Hoy en día, los sensores juegan un papel importante en la seguridad de muchos apartamentos, casas y oficinas diferentes al detectar humo, fuego o gas y proporcionar una alarma a la persona en cuestión. Es por eso que en el artículo de hoy vamos a hablar sobre uno de esos sensores que se usa comúnmente en los detectores de humo y gas, a saber, el sensor de humo y gas combustible MQ-2 . No se deje engañar por el nombre, porque este sensor no solo puede detectar gas o humo, sino que también puede detectar GLP, alcohol, propano, hidrógeno, metano y monóxido de carbono. Entonces, aprendamos cómo podemos usarlo para darle a nuestros proyectos el sentido del olfato.
Asignación de pines del sensor de gas MQ-2
El módulo del sensor de detección de gas MQ-2 tiene cuatro pines VCC, GND, Aout y Dout que se pueden usar para obtener la información necesaria del sensor. La distribución de pines del sensor de detección de gas MQ-2 se proporciona a continuación:
CCV es el pin de la fuente de alimentación del sensor de detección de gas que se puede conectar a 5V de la fuente.
TIERRA es el pin de tierra de la placa y debe estar conectado al pin de tierra del Arduino.
DOUT es el pin de salida digital de la placa, la salida baja indica que no hay gas o humo en la atmósfera y la salida alta indica que hay gas o humo en la atmósfera.
SALIDA es el pin de salida analógica de la placa que nos dará una señal analógica que variará entre vcc y tierra en función del nivel de gas detectado
Módulo sensor de humo y gas MQ-2: piezas
En la mayoría de los proyectos de Arduino , el sensor MQ-2 se utiliza para detectar gases o humo peligrosos o inflamables y, por lo tanto, este sensor es popular entre los principiantes. Además, estos son sensores de bajo costo y fáciles de usar que cuentan con un amplio rango de detección que se puede recortar para ajustar la sensibilidad. Las marcas de las piezas del sensor de gas MQ-2 se proporcionan a continuación:
Al igual que todos los demás módulos de sensor básicos, este módulo de sensor de humo y gas MQ-2 tiene cuatro pines, dos de los cuales son para VCC y Gnd y los otros dos pueden generar simultáneamente datos analógicos y digitales. Para alimentar el circuito estamos usando el pin de 5V del arduino porque el rango de voltaje de operación de este módulo es de 5V con una tolerancia de ±0.1%. Como puede ver en la imagen de arriba, el módulo tiene dos LED integrados. El LED de encendido se enciende cuando se aplica energía a la placa y el LED Dout se enciende cuando se alcanza el valor de activación establecido por el potenciómetro. Esta placa también tiene un amplificador operacional comparador integrado que es responsable de convertir la señal analógica entrante del sensor de gas en una señal digital. También tenemos un Trim-pot de ajuste de sensibilidad, con el que podemos ajustar la sensibilidad del dispositivo.
¿Cómo funciona el módulo sensor de gas MQ-2?
El sensor de gas MQ-2 necesita un elemento calefactor para detectar adecuadamente los vidrios combustibles, pero un elemento calefactor cerca de los gases combustibles podría ser desastroso, por lo que el sensor está fabricado con una red antiexplosión hecha de dos capas delgadas de acero inoxidable. malla como se puede ver en la imagen de abajo. El elemento calefactor se coloca dentro de esta malla de acero inoxidable.
Esta estructura de malla también proporciona resistencia contra el polvo y otras partículas en suspensión y solo deja pasar los elementos gaseosos de la atmósfera. Si destapamos el sensor, podemos ver que el sensor está compuesto por dos elementos principales. El primero es el elemento calefactor que está hecho de alambre de nicromo y el otro es el elemento sensor que está hecho de un alambre de platino con una capa de dióxido de estaño. Ahora no queremos que corte ni dañe su sensor, así que lo hemos hecho por usted, la imagen a continuación muestra la malla destapada del sensor real.
El sensor se ve así cuando se quita la malla. Como podéis ver en la imagen superior hemos cortado la malla de acero inoxidable y la hemos colocado en el lateral del sensor. Ahora también puede ver el elemento sensor del que hemos hablado anteriormente. Los pines en forma de estrella del sensor se forman debido a la estructura del elemento sensor y calefactor real y está conectado a las seis patas del sensor. También puedes ver la base negra del sensor que está hecha con baquelita para mejorar la conductividad térmica.
Tiempo de precalentamiento para el sensor de gas MQ-2:
Cuando trabaja con este tipo de sensor de gas, se requiere un tiempo de precalentamiento o tiempo de estabilización para que este dispositivo funcione correctamente. Y si revisa la hoja de datos del dispositivo, puede ver que dice que requiere un tiempo de precalentamiento de 24 horas. Entonces, ¿esto significa que debe estar encendido durante 24 horas constantemente antes de su uso?
La respuesta obvia a esta pregunta es un gran NO. Simplemente significa que para obtener los datos de rendimiento típicos que se muestran en la hoja de datos, debe ejecutarlo constantemente durante 24 horas. Y ha sido medido después de 24 horas en su laboratorio. Por lo tanto, si desea estar dentro de las especificaciones, debe observar ese tiempo de precalentamiento de 24 horas. Dado el pequeño tamaño del sensor, es casi seguro que se alcanzará el equilibrio térmico en 30 minutos. Y probablemente tomaría solo unos minutos estar dentro de un pequeño porcentaje de los datos proporcionados por la hoja de datos.
