MQ-2煙霧傳感器的工作原理

1、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)！1、 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。2、 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200300 攝氏度時(shí)，二氧化錫

2、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。3、 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(lèi)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(lèi)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）2、 MQ-2 型傳感器具有良好的重復(fù)性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性

3、。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。3、其檢測(cè)可燃?xì)怏w與煙霧的范圍是10010000ppm（ppm 為體積濃度。 1ppm=1 立方厘米 /1 立方米 ）4、 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(xiàn)熔斷，從而器件報(bào)廢。4、 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(xiàn)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

4、底面引腳圖第三個(gè)：外觀圖五、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(mén)限電壓比較得出。(門(mén)限電壓需要經(jīng)過(guò)煙霧測(cè)試)1、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(lèi)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(chēng)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。2、傳感器的電阻的計(jì)算掾考MQ-2datasheet可用下式上2計(jì)算；Rs

5、=(Vc/Vrl-1)XRl 3-2)式中比為回路電氏，Vrl是傳感器4腳、6腳輸出的電樂(lè)即Um*,4是炎 載電SK更具上式即可即可算出傳感器電阻心口3、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)。U加加=(Rll/Rll+Rs) *VC (3-i)叱為回路電冰即電源電壓，itt加在mq-2傳感器的1腳，耳腳之間a ufihuchu 是傳感器4腳、6腳輸出的電壓，樂(lè)為傳感器的體電阻.其中若氣體濃度上升, 必芋致四F降。而用的下隙則會(huì)導(dǎo)致,MQ-2的4腳、6腳對(duì)地輸出的電壓增 大.所

6、以氣體濃度坤大，其輸出的電壓也會(huì)增大。ADCO804C4JU IKaverRD麗ictmeCLKOVTas.SEP：w：ri -Ei-一尸-3a5MDmu口曠建gI T D8： 1 生 E3 ： L Lie!；的一精選is)圖3 MQ-2應(yīng)用電路3,2 MQ-2動(dòng)靜態(tài)校準(zhǔn)這一市就是設(shè)置合適的報(bào)警門(mén)限電壓.其中要求動(dòng)靜態(tài)電壓相差D3O6V為 最好！不要去迷信什么線(xiàn)性化處理，那都是坑釜的口I3.2.1 MQ-2傳感器的靜態(tài)校推根據(jù)MQ-2 83立曲t的要求以及此次設(shè)計(jì)的煙霧采集模塊梗件電路如圖3, 將MQ-2煙霧信息采集模塊通電，測(cè)得電源電壓為5%將傳感器置于純凈的空氣 中.等待預(yù)熱延時(shí)2分鐘，用

7、萬(wàn)用表測(cè)量此時(shí)的U由岫口 (Vrl)【靜態(tài)電辰L電 壓應(yīng)為口3至1%若UmHw (%tL)點(diǎn)電樂(lè)不在此范闞內(nèi)可調(diào)整R1T電位器j并記 錄靜態(tài)U而2,(mQ【靜態(tài)電壓】值口表3-1是通過(guò)調(diào)節(jié)R11滑動(dòng)變阻器的忖10次對(duì)煙霧采集模塊靜態(tài)校準(zhǔn)試驍 所測(cè)得U如必u (Vr。鄙態(tài)電用值二表31 MQ？?jī)r(jià)態(tài)測(cè)量值次數(shù)12345G7g910電壓0.6V0.59VQ59VJ.6vC.6v0.6VC.6V0.6vBvO.58v此時(shí)測(cè)得滑動(dòng)變陽(yáng)器的值為2.5K歐姆，帶感器體電阻根據(jù)公式3-2為Rs=(Vc/Vrl-1) X 跖= I(5/0.6-1) I *2.5=31K3.2.2 MQ-2傳感器的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)本小節(jié)

8、主要測(cè)試距離(煙霧流度對(duì)輸出甩壓的窺響.傳感器里火源越遠(yuǎn), 煙嘉擴(kuò)散的范闈越大，單位體枳內(nèi)的煙霧濃度聘減小.所以本節(jié)將對(duì)此現(xiàn)藻進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)測(cè)量口(1)距煙穿傳感器傳感頭5cm處點(diǎn)燃干燃的廢紙產(chǎn)生煙霧飄入傳感頭，用 萬(wàn)用表測(cè)墻此時(shí)1a (VG 動(dòng)態(tài)電壓】電壓的變化情況.表為連續(xù)10次 所測(cè)得的此時(shí)煙霧濃度對(duì)應(yīng)的輸用電樂(lè)值；3恁32煙霧液度與傳感器到火源距離之間的測(cè)審：(10cm)次數(shù)12345678910電壓1.12V1.14vl.lSv1.21V1.13v1.14vl.llvLI4V1.20vl.llv此時(shí)的動(dòng)態(tài)電樂(lè)比靜態(tài)時(shí)的電壓上升了 040.5V.(2)即煙霧隹感群傳感頭20cm處點(diǎn)燃燥的廢

