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MQ-2烟雾传感器的应用过程介绍

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MQ-2烟雾传感器的应用介绍,由于网络上MQ-2烟雾传感器应用这方面资料比较少,很多都是吹牛的坑爹 的,让哥深受其害。刚好哥在做这方面的设计,所以实在忍不住写了一个关于该传感器的应用笔记。相信哥,哥不会让你失望的。OK,让我们开始吧!!! 1.MQ-2 烟雾传感器的应用与优点 1)可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置,适宜于液化气、丁烷、丙烷、 甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。 注意:更确切的说MQ-2 是一款可燃气体探测器。 2)广泛的探测范围,高灵敏度/快速响应恢复,优异的稳定性/寿命长, 单的驱动电路2.MQ-2 原理、特性与结构 2.1 MQ-2 工作原理 MQ-2 型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料,属于表面离子式N 导体。当处于200~300C温度时,二氧化锡吸附空气中的氧,形成氧的负离子 吸附,使半导体中的电子密度减少,从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时,如 果晶粒间界处的势垒受到该烟雾的调制而变化,就会引起表而电导率的变化。利 用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息,烟雾浓度越大,电导率越大输出电阻 2.2MQ-2 的特性 1)MQ-2 型传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度,尤其对 烷类烟雾更为敏感具有良好的抗干扰性,可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干 扰信息,例如酒精和烟雾等 注意:【经过本人测试,对烷类的感应比纸张木材燃烧产生的烟雾好很多, 输出电压升高很快】。 2)MQ-2 型传感器具有良好的重复性和长期的稳定性。初始稳定,响应时间 短,长时间工作性能好 注意:【使用前必须先加热一段时间,否则其输出的电阻和电压不准确】。 3)其检测可燃气体与烟雾的范围是100-10000ppm 注意:【ppm 为体积浓度/1ppm=1 立方厘米除以1 立方米】。 4)电路设计电压范围宽,24V 以下均可;加热电压50.2V 注意:【加热电压必须在此范围内,否则容易使内部的信号线熔断。本人亲 身经历,由于电压过大,导致内部的的信号线熔断而传感器报废】 2.3 MQ-2 的结构 市面上卖的大都如下图1,其引脚封装图为图二所示[具体可以查看网络上的 器件资料]。 从左到右:1)第一个是由于加热电压过大而导致的内部信号细线被烧断而无法正常工 作,但是加热功能依旧存在,所以必须注意加热丝的电压。最好串个小电阻。 2)第二个是底面引脚图,MQ-2 的两种款式都是6 个引脚,其中中间对称的 两个引脚H 与B’是信号引脚,这两对引脚其中一对作为接正电源,另一对做信号输出[A 与B’在内部都相通的,可以用数字万用表测量二极管档测其引脚,这是判断传感器好坏的方法之一]。 3)第三个是外观图,本人选用的是MQ-2A 型的。MQ-2B 型的外观是圆柱体。 是用ALTIUM画的引脚封装图。3.MQ-2 的计算公式与动静态校准 用MQ-2烟雾传感器来检测火灾烟雾最好的办法是通过其输出电压与门限电 压来比较得出[该门限电压需要经过烟雾测试,可以见3.2 3.1MQ-2 的计算公式 3.1.1 阻值R 与空气中被测气体的浓度C 的计算关系式 (SNO2)敏感元件的阻值 成对数关系变化可参考公式3-1: logR=mlogC+n(m、n 均为常数) (3-1) 与气体检测灵敏度有关,除了随传感器材料和气体种类不同而变化外,还会由于测量温度和激活剂的不同而发生大幅度的变化。另一方面,m 表示随气体 浓度而变化的传感器的灵敏度(也称之为气体分离率)。对于可燃性气体来说,m 值多数介于1/2 至1/3 之间。 3.1.2 传感器的电阻的计算 参考MQ-2datasheet 可用下式3-2 计算: Rs=(Vc/V RL -1)R (3-2)式中Vc 为回路电压,V RL 是传感器 载电阻。更具上式即可即可算出传感器电阻Rs。3.1.3 MQ-2 传感器的输出电压 MQ-2 烟雾传感器的输出电压计算: 根据MQ-2 的工作原理(其电导率随着气体浓度的增大而增大,其电阻是电 导率的倒数,所以其电阻是减小的,其特性相当于一个滑动变阻器)并且参考图 MQ-2 Datasheet 上的测试电路,在根据哥设计的实际电路如图3。可以得到下面 的公式3-3: shuchu=(R11/R11+Rs)*V (3-3)Vc 为回路电压即电源电压,其加在MQ-2 传感器的1 脚之间。