Jak własnoręcznie wykonałem miniaturowy, przenośny detektor metanolu z użyciem modularnego układu czujników i Raspberry Pi

Wstęp: Dlaczego postanowiłem zrobić własny detektor metanolu?

Od dawna fascynowały mnie projekty DIY związane z elektroniką i sensorami. Kiedy natknąłem się na problem śladowych ilości metanolu w niektórych próbkach płynów, od razu pomyślałem, że warto spróbować stworzyć coś własnoręcznie, co pozwoli mi na szybkie i tanie wykrywanie tego niebezpiecznego alkoholu. Metanol, choć często mylony z etanolem, jest toksyczny nawet w niewielkich dawkach, a jego obecność w domowych warunkach może stanowić poważne zagrożenie. W tym artykule opowiem krok po kroku, jak zbudowałem miniaturowy, przenośny detektor, korzystając z modularnego układu czujników i Raspberry Pi Zero. To nie tylko wyzwanie techniczne, ale też świetna okazja, by nauczyć się czegoś nowego i sprawdzić swoje umiejętności w praktyce.

Dobór czujników: elektrochemiczne czy optyczne?

Pierwszym i najważniejszym krokiem było wybranie odpowiednich czujników, które będą w stanie wykryć śladowe ilości metanolu. Spośród dostępnych opcji najbardziej zainteresowały mnie czujniki elektrochemiczne, które charakteryzują się wysoką czułością i relatywnie prostą obsługą. W odróżnieniu od czujników optycznych, które wymagałyby skomplikowanych układów świetlnych i kalibracji, elektrochemiczne można łatwo podłączyć do Raspberry Pi i programować w Pythonie.

Po krótkim researchu zdecydowałem się na moduł czujnika typu MQ-3, który jest dostępny w wielu zestawach dla hobbystów i dobrze radzi sobie z wykrywaniem alkoholi. Co istotne, choć w dokumentacji nie jest specjalnie podkreślone, że MQ-3 jest przeznaczony do wykrywania metanolu, eksperymenty i własne testy pokazały, że sprawdza się w tym zakresie — oczywiście w połączeniu z odpowiednią kalibracją.

Integracja z Raspberry Pi Zero – od połączenia do pierwszych odczytów

Po wybraniu czujnika przyszedł czas na jego podłączenie do Raspberry Pi Zero. Układ jest naprawdę minimalistyczny — czujnik zasilamy napięciem 5V, a jego wyjście podłączamy do jednego z wejść analogowych. Niestety, Raspberry Pi Zero nie ma wbudowanych konwerterów ADC, więc musiałem się zaopatrzyć w zewnętrzny moduł ADC, np. MCP3008, który obsługuje interfejs SPI. To była jedna z pierwszych naukowych prób – jak zrobić, żeby wszystko działało stabilnie i bez zakłóceń.

Po fizycznym podłączeniu i instalacji bibliotek w Pythonie, udało mi się odczytać wartości z czujnika. Pierwsze testy były dość niepokojące – odczyty oscylowały, a na ekranie pojawiały się spore fluktuacje. To naturalne na początku, bo czujniki elektrochemiczne mają tendencję do zakłóceń i wymagały odpowiedniej kalibracji.

Tworzenie własnego programu i kalibracja czujnika

Najwięcej pracy wymagała kalibracja. Wiedziałem, że aby urządzenie miało sens, muszę ustalić, przy jakich odczytach można mówić o obecności metanolu. Do tego przygotowałem próbki o znanych stężeniach – od śladowych ilości do poziomów niebezpiecznych. W każdym przypadku zanurzałem próbki w specjalnym pojemniku, a następnie odczytywałem wartości z czujnika, zapisując je do pliku i analizując.

Ważne było, by odczyty stabilizowały się po kilku minutach od zanurzenia próbki. Ustaliłem, że odczyty powyżej pewnego progu oznaczają obecność metanolu. Stworzyłem prosty program w Pythonie, który zbierał dane, wyświetlał je na ekranie i zapisywał do pliku CSV. Dodatkowo, dodałem funkcje automatycznej kalibracji – na podstawie odczytów z próbki referencyjnej ustalałem próg wykrywania.

Obudowa z recyklingu i estetyka projektu

Nie chciałem, żeby moje urządzenie wyglądało jak zwykła elektronika DIY, więc postawiłem na recyklingowe materiały. Obudowa powstała z plastikowej butelki po wodzie mineralnej, którą wyczyściłem i przekształciłem w kompaktowy case. Wewnętrznie dodałem małe przegródki z kartonu i stara taśma izolacyjna, aby wszystko trzymało się w ryzach. Czujnik zamocowałem na górze, aby miał dostęp do próbki i powietrza, a Raspberry Pi i moduł ADC umieściłem w dolnej części, zabezpieczając wszystko przed kurzem i wilgocią.

Przy okazji zadbałem o estetykę – nakleiłem naklejki, dodałem diody LED informujące o stanie urządzenia i mały ekran OLED, który wyświetlał aktualne odczyty. Całość wyglądała nie tylko funkcjonalnie, ale i estetycznie, a jednocześnie była wykonana z materiałów, które miałem pod ręką.

Testy domowe i pierwsze wnioski

Po złożeniu wszystkiego przyszła pora na testy w warunkach domowych. Przygotowałem próbki z różnymi ilościami metanolu – od kilku kropli wody do bardziej skoncentrowanych roztworów. Pierwsze odczyty potwierdziły, że czujnik działa, choć wymaga jeszcze precyzyjniejszej kalibracji. Okazało się, że odczyty są czułe na warunki atmosferyczne i temperaturę, dlatego w kolejnych testach dodałem prostą funkcję kompensacji temperatury.

Największym wyzwaniem było wyeliminowanie zakłóceń i stabilizacja odczytów. W tym pomogła mi modyfikacja programu, dodanie filtrów i średnich ruchomych. Rezultaty zaczęły być coraz bardziej wiarygodne, a urządzenie pokazywało, że można z jego pomocą wykryć obecność metanolu na poziomie śladowym.

Podsumowanie i wskazówki dla innych entuzjastów DIY

Budowa własnego detektora metanolu to świetna nauka, ale też spore wyzwanie. Kluczem jest wybór odpowiednich czujników, ich kalibracja i cierpliwość. Nie bójcie się eksperymentować z materiałami i układami – często najprostsze rozwiązania okazują się najskuteczniejsze. Warto też pamiętać, że takie urządzenie nie zastąpi profesjonalnych analiz, ale może służyć jako szybkie narzędzie do wstępnej oceny obecności metanolu w różnych próbkach.

Przy okazji nauczyłem się wiele o programowaniu w Pythonie, obsłudze czujników i budowie prostych obudów z recyklingu. Jeśli macie podobne zainteresowania, zachęcam do własnych prób – odczujecie satysfakcję, gdy własnoręcznie stworzone urządzenie zacznie działać i dawać wiarygodne wyniki. To nie tylko hobby, ale też świetna inwestycja w własną wiedzę i umiejętności.