Difference between revisions of "Team:NCKU Tainan/CO2"

 
(34 intermediate revisions by 5 users not shown)
Line 11: Line 11:
 
     <!--Page_Content-->
 
     <!--Page_Content-->
 
     <div class="container content">
 
     <div class="container content">
−
        <h1 class="head">CO<sub>2</sub> Sensor</h1>
+
            <div class="headstyle">
 +
                <h1 class="head">CO<sub>2</sub> Sensor</h1>
 +
            </div>
 +
            <div class="righttitle">
 +
                <h6 class="subtitle"></h6>
 +
            </div>
 
         <div class="navbar-example">
 
         <div class="navbar-example">
 
             <div class="row">
 
             <div class="row">
Line 27: Line 32:
 
                     <div data-spy="scroll" data-target="#sidelist" data-offset="0" class="scrollspy-example">
 
                     <div data-spy="scroll" data-target="#sidelist" data-offset="0" class="scrollspy-example">
 
                         <div class="container">
 
                         <div class="container">
−
 
+
                            <img class="contentimg col-12" src="https://static.igem.org/mediawiki/2018/3/32/T--NCKU_Tainan--CO2_sensor.jpg">
−
 
+
                            <p class="pcontent">
 +
                                About this section, we are showing how to use the CO<sub>2</sub> sensor in Arduino.
 +
                            </p>
 
                             <div id="Motivation">
 
                             <div id="Motivation">
−
 
−
                                <p class="pcontent">
 
−
                                    About this section, we are showing how to use the CO2 sensor in arduino.
 
−
                                </p>
 
−
                                </br>
 
−
 
 
                                 <h3>Motivation</h3></br>
 
                                 <h3>Motivation</h3></br>
  
 
                                 <div id="pt">
 
                                 <div id="pt">
 
                                     <p class="pcontent">
 
                                     <p class="pcontent">
−
                                         We want to detect if the CO2 concentration at the outlet is decreasing as
+
                                         We want to detect if the CO<sub>2</sub> concentration at the outlet is decreasing as
 
                                         expected.
 
                                         expected.
 
                                     </p>
 
                                     </p>
Line 51: Line 52:
  
 
                             <div id="Experiments">
 
                             <div id="Experiments">
−
                                </br></br></br></br>
 
 
                                 <h3>Experiments</h3></br>
 
                                 <h3>Experiments</h3></br>
  
Line 61: Line 61:
  
 
                                         <ul>
 
                                         <ul>
−
                                             <li>Because the analog value returned by each sensor may be inaccurate, and
+
                                             <li class="none">Because the analog value returned by each sensor may be inaccurate, and
 
                                                 the carbon dioxide concentration in each area may be slightly
 
                                                 the carbon dioxide concentration in each area may be slightly
 
                                                 different, it must be corrected before use.</li></br>
 
                                                 different, it must be corrected before use.</li></br>
Line 73: Line 73:
 
                                             <li>Let the sensor enter a steady state and operate in an unventilated
 
                                             <li>Let the sensor enter a steady state and operate in an unventilated
 
                                                 environment for at least 48 hours.</li></br>
 
                                                 environment for at least 48 hours.</li></br>
−
                                             <li>At this time, the analogy value of the atmospheric carbon dioxide
+
                                             <li>At this time, the analog value of the atmospheric carbon dioxide
−
                                                 concentration (about 400 ppm) was measured, and we measured 705.</li></br>
+
                                                 concentration (about 400 ppm) was measured, and we measured 705 ppm.</li></br>
−
                                             <li>The known carbon dioxide concentration is adjusted by a float
+
                                             <li>The known carbon dioxide concentration is adjusted by a CO<sub>2</sub>
−
                                                 flowmeter, and the ppm can be obtained according to the formula
+
                                                 incubator, and the ppm can be obtained according to the formula
−
                                                 conversion, and the analogy value of the concentration is obtained.</br>
+
                                                 conversion, and the analog value of the concentration is obtained.</br>
−
                                                 Ex: We put the carbon dioxide sensor into 100% carbon dioxide and
+
                                                 Ex: We put the carbon dioxide sensor into 5% carbon dioxide and
−
                                                 measured its analogy value to 260.</li></br>
+
                                                 measured its analog value to 530 ppm.</li></br>
 
