid ité. Le
capteur MQ-7 permet de détect erdes valeurs d e monoxyde de carbone, à une concentration comprise entre 20 et
2000 ppm , mais il n ’est pas capable de faire la correction en fonction de la température et de l'humidité de
l'environnement. L es correction ssontfaites en utilisant letaux d'humidité et la température relevée par une sonde
de température SHT11 et en tenant compte d es schémas de dépendance ducapteur en fonction de la température
et de l'humidité du MQ-7 fourni s par le fabricant. Deux courbes de sensibilité du capteur sont données.L’une
représente le rapport de variation Rs / Ro en fonction de la quantité de CO dans l'atmosphère, mesurée à 20 ° C et
pour une humidité relative de 65% HR , et deux autres courbes donnent Rs / Ro pour une concentration de CO
constante de 100 ppm, sur la base d ’une variation de la température et du tauxd’ humidité relative respectivement
de 33% HR et 88% HR . Ces courbes sont traduites à l’aided’ équations analytiques pour pouvoir ensuite corriger
les valeurs mesurées en fonct ion de la température et du taux d'humidité. La correction s’effectue en temps réel
au moyen d'un microcontrôleur, ATMEGA328, sur une carte de développement Arduino [7]. Pour vérifier
l'exactitude des calculs, nous avons effectué un test du logiciel en rent rantdifférentes valeurs deCO,
detempérature et de taux d 'humidité, et en comparant les valeur s de sortie du ratio R / Ro aux données fournies
par le constructeur .L'avantage du logiciel présenté dans le document est d'obtenir la mesure du CO avec une
grande précision, éliminant les erreurs dues aux fluctuationsde température et d'humidité [6].

2. MONTAGE EXPÉRIMEN TAL

La figure 1 montre le schéma de câblage du dispositif expérimental utilisé. Il contient: une carte Arduino
Ethernet, un capteur de CO, MQ7, u n stabilisateur de tension pour capteur de gaz, un capteur de température et
d'humidité SHT11.

 Corresponding author e -mail: sorin.popa@ub.ro

P R O C E E D I N G S O F P L U M E E 2 0 1 5

92

Fig.1. Schéma de câblage du dispositif expérimental utilisé.
Les correction de la température et de l'humidité, sontbasées sur la dépendance de la caractéris tique du rapport R
/ R0 fonction de la température et un capteur d'humidité de données fabricant MQ 7 et représenté sur la figure 2.
Pour déterminer équation mathématique qui définit cette dépendance, on a transposé les deux courbes dans une
feuille de ca lcul Excel, comme représenté sur la Figure 3 et dans le tableau 1 les valeurs en traçant le graphe.

Fig. 2. Dépendance typique du capteur MQ-7 en fonction de la température et de l'humidité.
Ro: la résistance du capteur pour une concentration de 100 ppm de CO dans l'air et un taux d'humidité de 33% et
20 degrés. Rs: résistance du capteur pour une concentration de 100 ppm de CO pourdifférentes températures et
taux d’ humidité.

P R O C E E D I N G S O F P L U M E E 2 0 1 5

93

Tableau 1. Valeurs du rapport Rs / R0 en fonction de la température et du taux d’h umidité

Température °C -10 0 10 20 30 40 50
Rs / R0 (88% RH) 1.19 1.02 0.91 0.84 0.8 0.76 0.73
Rs / R0 (60.5% RH) 1.32 1.115 0.995 0.92 0.875 0.83 0.795
Rs / R0 (33% RH) 1.45 1.21 1.08 1 0.95 0.9 0.86

Fig.3. Dépendance du paramètre R s / R0 en fonction de la température et d u taux d'humidité

L’approximation sous Excel des courbes de tendance de la dépendance R s / R0 condui t à une courbe
logarithmique de la forme:
(1)

Où t est la température ambiante [° C], et b un paramètre fonction d u taux d 'humidité, qui sera déterminé par la
suite.

La figure 4 montre la variation de paramètres a et b d'humidité relative et les valeurs numériques du tableau 2.

Tableau 2. Les valeurs des paramètres a et b en fonction de l'humidité relativ e

HR [%]
paramètres 0.33 0.88
a -0.238 -0.301
b 1.1832 1.4307

P R O C E E D I N G S O F P L U M E E 2 0 1 5

94

Fig.4. Dépendance des paramètres a et b en fonction de l'humidité
Les équations de variation des paramètres a et b sont :

(2)
(3)

oùhrest la valeu r d'humidité relative comprise entre 0,0 et 1,0.
En combinant les équations 1, 2 et 3 nous obtenons l'équation de la variation de R s / R0 en fonction de
l’humidité et de la température:

(4)

3. CONCLUSIONS

Ce travail nous a permisd’ obtenir un algorithme de correction de performance spour un capteur MQ-7 permettant
la mesure des concentrations en CO en tenant compte de la température et de l’humidité .
La solution retenue utilise des équipements et des techniques modernes, et nécessite un e connaissance
approfondie de microcontrôleurs langage de pr ogrammation C+ +. Il serait possible d’améliorer le
fonctionnement du capteur :
 En utilisant une plate -forme matérielle avec un microcontrôleur puissant pour écrire plus de code et ainsi
ajouter des fonctionnalités supplémentaires àl'appareil –En effet, le programme actuel utilise 96% d e
l’espace de stockage et 80% de la mémoire de variables allouéesdynamiquement;
 En créant un serveur web, permettant un suivi en ligne des paramètres mesurés ou un t éléchargement en
utilisant les technologies Internet

RÉFÉRENCES

[1] PopaSorinEugen, Research on air quality analysis with portable devices, Proceedings of Plumee 2014, vol.
4, no. 1, 2014, p. 71 -75.
[2] http://www.robofun.ro/docs/sht1.pdf
[3] https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Biometric/MQ -7.pdf
[4] http://wiring.org.co/learning/basics/airqualitymq135.html
[5]Petru Gabriel Puiu , Alexcandru Dragos Andrioaia, Cornel Toma – A new Approach to Achieving the
Command and Control Modules Embedded in Smart Home Building , IMANE 2015
[6] Culea, G.; Bucur, I., Popescu , Tracking system for photovoltaic panels realized with Twido controller,
Annals of DAAAM for 2007 & Proceedings, vol. 18, 201 -202, NO. 1, PP 296, Editor Branko Katalinic,
Published by DAAAM INTERNATIONAL, Vienna, Austria 2007, ISSN 1726 -9679, ISBN 3-901509 -58-5
[7] Popescu, C.; Culea, G., Bucur, I , Wireless embedded application for automation systems , Annals of
DAAAM for 2007 & Proceedings, vol. 18, 587 -588, NO. 1, PP 296, Editor Branko Katalinic, Published by
DAAAM INTERNATIONAL, Vienna, Austria 2007, ISSN 1726 -9679, ISBN 3 -901509 -58-5