MQ-2煙霧傳感器工作原理與應用介紹

ID:333670 · 發表于 2018-5-19 14:51

MQ-2煙霧傳感器的應用介紹

鑒于網上關于MQ-2煙霧傳感器的技術資料少之甚少，本人正好現在在做關于《儲備糧倉環境監測系統》的項目。因此自己總結關于MQ-2的技術文檔，與大家共享，共同學習！

MQ-2煙霧傳感器的應用領域

可用于家庭和工廠的氣體泄漏監測裝置，適宜于液化氣、苯、烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。故因此，MQ-2可以準確來說是一個多種氣體探測器。

MQ-2的探測范圍極其的廣泛。它的優點：靈敏度高、響應快、穩定性好、壽命長、驅動電路簡單。

MQ-2的工作原理

MQ-2型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導體氣敏材料，屬于表面離子式N型半導體。處于200~300攝氏度時，二氧化錫吸附空氣中的氧，形成氧的負離子吸附，使半導體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。當與煙霧接觸時，如果晶粒間界處的勢壘收到煙霧的調至而變化，就會引起表面導電率的變化。利用這一點就可以獲得這種煙霧存在的信息，煙霧的濃度越大，導電率越大，輸出電阻越低，則輸出的模擬信號就越大。

MQ-2的特性

1、MQ-2型傳感器對天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度，尤其對烷類煙霧更為敏感

具有良好的抗干擾性，可準確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息。

（經過測試：對烷類的感應度比紙張木材燃燒產生的煙霧要好的多，輸出的電壓升高的比較快）

MQ-2型傳感器具有良好的重復性和長期的穩定性。初始穩定，響應時間短，長時間工作性能好。需要注意的是：在使用之前必須加熱一段時間，否則其輸出的電阻和電壓不準確。
其檢測可燃氣體與煙霧的范圍是100~10000ppm

(ppm為體積濃度。 1ppm=1立方厘米/1立方米)

電路設計電壓范圍寬，24V以下均可，加熱電壓5±0.2V

需要注意：加熱電壓。如果過高，會導致內部的信號線熔斷，從而器件報廢。

MQ-2的結構

引腳及封裝圖

MQ-2的外形圖

從圖中可以看出（從左到右）

第一個：由于加熱電壓過大，導致內部信號細線被燒斷而無法正常工作。但是加熱功能依舊存在。所以我們必須注意加熱絲的電壓，最好串個小電阻。

第二個：是MQ-2底面引腳圖

第三個：外觀圖

MQ-2的計算與校準

用MQ-2煙霧傳感器來檢測火災煙霧的最好辦法是通過其輸出電壓與門限電壓比較得出。（門限電壓需要經過煙霧測試）

MQ-2的計算公式

阻值R與空氣中被測氣體的濃度C的計算關系式

log R = mlog C + n (m，n均為常數)

常數n：與氣體檢測靈敏度有關，除了隨傳感器材料和氣體種類不同而變化外，還會由于測量溫度和激活劑的不同而發生大幅度的變化。

常數m：表示隨氣體濃度而變數的傳感器的靈敏度（也稱作為氣體分離率）。對于可燃性氣體來說，m的值多數介于1/2至1/3之間。

傳感器的電阻的計算

MQ-2傳感器的輸出電壓

根據MQ-2的工作原理（其電導率隨著氣體濃度的增大而增大，其電阻是電導率的倒數，所以電阻是隨之減小的。其特性就相當于一個滑動變阻器）。

一、

煙霧傳感器電路圖

工作原理：

MQ-2的4腳輸出隨煙霧濃度變化的直流信號，被加到比較器U1A的2腳，Rp構成比較器的門檻電壓。當煙霧濃度較高輸出電壓高于門檻電壓時，比較器輸出低電平（0v），此時LED亮報警；當濃度降低傳感器的輸出電壓低于門檻電壓時，比較器翻轉輸出高電平（Vcc），LED熄滅。

調節Rp，可以調節比較器的門檻電壓，從而調節報警輸出的靈敏度。
R1串入傳感器的加熱回路，可以保護加熱絲免受冷上電時的沖擊。

MQ-2傳感器對甲烷的探測范圍是5000~20000ppm，即0.5%-2%，在跟MQ-2串聯的電阻那里得到參考電壓，經過AD轉換后得到數字電壓，就這么一個數字電壓，怎樣可以得到當時空氣中甲烷的PPM值，即濃度。（參考了網上傳的使用MQ-2做基于單片機的煙霧報警系統的朋友，那份資料就存在這個特大問題，并不止這一個，大錯的地方很多，請注意！）希望有經驗的同志幫忙解決這一難題~送分~

就這么一個數字電壓,當然可以知道濃度了,前提是要設計和標定好傳感器,主要過程就是:
1 傳感器量程5000~20000ppm,如果輸出為0-5V(傳感器模擬信號中間量,也可以是別的電壓范圍,或4-20mA信號),ad是將模擬轉化數字量的,
2 AD轉換后得到是數字信號,也就是數據,如:12位ad(分辨率是1/4096)轉換后,那么則5000-20000PPM(0-5V)對應就是0-4096,這樣就有了比例關系,當數字信號是0時,對應就是5000,4096時就是20000,通過方程得出2048對應就是12500ppm,就是這么簡單的一個函數,取下反函數就得出濃度.
3,其實就是個比例關系式,只要有電信號在,其他的都是簡單運算而已了.

追問

你好，應該沒這么簡單吧？比如，當時的濃度為0，或者是低于5000PPM，那么這時得到的數字電壓會是什么呢？

回答

如果是0.5%-2%(對應0-5V),當然0.5%以下是數字信號就是0呀,
如果量程0%-2%,當然就不是了

提問者評價

因為傳感器靈敏度是非線性的，所以轉換也是非線性的

本文的控制部分主要用的是ARM部分，它與傳統的51單片機相比功能更加的強大，如芯片內部的Flsah、EEPROM、SRAM容量較大、支持在線編程燒寫ISP、每個IO口都可以以推挽驅動的方式輸出高、低電平，驅動能力強，內部資源豐富，一般都集成A/D、D/A模數轉換器、PWM、SPI、USART、I2C、I2S等接口，以及擁有豐富的中斷源等。這些因素使得ARM與51單片機相比更加的高性能，低功耗。

利用ARM來設計的自動監測系統的高效、方便、準確的特點決定了它將更加廣泛的應用于工業控制各個領域，同時現在基于ARM嵌入式系統在控制、通信領域應用的更加廣泛。