Изучение и применение газового датчика MQ-2

Изучение и применение газового датчика MQ-2

Внутренняя структура датчика газа MQ-2

    Датчик фактически заключен в два слоя тонкой сетки из нержавеющей стали, которая называется «антивзрывной сеткой» (anti-explosion network). Она гарантирует, что нагревательный элемент внутри датчика не вызовет взрыва, когда мы ищем легковоспламеняющиеся газы.

Рисунок 3 – Внешние компоненты датчика газа MQ-2

    Она также обеспечивает защиту датчика и отфильтровывает взвешенные частицы, поэтому внутрь камеры могут проходить только газообразные элементы. Сетка связана с остальной частью корпуса через медное зажимное кольцо.

Рисунок 4 – Внутренняя структура с чувствительным элементом и соединительными выводами

    Так выглядит датчик при удалении внешней сетки. Звездообразная структура образована из чувствительного элемента и шести соединительных ножек, которые выходят за пределы бакелитового основания. Из шести два вывода (H) отвечают за нагрев чувствительного элемента и соединены через катушку из никель-хромовой проволоки, хорошо известного проводящего сплава.

    Остальные четыре вывода (A и B), отвечающие за выходные сигналы, подключены с использованием платиновых проводов. Эти провода соединены с корпусом чувствительного элемента и передают небольшие изменения тока, который проходит через чувствительный элемент.

Рисунок 5 – Чувствительный элемент – керамика на основе оксида алюминия с покрытием из диоксида олова

    Трубчатый чувствительный элемент изготовлен из керамики на основе оксида алюминия (Al2O3) и покрыт диоксидом олова (SnO2). Диоксид олова здесь является наиболее важным материалом, будучи чувствительным к горючим газам. Керамическая подложка просто увеличивает эффективность нагрева и обеспечивает постоянное нагревание площади датчика до рабочей температуры.

Рисунок 6 – Внутренняя структура чувствительного элемента датчика газа MQ-2

    Итак, никель-хромовая катушка и керамика на основе оксида алюминия образуют систему подогрева; в то время как платиновые проволоки и покрытие из диоксида олова образуют сенсорную систему.

Как работает датчик газа?

    Когда диоксид олова (частицы полупроводника) нагревается на воздухе до высокой температуры, на его поверхности адсорбируется кислород. В чистом воздухе донорные электроны диоксида олова притягиваются к кислороду, который адсорбируется на поверхности чувствительного материала. Это предотвращает протекание электрического тока.

    В присутствии восстановительных газов поверхностная плотность адсорбированного кислорода уменьшается, так как он реагирует с восстановительными газами. Из-за чего электроны высвобождаются в диоксид олова, что позволяет току свободно течь через датчик.

Код Arduino

    Код очень прост, и, в основном, он просто читает аналоговое напряжение на выводе A0. При обнаружении дыма он выводит сообщение на мониторе последовательного порта. Посмотрите скетч, прежде чем мы начнем его подробный разбор.

 

#define MQ2pin (0)

float sensorValue; // переменная для хранения значения датчика

 

void setup()

{

Serial.begin(9600); // настроить последовательный порт на скорость 9600

Serial.println("Gas sensor warming up!");

delay(20000);  // дать MQ-2 время для прогрева

}

 

void loop()

{

sensorValue = analogRead(MQ2pin); // прочитать аналоговый вход 0

 

Serial.print("Sensor Value: ");

Serial.print(sensorValue);

 

if(sensorValue > 300)

{

Serial.print(" | Smoke detected!");

}

 

 Serial.println("");

delay(2000); // подождать 2 сек до следующего чтения

}

    Скетч начинается с определения вывода Arduino, к которому подключен аналоговый вывод датчика газа MQ-2. Переменная под названием sensorValue определена для хранения значения датчика.

    #define MQ2pin (0)

    float sensorValue; // переменная для хранения значения датчика

    В функции setup() мы инициализируем последовательную связь с ПК и ждем 20 секунд, чтобы дать датчику прогреться.

    Serial.begin(9600); // настроить последовательный порт на скорость 9600

    Serial.println("Gas sensor warming up!");

    delay(20000);  // дать MQ-6 время для прогрева

    В функции loop() значение датчика считывается функцией analogRead() и отображается в мониторе последовательного порта.

    sensorValue = analogRead(MQ2pin); // прочитать аналоговый вход 0

 

    Serial.print("Sensor Value: ");

    Serial.print(sensorValue);

    Когда концентрация газа достаточно высока, датчик обычно выдает значение, превышающее 300. Мы можем отслеживать это значение с помощью оператора if. И когда значение датчика превысит 300, мы отобразим сообщение «Smoke detected!» (Обнаружен дым!).

    if(sensorValue > 300)

    {

    Serial.print(" | Smoke detected!");

    }

    Вывод в мониторе последовательного порта выглядит так:

Рисунок 13 – Вывод в мониторе последовательного порта скетча для работы с модулем датчика газа MQ-2

Изучение и применение газового датчика MQ-2