                                             <li>We assume that the carbon dioxide logarithmic concentration is
 
                                             <li>We assume that the carbon dioxide logarithmic concentration is
 
                                                 negatively linearly related to the output analog value, and can be
 
                                                 negatively linearly related to the output analog value, and can be
Line 87: Line 87:
  
 
                                         <li>Formula</li></br>
 
                                         <li>Formula</li></br>
 +
 +
                                        <img class="contentimg CO2img-2 col-14" src="https://static.igem.org/mediawiki/2018/9/9c/T--NCKU_Tainan--CO2_Results.jpg">
  
 
                                         <ol type="a">
 
                                         <ol type="a">
−
                                             <li>X% = 10000X ppm Ex:5% CO2 concentration = 50000 ppm</li></br>
+
                                             <li>X% = 10000X ppm Ex: 5% CO<sub>2</sub> concentration = 50000 ppm</li></br>
−
                                             <li>Let we assume the unknown CO2 concentration is C ppm.</li></br>
+
                                             <li>Let we assume the unknown CO<sub>2</sub> concentration is C ppm.</li></br>
 
                                         </ol>
 
                                         </ol>
  
 
                                         <div id="pt">
 
                                         <div id="pt">
 
                                             <p class="pcontent">
 
                                             <p class="pcontent">
 +
                                                $$slope={V_{50000}-V_{400}\over
 +
                                                log50000-log400}={V-V_{400}\over logC-log400}$$</br></p>
 +
                                        </div>
  
−
                                                From the graph, we have shown that V1000000 = 260 、V400 = 705</br>
+
                                        <ul>
−
                                                Therefore, we can get the slope value.</br>
+
                                            <li class="none">From the graph, we have shown that V<sub>50000</sub> = 530 、V<sub>400</sub>
−
                                                After shifting the equation we will get</br>
+
                                                = 705</li>
 +
                                            <li class="none">Therefore, we can get the slope value.</li>
 +
                                            <li class="none">After shifting the equation we will get</li>
 +
                                        </ul>
  
−
                                                We can then get the unknown CO2 concentration from this formula.</br>
+
                                        <div id="pt">
−
                                             </p>
+
                                             <p class="pcontent">
−
                                            </br></br>
+
                                                $${logC-log400}={V-V_{400}\over slope}$$</br>
 +
                                                $$C={10^{log400+{V-V_{400}\over slope}}}$$</br></p>
 
                                         </div>
 
                                         </div>
 +
 +
                                        <ul>
 +
                                            <li class="none">We can then get the unknown CO<sub>2</sub> concentration from this formula.</li>
 +
                                        </ul>
 +
 +
                                        <li>Picture</li></br>
 +
 +
                                        <ul>
 +
                                            <li class="none">We put CO<sub>2</sub> sensor into the CO<sub>2</sub> incubator and measure its analog value.</li>
 +
                                        </ul>
 +
 +
                                        <img class="contentimg CO2img col-8" src="https://static.igem.org/mediawiki/2018/7/71/T--NCKU_Tainan--IMG_2109.jpg">
 +
 +
                                        </br></br>
 +
  
 
                                     </ol>
 
                                     </ol>
  
−
                                     <li>Experiment 2: CO2 trend line verification</li></br>
+
                                     <li>Experiment 2: CO<sub>2</sub> trend line verification</li></br>
  
 
                                     <ol>
 
                                     <ol>
 
                                         <li>Purpose</li></br>
 
                                         <li>Purpose</li></br>
 
                                         <ul>
 
                                         <ul>
−
                                             <li>To verify whether the logarithmic concentration of carbon dioxide is
+
                                             <li class="none">To verify whether the logarithmic concentration of carbon dioxide is
 
                                                 negatively linear with the output analog value.</li></br>
 
                                                 negatively linear with the output analog value.</li></br>
 
                                         </ul>
 
                                         </ul>
Line 119: Line 143:
  