9、紙產(chǎn)生煙霧飄入隹感頭一 用萬(wàn)用表測(cè)量此時(shí)Us11gli 3m)【動(dòng)態(tài)電氏】電壓的變化情況.表3-3為連續(xù)10 次所測(cè)得的此時(shí)煙霧濃度對(duì)應(yīng)的輸出電壓值I表3T煙等濃度與傳感器到火源即高之間的測(cè)錄(100cm)次數(shù)1234567S910電壓L0V0.99V03SVLOvLOvCL95V696V1MV1.04VL03V此時(shí)的動(dòng)態(tài)電壓比靜態(tài)時(shí)的電樂(lè)上升了 Q.3Q4V0說(shuō)明了擔(dān)離對(duì)煙客濃度的 影響姑很大的(3)距煙霧傳感器傳感頭5cm處用打火機(jī)對(duì)著傳感頭噴射其內(nèi)部氣體 住 些成分是丁烷簿表3-4連續(xù)卜次測(cè)得的此時(shí)的動(dòng)態(tài)電壓U曲心言動(dòng)態(tài)電壓】 電壓值：表33可燃?xì)怏w濃度與傳感器到火源即圖之間的測(cè)量UOc

10、m）次數(shù)12345678910電壓3.2V3.3V3.4V3.5v3萬(wàn)v3,2v3.3V3.3V3,4tf3.1v此時(shí)的動(dòng)態(tài)電壓比靜態(tài)時(shí)的電壓上升了 2.&-Z.9V.（口距煙霧傳感器傳感頭200n處用打火機(jī)對(duì)著傳感頭噴射其內(nèi)部氣體（生 要成分是丁烷兀表3-5為諄續(xù)卜歡測(cè)得的此時(shí)的動(dòng)態(tài)電壓口加加CVRL）【動(dòng)態(tài)電 壓】電東值:表35可燃?xì)怏w泳展與傳感懵到火源距闿之間的測(cè)量（Igcmi次數(shù)1234S678g10電壓2.9V2.9V3-Qv3,1V3.0v2.8V2.&VZ9v3.0VZEv此時(shí)的動(dòng)態(tài)電壓比靜態(tài)時(shí)的電用上升了 2.224V.說(shuō)明煙霧濃度降低了 u校 準(zhǔn)電樂(lè)的時(shí)候應(yīng)該考慮這一點(diǎn).總結(jié)

11、：傳感器距離火源的遠(yuǎn)近，對(duì)應(yīng)的煙霧濃及將會(huì)不一樣工距離遠(yuǎn)近，其 在相同環(huán)境下煙器濃度越大：距離越遠(yuǎn)，其在相同環(huán)境下煙霧濃度越小.所以必 須要設(shè)置合適的煙霧濃度門(mén)限對(duì)應(yīng)的電壓值口MQ-2煙霧傳感器對(duì)可燃?xì)怏w育著很高的靈敏度，根據(jù)這一特性非常適合布 置與廚房浴室等可燃?xì)怏w易溢出的地方.注意：等次產(chǎn)生的煙霧和實(shí)時(shí)的環(huán)境不一樣可能導(dǎo)致測(cè)得的電東不一樣，這 是很正常的.但是你要相信，哥是不會(huì)錯(cuò)的，4 ,總結(jié)與擴(kuò)展MQ2實(shí)際應(yīng)用中發(fā)熱是正常的口所以不必大驚小怪.最多的應(yīng)用應(yīng)該算是 與單井機(jī)相接.由于輸出的是模擬電壓核電用足夠大，不需要TM的去加放大 .曙件，這只會(huì)增加你的硬件消耗成本），所以必須要經(jīng)過(guò)AD

12、轉(zhuǎn)換才能可單升機(jī) 相接.由于輸出電壓比較穩(wěn)定而且時(shí)間還比較長(zhǎng)1完全不需要加采樣保持電路F 而且AD轉(zhuǎn)換器用最普通的就可以了. AD的用法與操作程序因器件而異，這里 不再敘述。下而是將參考設(shè)計(jì)的既有模擬輸出又有數(shù)字輸出的小模塊.由Im393比倏器和74IS14整形叮非門(mén)器件構(gòu)成可輸出數(shù)字信號(hào)，可以直接 和單片機(jī)相連的.正常情況是輸出高電平，一旦檢測(cè)到煙霧將會(huì)輸出低電平。單 片機(jī)殼直接檢測(cè)。該模塊同方可調(diào)比較電壓和輸出電東。、隼vel軍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(mén)檻電壓。當(dāng)煙霧濃度較高輸出電壓高于 門(mén)檻電壓時(shí)

13、,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(mén)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(mén)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500020000Ppm ,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

14、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500020000ppm,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)字彳t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(méi)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(xiàn)性的，所以轉(zhuǎn)換也是非線(xiàn)性的本文的控制部分主要用的是 ARMFB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Flsa