Wasserstoff und andere Gas - Sensoren zur Überwachung

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Überwachung der Gas Konzentration z. B. bei Fehlern in Batterie Systemen oder auch zur Kontrolle von Gaslecks in Klimaanlagen oder Rauchgas usw.
Die MQ-8 usw. gibt es als recht einfache Sensor Module mit (Schalt) und Analog Ausgang. Benötigen nur 5 V 0,1 A.
Damit wäre eine simple Überwachung möglich.

Ich habe da mal vorlängerem was damit und Arduino, irgendwas mit analog Eingängen, Nano, egal, gebastelt um unterschiedliche Gase zu erkennen. Ich verwende vordergründig den 3 kanaligen MEM Sensor Mics6814 und zusätzlich einen MQ-x je nachdem für welches Gas.
MQ-8 wäre speziell für Wasserstoff.
Beim Akkubrand treten eine Vielfalt von brennbaren und unbrennbaren Gasen auf.
Ich fürchte allerdings, wenn eine erhöhte Konzentration auftritt ist es bereits zu spät und man bringt sich nur in arge Gefahr.
Vor Tagen misshandelte 18650er LiIon, erst Rauch, kurz darauf böser Knall mit Folgen.
LFP sollten doch gutmütiger sein was thermisches durchgehen betrifft.

Aber gut Alarm kann nie schaden.
Dusche würde ich jedenfalls nicht machen außer es ist eindeutig auch heiß.
Vorauseilend sollte ein erhöhter Zellendruck und darauf folgend außergewöhnlicher Temperaturanstieg stattfinden.

Zurück zum Sensor. bzw das kleine Modul 2x4cm, unter 5€, im Bild.
Drauf befindet sich ein OP und ein Einstellregler für den Schalt Ausgang,
Also nur noch ein Relaismodul und 5 V (USB Netzteil) notwendig.

Das Datenblatt des MQ-8 zeigt die einfachste Version.

Ikarus500 hat da auf ein paar Eigenheiten beim Betrieb dieser MQ-Sensoren hingewiesen.

daher eigener Faden

... Interessant, nach den Besonderheiten habe ich gesucht, aber nicht wirklich gefunden. Abgesehen von den hohen Einbrennzeiten und die Lebensdauer im Dauerbetrieb ist mir auch nicht klar. Eigentlich müssten die MEM Sensoren doch die gleichen Probleme machen?

Nachtrag wird gelegentlich aktualisiert.

Andere Sensoren:
MQ-xx (Winsen) gibt eine Vielzahl für unterschiedliche Gas Arten

MEMS Sensoren (mikromechanisch) wie MICS SENxxx BME Bosch Amphenol u.a.
MICS6814 3f.Sensor MICS5524 2f. Sensor ist ein 2 oder 3 fach MEMS Sensor Chip (Modul) und erfasst unterschiedliche Gas Arten mit getrennter Auswertung. (Beitr.12)
MICS4514 2fach -sensor Amphenol, OX und RED, gut im Netz dokumentiert
BME688 mit "AI" VOC Gas, Druck, Feuchte, Temp, (BME680) eher Luftgüte (Beitrag 9)

Es gibt inzwischen einige Sensoren am Markt bzw. die in Kürze erhältlich sein werden die sich speziell der Batterie Sicherheit und dem themischen Durchgehen TR im (Kfz) widmen.

AX221100 bzw. AX222058 Battery Savety Hydrogen Sensor (siehe Beitrag 17)

Früherkennung 5-15 min vor TR (Beitrag 21, 22)
Diese Sensoren sollen tatsächlich reagieren und Abschaltung bei Überladung auslösen können bevor es zu spät ist.
BES LITE BESL-10100 u. BES-131111 von honeywell
• BES sensor alarms ~7 minutes before thermal runaway
• H2, CO, CO2 and CH4 gas sensors showed ppm response only during the cell explosion/thermal runaway
........
Ergänzungen werden hier fortgesetzt.

[endurance]

Als wenn jemand was fertiges oder als Bausatz für Wasserstoff oder andere Gase hat das preislich (anschaffung und betrieb) im Rahmen (<~100€) und in MQTT oder Victron einbindbar ist ... ich wäre interessiert.

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Ich habe da mal was mit MICS 6814 3 fach Sensor, (universal brennbare Gase ) und MQ 9 mit Arduino und Display in einem anderen Zusammenhang rumprobiert. Siehe oben Nr. 383 und 391 ab 20.2. Da sind auch R/R Kennlinien dabei.
Eigentlich einfach für relative Anwendung wp sich kurzfristig was ändert. ohne Kalibrierung. Habe ich nix weiter gemacht und ist auch nicht für Netzwerk gedacht.

