MQ-2煙霧傳感器設(shè)計(jì)資料分享

ID:212241 · 發(fā)表于 2017-6-18 13:35

以MQ-2作為模擬式煙霧濃度傳感器，測(cè)量范圍根據(jù)試驗(yàn)條件確定，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)煙霧監(jiān)控器功能

MQ-2煙霧傳感器的應(yīng)用介紹

鑒于網(wǎng)上關(guān)于MQ-2煙霧傳感器的技術(shù)資料少之甚少，本人正好現(xiàn)在在做關(guān)于《儲(chǔ)備糧倉(cāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》的項(xiàng)目。因此自己總結(jié)關(guān)于MQ-2的技術(shù)文檔，與大家共享，共同學(xué)習(xí)！

MQ-2煙霧傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域

可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置，適宜于液化氣、苯、烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè)。故因此，MQ-2可以準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是一個(gè)多種氣體探測(cè)器。

MQ-2的探測(cè)范圍極其的廣泛。它的優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。

MQ-2的工作原理

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

MQ-2的特性

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

具有良好的抗干擾性，可準(zhǔn)確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息。

（經(jīng)過(guò)測(cè)試：對(duì)烷類的感應(yīng)度比紙張木材燃燒產(chǎn)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(fù)性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。初始穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間短，長(zhǎng)時(shí)間工作性能好。需要注意的是：在使用之前必須加熱一段時(shí)間，否則其輸出的電阻和電壓不準(zhǔn)確。
其檢測(cè)可燃?xì)怏w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(shè)計(jì)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(guò)高，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部的信號(hào)線熔斷，從而器件報(bào)廢。

MQ-2的結(jié)構(gòu)

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(gè)：由于加熱電壓過(guò)大，導(dǎo)致內(nèi)部信號(hào)細(xì)線被燒斷而無(wú)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(gè)小電阻。

第二個(gè)：是MQ-2底面引腳圖

第三個(gè)：外觀圖

MQ-2的計(jì)算與校準(zhǔn)

用MQ-2煙霧傳感器來(lái)檢測(cè)火災(zāi)煙霧的最好辦法是通過(guò)其輸出電壓與門限電壓比較得出。（門限電壓需要經(jīng)過(guò)煙霧測(cè)試）

MQ-2的計(jì)算公式

阻值R與空氣中被測(cè)氣體的濃度C的計(jì)算關(guān)系式

log R = mlog C + n (m，n均為常數(shù))

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

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

傳感器的電阻的計(jì)算

MQ-2傳感器的輸出電壓

根據(jù)MQ-2的工作原理（其電導(dǎo)率隨著氣體濃度的增大而增大，其電阻是電導(dǎo)率的倒數(shù)，所以電阻是隨之減小的。其特性就相當(dāng)于一個(gè)滑動(dòng)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(hào)，被加到比較器U1A的2腳，Rp構(gòu)成比較器的門檻電壓。當(dāng)煙霧濃度較高輸出電壓高于門檻電壓時(shí)，比較器輸出低電平（0v），此時(shí)LED亮報(bào)警；當(dāng)濃度降低傳感器的輸出電壓低于門檻電壓時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)輸出高電平（Vcc），LED熄滅。

調(diào)節(jié)Rp，可以調(diào)節(jié)比較器的門檻電壓，從而調(diào)節(jié)報(bào)警輸出的靈敏度。
R1串入傳感器的加熱回路，可以保護(hù)加熱絲免受冷上電時(shí)的沖擊。

MQ-2傳感器對(duì)甲烷的探測(cè)范圍是5000~20000ppm，即0.5%-2%，在跟MQ-2串聯(lián)的電阻那里得到參考電壓，經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字電壓，就這么一個(gè)數(shù)字電壓，怎樣可以得到當(dāng)時(shí)空氣中甲烷的PPM值，即濃度。（參考了網(wǎng)上傳的使用MQ-2做基于單片機(jī)的煙霧報(bào)警系統(tǒng)的朋友，那份資料就存在這個(gè)特大問(wèn)題，并不止這一個(gè)，大錯(cuò)的地方很多，請(qǐng)注意！）希望有經(jīng)驗(yàn)的同志幫忙解決這一難題~送分~

就這么一個(gè)數(shù)字電壓,當(dāng)然可以知道濃度了,前提是要設(shè)計(jì)和標(biāo)定好傳感器,主要過(guò)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(hào)中間量,也可以是別的電壓范圍,或4-20mA信號(hào)),ad是將模擬轉(zhuǎn)化數(shù)字量的,
2 AD轉(zhuǎn)換后得到是數(shù)字信號(hào),也就是數(shù)據(jù),如:12位ad(分辨率是1/4096)轉(zhuǎn)換后,那么則5000-20000PPM(0-5V)對(duì)應(yīng)就是0-4096,這樣就有了比例關(guān)系,當(dāng)數(shù)字信號(hào)是0時(shí),對(duì)應(yīng)就是5000,4096時(shí)就是20000,通過(guò)方程得出2048對(duì)應(yīng)就是12500ppm,就是這么簡(jiǎn)單的一個(gè)函數(shù),取下反函數(shù)就得出濃度.
3,其實(shí)就是個(gè)比例關(guān)系式,只要有電信號(hào)在,其他的都是簡(jiǎn)單運(yùn)算而已了.

