Conecte um Sensor de Gás TGS2600 ao Raspberry Pi para Detecção de Gases Nocivos

Detectar compostos de enxofre voláteis – a causa primária de odores desagradáveis – requer um sensor que possa detectar concentrações de baixo nível. O Figaro TGS2600 é projetado para este propósito. Ele usa um elemento sensor aquecido que muda sua resistência elétrica quando exposto a gases como sulfeto de hidrogênio ou metano. Medindo essa mudança de resistência, o sensor produz uma tensão analógica que sobe com o aumento da concentração de gás.

Sinais Analógicos vs Digitais

Diferente de sinais digitais, que são estritamente binários (0 ou 1), sinais analógicos abrangem uma faixa contínua. Uma analogia simples é um volante: você pode virá-lo suavemente ou travá-lo totalmente, enquanto um sistema de direção digital só permitiria esquerda total ou direita total. O TGS2600 produz uma tensão analógica de faixa completa, mas os pinos GPIO do nosso Raspberry Pi só podem ler estados digitais.

Convertendo Analógico para Digital no Pi

Os pinos GPIO do Pi são entradas digitais de 3.3 V. Quando uma tensão abaixo de ~1.1 V é aplicada, o pino lê LOW; acima de ~1.4 V lê HIGH. Para disparar um alarme quando o sensor detecta um pico, podemos trazer a saída do sensor logo abaixo do limiar e deixar qualquer subida repentina cruzar para a faixa HIGH. Isso elimina a necessidade de um ADC externo a menos que valores precisos de concentração sejam necessários.

Definindo o Limiar com Escada de Resistores

A saída do TGS2600 pode variar de 0 V (ar limpo) a 3.3 V (contaminação severa). Um único resistor de 47 kΩ puxa o sinal para terra, mas variações de ar de fundo ainda podem empurrar a tensão acima do limiar GPIO. Adicionando uma escada de resistores controlada digitalmente – quatro resistores de 47 kΩ cada ligado a um pino GPIO – podemos conectar seletivamente resistores à terra e ajustar a resistência efetiva em tempo real. Esta conversão "digital-para-analógica" permite que o Pi mantenha um limiar de detecção estável sem ajuste manual.

Fiação do Sensor

O sensor tem quatro pinos:

1. Negativo do aquecedor
2. Eletrodo do sensor negativo
3. Eletrodo do sensor positivo
4. Positivo do aquecedor

Coloque o sensor através do vão central da protoboard. Conecte pinos 3 e 4 a 3.3 V, e pinos 1 e 2 à terra. A saída do sensor (pino 2) alimentará a escada de resistores e o GPIO de gatilho.

Conectando o Pino de Gatilho

Desligue o Pi, então conecte a saída do sensor ao GPIO 4. Adicione um resistor de 47 kΩ entre a saída e terra para definir a tensão de base. Resistores adicionais serão adicionados na próxima seção.

Construindo o DAC de Escada de Resistores

Cada um dos quatro resistores de 47 kΩ restantes é conectado em paralelo à saída do sensor e a um pino GPIO dedicado. Ao definir um pino para OUTPUT e levá-lo a LOW, aquele resistor é conectado à terra, puxando a tensão do sensor para baixo. Definir o pino para INPUT efetivamente desconecta o resistor. A combinação de resistores ativos define a resistência shunt total e permite que o Pi mantenha a saída do sensor logo abaixo do limiar HIGH sob condições de fundo variáveis.

Como Funciona

A resistência shunt total é sempre menor que qualquer resistor individual porque estão conectados em paralelo. À medida que mais resistores são ativados, a resistência efetiva diminui, drenando mais corrente do sensor e baixando sua tensão de saída. Este controle digital sobre um sinal analógico é essencialmente um DAC de baixo custo, permitindo detecção de gás responsiva e precisa.

Para orientação mais detalhada, consulte o tutorial completo: Conecte um sensor ao seu Raspberry Pi para avisar quando há gases nocivos!