[ikarus500]

Die Sensoren der MQ Reihe haben eine Heizung welche die Messkammer von Kondensat befreien soll. Die gängigen Module haben diese ständig eingeschaltet. Im Datenblatt des Herstellers steht aber 30 sec. Heizen, dann eine kurze Ruhephase dann erst die Messung starten. Danach von vorn im gewünschten Rhythmus. - Ergänzung, sorry das betrifft nur den MQ-7. Der Ausgang für einen Signalgeber ist zwar nett aber Messwerte wären besser am ESP. Ich habe einen CO Sensor so beschaltet, dieser läuft unter espeasy. Ein Relais auf einem 2ten ESP zu schalten ist leicht. Eine Verbindung ist über ein Mesh ohne Router über p2p Netzwerk möglich. Ein Problem wäre noch die Kalibrierung. Hier noch ein Link.

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Also nach der kurzen Aufheizphase wird die Heizung kurz abgeschaltet und dann für die Messung wieder an wenn sie nicht dauernd durch heizen. Anscheinend kann man den Heizstrom auch zurück fahren
Die liefern doch auch das Analog Signal mit bzw. der Sensor selbst liefert nur analoge R Werte.
Bei mir startet das System nach einer Minute heizen.
Obs jetzt noch stabil bleibt?, war lange nicht in Betrieb und müsste wohl neu eingebrannt werden so wie ich das sehe.
F7r die Mics 6814 gibt's auch ein I2c Modul.

[hopfen]

Vielleicht verschiebt die Sensor Beiträge besser ein Admin irgendwo hin in ein extra Überwachungs Thema? Gas, Temperatur

[carolus]

Erledigt. Hab ich alles erwischt?

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Denke doch. Ich baue die Einleitung später noch etwas um damit es klarer wird.

[carolus]

Sehr gerne!!

[petrel]

von Bosch gibts BME688 "AI" Sensoren.
Die soll man trainieren können. Aber ob das auch für Wasserstoff funktioniert?

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Interessanter Typ, auch preislich.
Löten ist nix für Grobmotoriker. Ok, gibt auch Module.
Ja, Wasserstoff ist erwähnt, nur habe ich über die Empfindlichkeit dafür noch nix konkretes gefunden.
"The gas sensor can detect Volatile Organic Compounds (VOCs), volatile sulfur compounds (VSCs) and other gases such as carbon monoxide and hydrogen in the part per billion (ppb) range. "
In erster Linie erfasst er ja Luft Qualität IAQ und macht aus den erfassten Werten einen speziellen Mix für die Ausgabe.

Das Datenblatt ist schon etwas länger als zwei Seiten.

Er ist jedenfalls auch auf Github vertreten. Erst mal nix aufregendes, da wird z.B. nur der Widerstanswert ausgelesen.
Also demnach wäre es nur ein einfacher Sensortyp der nix unterscheidet?

Vielleicht ein moderner erweiterter Ersatz zu den alten BME?

Wenn er mir mal im vorübergehen unterkommt klaube ich ihn vielleicht für die Sammlung auf ali ab ca.20€ als Modul

[petrel]

Gibt ihn auch bei Mouser oder bei Reichelt als Development Kit.
Ja das Datenblatt für den Sensor sind ca. 60 Seiten und die Beschreibung für das AI Studio nochmal 50.

[hopfen]

Ich persönlich kann dem Bosch Typ momentan nix für solche Zwecke abgewinnen. bzw. habe ich bisher z.B. keine konkrete Daten zu H2 gefunden. VOC ist mir zu weitläufig. Ich will ja auch keine Wetterstation betreiben.

Die reine Sensor Bauart entspricht etwa den analogen MEMS Sensoren bzw. MICS Modulen

The MiCs 5524 is a compact MEMS metal oxide semiconductor sensor (MOS), suitable for indoor gas detections such as
carbon monoxide (CO) at range of 1 ~ 1000 ppm,
Ethanol (C2H6OH) range of 10 ~ 500 ppm,
Hydrogen (H2) range of 1 ~ 1000 ppm,
Ammonia (NH3) range of 1 ~ 500 ppm,
Methane (CH4) > 1000 ppm,
the 5524 can be used as indoor air quality monitoring, early fire detections, home automations, medical & clinical equipment’s. etc. Compare to MiCs 6814;

MiCs 6814 it has 3 sensor chips integrated with independent heaters and can sense up to 8 gases such Carbon Monoxide (CO) range to 1 ~ 1000 ppm,
Nitrogen Dioxide (NO2) range to 0.05 ~ 10 ppm,
Ethanol (C2H5OH) 10 ~ 500 ppm,
Hydrogen (H2) 1 ~ 1000 ppm,
Ammonia (NH3) 1 ~ 500 ppm,
Methane (CH4) > 1000 ppm,
Propane (C3H8) > 10000 ppm,
Iso-butane (C4H10) > 1000 ppm.
The MiCs 6814 suited for industrial, automobiles, agricultural, pollution detection, air quality sensing. Etc. for more technical details please refer to the datasheet below.

Beispiel für Arduino nano usw.