 
                                         <ul>
 
                                         <ul>
−
                                             <li>Use a float flowmeter to call up the known carbon dioxide concentration
+
                                             <li class="none">Use a CO<sub>2</sub> incubator to adjust the known carbon dioxide concentration and measure its analogy to see if it is on this line.</li></br>
−
                                                and measure its analogy to see if it is on this line.</li></br>
+
 
                                         </ul>
 
                                         </ul>
  
Line 127: Line 150:
  
 
                                         <ul>
 
                                         <ul>
−
                                             <li></li></br>
+
                                             <li class="none">We put our sensor in the environment of CO<sub>2</sub> 2.7%, and we measured that
 +
                                                the analog value 550, which is quite match with the theoretical analog
 +
                                                value 552.</li></br>
 
                                         </ul>
 
                                         </ul>
 +
 
                                     </ol>
 
                                     </ol>
  
Line 135: Line 161:
  
 
                                     <ul>
 
                                     <ul>
−
                                         <li>It is best to preheat for the first time for 24 hours, use it for more than
+
                                         <li class="none">It is best to preheat for the first time for 24 hours, use it for more than
 
                                             six hours, preheat for 1-2 hours, power off for more than 72 hours, and
 
                                             six hours, preheat for 1-2 hours, power off for more than 72 hours, and
 
                                             preheat for 24 hours.</li>
 
                                             preheat for 24 hours.</li>
Line 147: Line 173:
  
 
                                         <li>Arduino UNO</li></br>
 
                                         <li>Arduino UNO</li></br>
−
                                         <li>MG811 CO2 Sensor</li>
+
                                         <li>MG811 CO<sub>2</sub> Sensor</li>
 
                                         <ol type="a">
 
                                         <ol type="a">
 
                                             <li>Heating power supply: 7.5-12V</li>
 
                                             <li>Heating power supply: 7.5-12V</li>
 
                                             <li> Operating Temperature: -20 – 50 °C</li>
 
                                             <li> Operating Temperature: -20 – 50 °C</li>
−
                                             <li>Measuring range: 400-10000ppm CO2</li>
+
                                             <li>Measuring range: 400-10000ppm CO<sub>2</sub></li>
 
                                         </ol>
 
                                         </ol>
 
                                         </br>
 
                                         </br>
−
                                         <li>a register of 4700 ohms</li></br></li></br>
+
                                         <li>Float flowmeter or CO<sub>2</sub> incubator</li></br></li></br>
 
                                         <li><a href="https://github.com/vicky87106/2018iGEM_NCKU-Tainan" style="color: #28ff28;">Arduino
 
                                         <li><a href="https://github.com/vicky87106/2018iGEM_NCKU-Tainan" style="color: #28ff28;">Arduino
 
                                                 code</a></li></br>
 
                                                 code</a></li></br>
Line 166: Line 192:
  
 
                             <div id="Wiring">
 
                             <div id="Wiring">
−
 
−
                                </br></br></br></br>
 
−
 
 
                                 <h3>Wiring</h3></br>
 
                                 <h3>Wiring</h3></br>
  
Line 178: Line 201:
  
  
−
                             <div class="reference" id="Reference">
+
                             <div class="reference" id="Reference">
−
 
+
−
                                </br></br></br></br>
+
−
 
+
 
                                 <h3>Reference</h3></br>
 
                                 <h3>Reference</h3></br>
 
                                 <ol>
 
                                 <ol>
Line 210: Line 230:
 
         $(document).ready(function () {
 
         $(document).ready(function () {
 
             $(window).scroll(function () {
 
             $(window).scroll(function () {
−
                 if ($(this).scrollTop() >= 90) {
+
                 if ($(this).scrollTop() >= 500) {
 
                     var position = $("#sidelist").position();
 
                     var position = $("#sidelist").position();
 
                     if (position == undefined) {} else {
 
                     if (position == undefined) {} else {
Line 235: Line 255:
 
