agrobot_base/Firmware/Modulos/SensorGasModel.h

#ifndef SensorGasModel
#define SensorGasModel

#include "SerialService.h"
#include "Pinout.h"
#include "Utils.h"

class SensorGas {
  public:
    enum class TipoSensorGas : uint8_t {
      MQ2 = 0,
      MQ7 = 1,
      MQ135 = 2,
    };
  

    SensorGas(String _modID, String _id) {
      Mod_ID = _modID;
      _ID = _id;
    }

    String Mod_ID = "";
    String _ID;
    int ID_Num;
    PinoModel _pino;
    TipoSensorGas Tipo;

    float ppm = -1;
    float tensao = -1;

    bool Iniciado = false;
    bool Checando = false;

    void Inicializar() {
      if (Iniciado) {
        MostrarLog("Sensor já inicializado");
        return;
      }

      _pino.Conectar();
      Iniciado = _pino.Definido();

      MostrarLog(Iniciado ? "Sensor iniciado" : "Sensor nao iniciado");
    }

    void Desligar() {
      if (!Iniciado) {
        MostrarLog("Sensor nao esta inicializado");
        return;
      }

      _pino.Desconectar(); // Desconecta o pino

      MostrarLog("Sensor Desligado");

      Iniciado = false;
    }

    void RequisitarDados() {
      AferirGas();
    }

    std::vector<uint8_t> MontarMensagemCAN(CanMessagePosicaoDados posicao) {
      std::vector<uint8_t> data;
      data.push_back(static_cast<uint8_t>(posicao));
      data.push_back(ID_Num);
      switch (posicao) {
        case CanMessagePosicaoDados::Status: {
          data.push_back(Iniciado ? 1 : 0);
          break;
        }
        case CanMessagePosicaoDados::Dados1: {
          int32_t leituraInt = static_cast<int32_t>(round(ppm * 100.0f));
          data.push_back((uint8_t)(leituraInt >> 24));
          data.push_back((uint8_t)(leituraInt >> 16));
          data.push_back((uint8_t)(leituraInt >> 8));
          data.push_back((uint8_t)(leituraInt & 0xFF));
          break;
        }
      }
      return data;
    }

    static std::vector<uint8_t> ConfigurarSensor(std::vector<SensorGas*>& lista, std::vector<uint8_t>& data, const String& Mod_ID) {
      std::vector<uint8_t> status;
      if (data.size() < 2) return status;
      CanMessagePosicaoDados posicao = (CanMessagePosicaoDados)data[0];
      uint8_t idNum = data[1];
      auto it = std::find_if(lista.begin(), lista.end(), [idNum](SensorGas* s) { return s->ID_Num == idNum; });
      bool jaExiste = it != lista.end();
      SensorGas* sensor;

      switch (posicao) {
        case CanMessagePosicaoDados::Config1: {
          if (data.size() < 8) return status;
          bool conectar = data[3] == 1;
          TiposBarramentos tipoBarramento = (TiposBarramentos)data[4];
          int pino = data[5];
          TipoSensorGas tipo = (TipoSensorGas)data[6];
          int canalMux = (data[7] == 255) ? -1 : data[7];

          if (conectar) {
            if (!jaExiste) sensor = new SensorGas(Mod_ID, "sGAS_" + String(idNum));
            else sensor = *it;

            if (!sensor->Iniciado) {
              sensor->ID_Num = idNum;
              sensor->_pino = PinoModel(pino, tipoBarramento, _INPUT, ANALOGICO, idNum, canalMux);
              sensor->Tipo = tipo;
              sensor->Inicializar();
              if (!jaExiste) {
                lista.push_back(sensor);
                sensor->MostrarLog("Sensor de gas adicionado via CAN: sGAS_" + String(idNum));
              }
            }
            status = sensor->MontarMensagemCAN(CanMessagePosicaoDados::Status);
          } else {
            if (jaExiste) {
              sensor = *it;
              sensor->Desligar();
              status = sensor->MontarMensagemCAN(CanMessagePosicaoDados::Status);
              sensor->MostrarLog("Sensor de gas removido via CAN: sGAS_" + String(idNum));
              delete sensor;
              lista.erase(it);
            }
          }
          break;
        }
      }
      return status;
    }

  private:

    bool DegugMode = true;

    void MostrarLog(String mensagem) {
      if (DegugMode) {
        PrintTela("[GAS " + _ID + "] " + mensagem);
      }
    }

    void AferirGas() {
      if (!Iniciado) return;
      float leitura = _pino.get();
      ppm = CalcularPPM(leitura);
      MostrarLog("Leitura Gas: " + String(leitura) + ", Tensao: " + String(tensao) + ", PPM estimado: " + String(ppm));
    }

    float CalcularPPM(float leitura) {
      switch (Tipo) {
        case TipoSensorGas::MQ2:
          return CalcularPPM_MQ2(leitura);
        case TipoSensorGas::MQ7:
          return CalcularPPM_MQ7(leitura);
        default:
          return 0.0f;
      }
    }

    // Valor de R0 calibrado (ideal seria calibrar em tempo real, aqui é fixo)
    const float R0_MQ2 = 16.8f;
    static constexpr float vOffsetMQ2 = (0.471f / 0.64f); // v real / v ads
    const float R0_MQ7 = 75.1f;
    static constexpr float vOffsetMQ7 = (0.305f / 0.51f); // v real / v ads

    // Constantes do divisor resistivo
    const float RL = 10.0; // resistência de carga típica em kΩ
    const float Vs = 5.0f;  // tensão de alimentação do MQ
    static constexpr float divisor = 10.0f / (10.0f + 5.6f);  // R1 = 5K6, R2 = 10K


    float CalcularPPM_MQ2(float leituraADC) {
      float leituraADC_volts = (leituraADC / 4095.0f) * Vs;
      float Vadc = leituraADC_volts * divisor * vOffsetMQ2;
      tensao = Vadc;
      if (Vadc <= 0.01f || Vadc >= Vs) return 0;

      float Rs = (Vs - Vadc) * RL / Vadc;
      float ratio = Rs / R0_MQ2;
      float ppm = pow(10.0, (-0.45 * log10(ratio)) + 1.9);
      return ppm;
    }

    float CalcularPPM_MQ7(float leituraADC) {
      float leituraADC_volts = (leituraADC / 4095.0f) * Vs;
      float Vadc = leituraADC_volts * divisor * vOffsetMQ2;
      tensao = Vadc;
      if (Vadc <= 0.01f || Vadc >= Vs) return 0;

      float Rs = (Vs - Vadc) * RL / Vadc;
      float ratio = Rs / R0_MQ7;
      float ppm = pow(10.0, (-1.7 * log10(ratio)) + 1.7);
      return ppm;
    }

};

#endif