Wiring MiCs 5524 / 6814 CMOS MEMS Gas Detection Sensor | 14core.com

[ikarus500]

Eine Idee wäre eine Platine mit mehreren Sockeln für austauschbare Sensoren der MQ Serie und weiteren Anschlüssen für Temperatur und Luftfeuchte (zur Einstellung der MQś) zu kreieren. Als Software fände ich erst mal ESPeasy geeignet, weil eine schöne GUI zweitrangig ist und mit dem P2P Mesh von dem Wächter-ESP andere Aktoren gesteuert werden könnten. ESPeasy kann ja auch außer Webserver über WLAN und P2P Mesh auch MQTT und weitere Protokolle. Außerdem läuft es bei mir schon jahrelang 24/7 ohne Störungen auf ESP32 durch und kann über die Weboberfläche aktualisiert und mit neuen "Rules" versehen werden .Kann jemand hier solch eine Platine entwickeln?

[hopfen]

Der MQ- irgendwas hängt bei mir an einem Kabel mit Buchse wo er direkt getauscht wird.
Ich mache eigentlich nur mehr Lochraster und Bleistift Schmierereien. Ans Kicad habe ich mich noch immer nicht richtig umgewöhnt um produktiv damit zu werken.
Genauso verwende ich die umgearbeitete Arduino IDE auch für die ESP und nur ausnahmsweise platformio.

Ich brauche jedenfalls mindestens 2 gleiche Sensoren, kosten eh nix.
Habe die seit gestern wieder laufen und ich weiß nun nicht ob sich die Umwelt Werte ändern oder die Sensoren sich noch ans arbeiten gewöhnen, einbrennen.

Also einen der später ständig als Referenz läuft und einer der immer wieder länger abgeschaltet wird. Wie sich die zueinander verhalten.

Die Lebensdauer der MQ dürfte überhaupt kein Problem sein, bei den MEMs wird nur > 2 Jahre angegeben.

Mein alter CO Melder der laufend Werte ausgab hat leider sein Ablaufdatum erreicht und tut nix mehr. Der Nachfolger gibt nur Werte bei Überschreitung von Grenzen oder ev. gar nicht aus. Den wollte ich als grobe Referenz für den 3 kanal MICS 6814 verwenden.

Nebenbei werde ich den mal auf H2 Reaktion testen.

Kalibrierung, auch nur ganz grob ist überhaupt das Problem. Das einfachste ist überhaupt, nur die Datenblatt Werte zu akzeptieren.

Temperaturkompensation kann man natürlich machen schaut jetzt als Warner aber gar nicht so notwendig aus.

Hier gehts ja mehr um kurzfristige Änderungen deren absolute Grenzwerte vermutlich eh niemand sagen kann?

[ikarus500]

Es gäbe auch noch ganz pragmatischen und schnellen Ansatz: Da beim Ausgasen der Akkus immer jede Menge Rauch bestehend aus allen möglich Gasen und Partikeln austritt wäre auch ein normaler Rauchmelder hilfreich. Die können auch erweitert werden. Der Pin 7 beim MC145012, welcher in vielen Meldern verbaut ist, wird bei Alarm auf Masse gezogen um andere angeschlossene Melder zu aktivieren, oder halt einem Mikrocontroller einen Alarm zu signalisieren. Die Ruhespannung ist aber 9 Volt und muss auf 3V3 begrenzt werden. Schneller und günstiger geht es bestimmt nicht mehr. Natürlich gibt es auch Melder welchen diesen Pin schon herausgeführt haben.

[hopfen]

Genau, es gibt sicherlich einige Standard Melder wo man gar nix oder wenig basteln muß.
Rauch ist halt schon knapp vorm Knall.
Welche eindeutigen Anzeichen gibts vorher um noch was abzuschalten.

Nebenbei sind mir TR Sensoren untergekommen wie AX222058
Battery Safety Hydrogen Sensor
The AX221100 is a fully calibrated hydrogen
detection sensor designed for applications where
battery thermal runaway events are a concern. The
output of the sensor is a ratio metric analog output
with a detection range of 0 to 16% H2 gas
concentration.

[ikarus500]

Da meine bestellten MQ Sensoren noch nicht da sind, habe ich noch etwas einfaches mit Rauchmelder gesucht und gefunden: http://www.rainer-rebhan.de/proj_FeuerM_OTA.html Dabei wäre noch nicht mal ein Eingriff in den Rauchmelder nötig.

[hopfen]

So eine Mikrofon ESP Koppelung hatte ich schon mal für was anderes vor.
Gibt auch spezielle Tonfolge und Filter chips aber so einen Alarm Krachmacher sollte der ESP problemlos erkennen.

Rauchmelder ist eigentlich die am schnellsten und günstig realisierbare und Art für eine Warnung.

Zusätzlich auch noch Temperatursensor Grenzwerte als Auslöser von der Batterie u.a. verfolgen und mit übertragen.

[ikarus500]

@hopfen Gibt es den AX221100 irgendwo käuflich zu erwerben? Ich habe nur Bezugsquellen für Großmengen gefunden.
Ob der MQ8 von espeasy automatisch unter Zuhilfenahme von Temperatur und Feuchtesensor kalibriert werden kann werde ich baldmöglichst ausprobieren wenn die Sensoren da sind und ich dazu komme.