追問(wèn)

你好，應(yīng)該沒這么簡(jiǎn)單吧？比如，當(dāng)時(shí)的濃度為0，或者是低于5000PPM，那么這時(shí)得到的數(shù)字電壓會(huì)是什么呢？

回答

如果是0.5%-2%(對(duì)應(yīng)0-5V),當(dāng)然0.5%以下是數(shù)字信號(hào)就是0呀,
如果量程0%-2%,當(dāng)然就不是了

提問(wèn)者評(píng)價(jià)

因?yàn)閭鞲衅黛`敏度是非線性的，所以轉(zhuǎn)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(tǒng)的51單片機(jī)相比功能更加的強(qiáng)大，如芯片內(nèi)部的Flsah、EEPROM、SRAM容量較大、支持在線編程燒寫ISP、每個(gè)IO口都可以以推挽驅(qū)動(dòng)的方式輸出高、低電平，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，內(nèi)部資源豐富，一般都集成A/D、D/A模數(shù)轉(zhuǎn)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(jī)相比更加的高性能，低功耗。

利用ARM來(lái)設(shè)計(jì)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的高效、方便、準(zhǔn)確的特點(diǎn)決定了它將更加廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)現(xiàn)在基于ARM嵌入式系統(tǒng)在控制、通信領(lǐng)域應(yīng)用的更加廣泛。

完整文檔下載（word格式可編輯）：

MQ-2煙霧傳感器的工作原理.doc (1.03 MB, 下載次數(shù): 167)

ID:466196 · 發(fā)表于 2019-1-10 22:52

您好，樓主，就上述中的阻值R與空氣中被測(cè)氣體的濃度C的計(jì)算關(guān)系式 log R = mlog C + n (m，n均為常數(shù)) 常數(shù)n：與氣體檢測(cè)靈敏度有關(guān)，除了隨傳感器材料和氣體種類不同而變化外，還會(huì)由于測(cè)量溫度和激活劑的不同而發(fā)生大幅度的變化。常數(shù)m：表示隨氣體濃度而變數(shù)的傳感器的靈敏度（也稱作為氣體分離率）。對(duì)于可燃性氣體來(lái)說(shuō)，m的值多數(shù)介于1/2至1/3之間。這里面的公式是否有錯(cuò)？對(duì)數(shù)運(yùn)算沒底數(shù)，還是說(shuō)是用lg；其次能告訴一下n的具體值，或哪可以查到嘛？

ID:466196 · 發(fā)表于 2019-1-10 22:54

阻值R與空氣中被測(cè)氣體的濃度C的計(jì)算關(guān)系式
log R = mlog C + n (m，n均為常數(shù))
常數(shù)n：與氣體檢測(cè)靈敏度有關(guān)，除了隨傳感器材料和氣體種類不同而變化外，還會(huì)由于測(cè)量溫度和激活劑的不同而發(fā)生大幅度的變化。
常數(shù)m：表示隨氣體濃度而變數(shù)的傳感器的靈敏度（也稱作為氣體分離率）。對(duì)于可燃性氣體來(lái)說(shuō)，m的值多數(shù)介于1/2至1/3之間。
樓主上述公式是否有錯(cuò)，對(duì)數(shù)運(yùn)算沒有底數(shù)，或者說(shuō)是用的lg，能否告訴n的取值，或者說(shuō)哪里可以查到相關(guān)信息

ID:158062 · 發(fā)表于 2018-1-4 20:20

學(xué)習(xí)了。

ID:274166 · 發(fā)表于 2018-1-10 10:40

很有幫助，目前正在準(zhǔn)備一個(gè)遠(yuǎn)程控制的煙霧控制系統(tǒng)

ID:314629 · 發(fā)表于 2018-4-23 17:09

樓主用的什么軟件繪制原理圖，Proteus元件庫(kù)里面沒有MQ-2

ID:76041 · 發(fā)表于 2018-5-12 00:06

講解的非常透徹大咖！

ID:301285 · 發(fā)表于 2018-5-20 09:38

謝謝分享

ID:237159 · 發(fā)表于 2018-11-19 20:35

謝謝分享

ID:486279 · 發(fā)表于 2019-3-7 15:05

我想要電子元器件的清單啊

ID:721775 · 發(fā)表于 2020-4-3 21:22

十分感謝，找這個(gè)找一晚上了

ID:732221 · 發(fā)表于 2020-4-18 18:05

謝謝分享，

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