     <script src="https://2018.igem.org/Team:NCKU_Tainan/js/frame/T--NCKU_Tainan--jquery-1_12_4_min_js?action=raw&amp;ctype=text/javascript"></script>
 
     <script src="https://2018.igem.org/Team:NCKU_Tainan/js/frame/T--NCKU_Tainan--jquery-1_12_4_min_js?action=raw&amp;ctype=text/javascript"></script>
 
     <script src="https://2018.igem.org/Template:NCKU_Tainan/js/bootstrap_min_js?action=raw&amp;ctype=text/javascript"></script>
 
     <script src="https://2018.igem.org/Template:NCKU_Tainan/js/bootstrap_min_js?action=raw&amp;ctype=text/javascript"></script>
 +
    <script src='https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/mathjax/2.7.5/MathJax.js?config=TeX-MML-AM_CHTML' async></script>
 
</body>
 
</body>
  

Latest revision as of 21:33, 17 October 2018

CO2 Sensor

About this section, we are showing how to use the CO2 sensor in Arduino.

Motivation


We want to detect if the CO2 concentration at the outlet is decreasing as expected.



Experiments


  • Experiment 1: Instrument calibration

    1. Purpose

      • Because the analog value returned by each sensor may be inaccurate, and the carbon dioxide concentration in each area may be slightly different, it must be corrected before use.

    2. Method

      1. Connect the power supply to 3.3V and use arduino to measure the analog value of output A0. Its stable value is about 3.3/5*1024=675.84.

      2. Let the sensor enter a steady state and operate in an unventilated environment for at least 48 hours.

      3. At this time, the analog value of the atmospheric carbon dioxide concentration (about 400 ppm) was measured, and we measured 705 ppm.

      4. The known carbon dioxide concentration is adjusted by a CO2 incubator, and the ppm can be obtained according to the formula conversion, and the analog value of the concentration is obtained.
        Ex: We put the carbon dioxide sensor into 5% carbon dioxide and measured its analog value to 530 ppm.

      5. We assume that the carbon dioxide logarithmic concentration is negatively linearly related to the output analog value, and can be found by the known two points.


    3. Formula

      1. X% = 10000X ppm Ex: 5% CO2 concentration = 50000 ppm

      2. Let we assume the unknown CO2 concentration is C ppm.

      $$slope={V_{50000}-V_{400}\over log50000-log400}={V-V_{400}\over logC-log400}$$

      • From the graph, we have shown that V50000 = 530 、V400 = 705
      • Therefore, we can get the slope value.
      • After shifting the equation we will get

      $${logC-log400}={V-V_{400}\over slope}$$
      $$C={10^{log400+{V-V_{400}\over slope}}}$$

      • We can then get the unknown CO2 concentration from this formula.
    4. Picture

      • We put CO2 sensor into the CO2 incubator and measure its analog value.


  • Experiment 2: CO2 trend line verification

    1. Purpose

      • To verify whether the logarithmic concentration of carbon dioxide is negatively linear with the output analog value.

    2. Method

      • Use a CO2 incubator to adjust the known carbon dioxide concentration and measure its analogy to see if it is on this line.

    3. Result

      • We put our sensor in the environment of CO2 2.7%, and we measured that the analog value 550, which is quite match with the theoretical analog value 552.


  • Precaution

    • It is best to preheat for the first time for 24 hours, use it for more than six hours, preheat for 1-2 hours, power off for more than 72 hours, and preheat for 24 hours.

  • Materials used

    1. Arduino UNO

    2. MG811 CO2 Sensor
      1. Heating power supply: 7.5-12V
      2. Operating Temperature: -20 – 50 °C
      3. Measuring range: 400-10000ppm CO2

    3. Float flowmeter or CO2 incubator


    4. Arduino code

Wiring


Reference


  1. Tiequan Shao.Peng Wei.(2016)Arduino 二氧化碳感測器MG811 校正計算.Retrieved from
    http://a-chien.blogspot.com/2016/03/arduino-mg811.html




Follow us
Contact us

igem.ncku.tainan@gmail.com
No.1, Daxue Rd., East Dist., Tainan City 701, Taiwan (R.O.C.)