라즈베리 파이에 TGS2600 가스 센서 연결해 유해 가스 감지하기

개요

악취의 주원인인 휘발성 황 화합물 저농도 감지엔 이에 특화된 센서가 필요합니다. Figaro TGS2600이 이 목적용으로 설계됐습니다. 가열된 감지 소자가 수소 황화물이나 메탄 같은 가스 노출 시 전기 저항 변화. 이 저항 변화를 측정해 가스 농도 증가에 따라 상승하는 아날로그 전압 출력.

아날로그 vs 디지털 신호

디지털 신호가 엄격히 이진(0 또는 1)인 반면 아날로그 신호는 연속적 범위 가집니다. 간단한 비유로 스티어링 휠: 부드럽게 돌리거나 완전히 잠글 수 있지만 디지털 조향 시스템은 완전 좌우만 허용. TGS2600은 풀레인지 아날로그 전압 출력하지만 라즈베리 파이 GPIO 핀은 디지털 상태만 읽기 가능.

파이에서 아날로그를 디지털로 변환

파이 GPIO 핀은 3.3V 디지털 입력. ~1.1V 미만 전압 인가 시 LOW, ~1.4V 초과 시 HIGH 읽음. 센서가 스파이크 감지 시 알림 트리거하려면 센서 출력을 임계값 바로 아래에 두고 갑작스런 상승이 HIGH 범위로 넘어가게 할 수 있습니다. 정밀 농도 값 필요 없으면 외부 ADC 불필요.

저항 래더로 임계값 설정

TGS2600 출력은 깨끗한 공기에서 0V부터 심한 오염에서 3.3V까지 스윙. 단일 47kΩ 저항이 신호를 접지 쪽으로 당기지만 배경 공기 변동이 여전히 GPIO 임계값 위로 전압 밀어올릴 수 있음. 디지털 제어 저항 래더 – 각 GPIO 핀에 연결된 47kΩ 저항 4개 – 추가해 선택적으로 저항을 접지에 연결하고 실시간으로 유효 저항 조정. 이 "디지털-아날로그" 변환으로 파이가 수동 튜닝 없이 다양한 배경 조건에서 안정적 감지 임계값 유지 가능.

센서 배선

센서에 네 핀:

1. 히터 음극
2. 센서 전극 음극
3. 센서 전극 양극
4. 히터 양극

센서를 브레드보드 중앙 간격에 배치. 핀 3과 4를 3.3V에, 핀 1과 2를 접지에 연결. 센서 출력(핀 2)이 저항 래더와 트리거 GPIO에 공급.

트리거 핀 연결

파이 전원 끄고 센서 출력을 GPIO 4에 연결. 출력과 접지 사이에 47kΩ 저항 추가해 기준 전압 설정. 추가 저항은 다음 섹션에서.

저항 래더 DAC 구축

나머지 네 47kΩ 저항 각각을 센서 출력과 전용 GPIO 핀에 병렬 연결. 핀을 OUTPUT로 설정하고 LOW 드라이브하면 그 저항이 접지 연결돼 센서 전압 낮춤. 핀을 INPUT으로 설정하면 저항이 사실상 분리. 활성 저항 조합이 총 션트 저항 정의해 파이가 변화하는 배경 조건에서 센서 출력을 HIGH 임계값 바로 아래에 유지 가능.

작동 원리

총 션트 저항은 병렬 연결이라 항상 개별 저항보다 작음. 더 많은 저항 활성화되면 유효 저항 감소, 센서에서 더 많은 전류 끌어내 출력 전압 낮춤. 이 아날로그 신호에 대한 디지털 제어는 본질적으로 저가 DAC로 반응성 높고 정확한 가스 감지 가능.

자세한 지침은 전체 튜토리얼 참조: 라즈베리 파이에 센서 연결해 유해 가스 경고하기!