Ushuchu 是传感器 脚输出的电压,Rs为传感器的体电阻。其中若气体浓度上升, 必导致 Rs 下降。而 Rs 的下降则会导致,MQ-2 脚对地输出的电压增大。所以气体浓度增大,其输出的电压也会增大。 MQ-2应用电路 3.2 MQ-2 动静态校准 这一步就是设置合适的报警门限电压。其中要求动静态电压相差0.3-0.6V 最好!不要去迷信什么线性化处理,那都是坑爹的!!!3.2.1 MQ-2 传感器的静态校准 根据MQ-2 Datasheet 的要求以及此次设计的烟雾采集模块硬件电路如图3, MQ-2烟雾信息采集模块通电,测得电源电压为 5V。将传感器置于纯净的空气 中,等待预热延时 RL)【静态电压】,电 压应为0.3 RL)点电压不在此范围内可调整R11 电位器,并记 录静态U shuchu RL)【静态电压】值。 表3-1 是通过调节R11 滑动变阻器的对 10 次对烟雾采集模块静态校准试验 所测得U shuchu RL)静态电压值: 表3-1 MQ-2 静态测量值 次数 10电压 0.6v 0.59v 0.59v 0.6v 0.6v 0.6v 0.6v 0.6v 0.6v 0.58v 此时测得滑动变阻器的值为 2.5K 欧姆,传感器体电阻根据公式 3-2 Rs=(Vc/VRL -1)R =|(5/0.6-1)|*2.5=31K3.2.2MQ-2 传感器的动态校准 本小节主要测试距离(烟雾浓度)对输出电压的影响。传感器里火源越远, 烟雾扩散的范围越大,单位体积内的烟雾浓度将减小,所以本节将对此现象进行 实验测量。 (1)距烟雾传感器传感头5cm 处点燃干燥的废纸产生烟雾飘入传感头,用 万用表测量此时U shuchu RL)【动态电压】电压的变化情况。表3-2 为连续10 所测得的此时烟雾浓度对应的输出电压值:表3-2 烟雾浓度与传感器到火源距离之间的测量(10cm) 次数 10电压 1.12v 1.14v 1.15v 1.21v 1.13v 1.14v 1.11v 1.14v 1.20v 1.11v 此时的动态电压比静态时的电压上升了0.4-0.5V。 (2)距烟雾传感器传感头 20cm 处点燃干燥的废纸产生烟雾飘入传感头,, 用万用表测量此时U shuchu RL)【动态电压】电压的变化情况。表3-3 为连续10 次所测得的此时烟雾浓度对应的输出电压值: 表3-3 烟雾浓度与传感器到火源距离之间的测量(100cm) 次数 10电压 1.0v 0.99v 0.98v 1.0v 1.0v 0.95v 0.96v 1.06v 1.04v 1.03v 此时的动态电压比静态时的电压上升了0.3-0.4V。说明了距离对烟雾浓度的 影响是很大的。 (3)距烟雾传感器传感头5cm 处用打火机对着传感头喷射其内部气体(主 要成分是丁烷)。表3-4 连续十次测得的此时的动态电压U shuchu RL)【动态电压】 电压值: 表3-4 可燃气体浓度与传感器到火源距离之间的测量(10cm) 次数 10电压 3.2v 3.3v 3.4v 3.5v 3.6v 3.2v 3.3v 3.3v 3.4v 3.1v 此时的动态电压比静态时的电压上升了2.6-2.9V。 (4)距烟雾传感器传感头20cm 处用打火机对着传感头喷射其内部气体(主 要成分是丁烷)。表3-5 为连续十次测得的此时的动态电压U shuchu RL)【动态电 压】电压值: 表3-5 可燃气体浓度与传感器到火源距离之间的测量(100cm) 次数 10电压 2.9v 2.9v 3.0v 3.1v 3.0v 2.8v 2.9v 2.9v 3.0v 2.8v 此时的动态电压比静态时的电压上升了2.2-2.4V。说明烟雾浓度降低了。校 准电压的时候应该考虑这一点。 总结:传感器距离火源的远近,对应的烟雾浓度将会不一样。距离远近,其 在相同环境下烟雾浓度越大;距离越远,其在相同环境下烟雾浓度越小。所以必 须要设置合适的烟雾浓度门限对应的电压值。 MQ-2 烟雾传感器对可燃气体有着很高的灵敏度,根据这一特性非常适合布 置与厨房浴室等可燃气体易溢出的地方。 注意:每次产生的烟雾和实时的环境不一样可能导致测得的电压不一样,这 是很正常的。但是你要相信,哥是不会错的。 4.总结与扩展 MQ-2 实际应用中发热是正常的。所以不必大惊小怪。最多的应用应该算是 与单片机相接。由于输出的是模拟电压(该电压足够大,不需要TM的去加放大 器件,这只会增加你的硬件消耗成本),所以必须要经过 AD 转换才能与单片机 相接。由于输出电压比较稳定而且时间还比较长,完全不需要加采样保持电路, 而且 AD 转换器用最普通的就可以了。AD 的用法与操作程序因器件而异,这里 不再叙述。下面是哥参考设计的既有模拟输出又有数字输出的小模块。 lm393比较器和 74ls14 整形与非门器件构成可输出数字信号,可以直接 和单片机相连的。正常情况是输出高电平,一旦检测到烟雾将会输出低电平。单 片机壳直接检测。该模块具有可调比较电压和输出电压。 有人想购买可以联系哥。哈哈,你妹的,好了。浪费很多时间了。

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