El tiempo de precalentamiento de 24 horas solo importará si desea una medida muy precisa de la concentración de gas, y también debe tener una buena calibración de su sensor, así como algunos medios para compensar otros factores ambientales como temperatura, humedad, etc.
El sensor de gas MQ-2 se puede utilizar tanto para detectar el gas como para medir el nivel de gas butano e hidrógeno en PPM . Tenga en cuenta que detectar el gas y medir su concentración en PPM son dos cosas completamente diferentes. Este artículo se centra principalmente en la detección del nivel de gas y el aumento de su concentración. Si desea calcular exactamente el nivel de gas en PPM, el procedimiento es diferente, sin embargo, también lo mencionaremos ligeramente.
Cómo utilizar el sensor de gas MQ-2 para detectar GLP, butano o hidrógeno
Como puede ver en el gif anterior, tenemos una lata que contiene gas LPG cuando se rocía el gas, la concentración de gas en los alrededores aumenta y cuando lo rociamos por segunda y tercera vez, la concentración de gas aumenta nuevamente. Cuando la concentración de gas aumenta, el voltaje de salida del sensor también aumenta, lo puede observar en el multímetro. Y cuando alcanza un cierto umbral (que puede ser configurado por el potenciómetro) se enciende el LED verde en el módulo.
¿Cómo medir la concentración de gas LPG, butano o hidrógeno en PPM usando el sensor MQ-2?
Este es un sensor muy preciso que está calibrado para medir las PPM de un gas en particular presente en la atmósfera, para hacerlo primero debe comprender las características de sensibilidad del sensor de gas MQ-2 que puede encontrar en la hoja de datos y parece como algo que se muestra a continuación.
En el gráfico logarítmico, RS es la resistencia de detección durante la presencia de un gas en particular. Mientras que R0 es la resistencia del sentido en aire limpio. Este sensor está diseñado para detectar H2, GLP, CH4, CO, por lo que la resistencia de este sensor cambiará según la concentración de H2 o GLP presente en la atmósfera.
Tomemos un ejemplo de la curva LPG que es la rosa y veamos cómo podemos calcular la pendiente de la curva, para eso comencemos con las coordenadas X e Y que son 200 y 1.8 aproximadamente Entonces, el primer punto de datos del logarítmico la escala es (log200, log2) que es (2.3,0.0.255). El punto de la curva final es X1 e Y1 que es 1000 y 0,18 que se convierte en (log1000, log0,18) por lo que se convierte en (4, -0,744). Para obtener la pendiente de la curva, la fórmula es
=(Y1-Y) / (X1-X)
= (-0,744 - 0,255) / (4 - 2,3)
=-0.587Así es como puedes calcular la pendiente para este sensor.
Preguntas frecuentes sobre el módulo sensor de gas combustible MQ-2
¿Cómo elijo un sensor de gas?
Hay muchos tipos diferentes de sensores de gas y humo disponibles en el mercado. Para elegir uno, debe consultar su hoja de datos y verificar si ese sensor en particular cumple con sus requisitos.
¿Qué tipos de gas puedo detectar con el sensor de gas MQ-2?
Si revisa la hoja de datos del dispositivo, puede observar que este sensor puede medir muchos tipos diferentes de gases como gas licuado de petróleo (GLP) , metano (CH4) , monóxido de carbono (CO) , alcohol , humo (CO2) y propano . pero este sensor es principalmente sensible al hidrógeno .
¿Qué es ppm para el gas?
Las partes por millón, o «ppm», se usan comúnmente como una unidad fraccionaria de medida para la concentración. Por ejemplo, una concentración de metano (molecular) del 2 % significa que 2 de cada 100 moléculas de aire son metano. De manera similar, una concentración de metano de 2 ppm significa que 2 de cada millón de moléculas de aire son metano.
¿Puede MQ-2 detectar CO2?
Una respuesta breve y sencilla a esta pregunta es sí, puede detectar CO2. pero antes de realizar cualquier proyecto con este sensor, consulte la hoja de datos del módulo para conocer todos los parámetros externos y las condiciones que se requieren para medir el CO2.
¿Cuál es la diferencia entre MQ-2 y MQ-5?
MQ-2 puede detectar metano (CH4) hasta 20000 ppm, mientras que MQ5 puede detectar metano (CH4) solo hasta 10000 ppm.
¿Este sensor de gas es analógico o digital?
La mayoría de los sensores de gas que están disponibles en el mercado son en su mayoría analógicos, pero se pueden convertir en digitales con un circuito integrado de amplificador operacional y un puñado de componentes digitales. Puede consultar el esquema a continuación para obtener más aclaraciones.
Esquemas internos del módulo sensor de gas MQ-2
A continuación se muestra el diagrama de circuito del módulo sensor de detección de humo y gas MQ-2. El esquema de este módulo es muy simple y necesita un puñado de componentes para construirlo. Si tiene prisa por construir este circuito, el esquema que se muestra a continuación será útil:
En el esquema, tenemos un amplificador operacional LM393 que es un amplificador operacional de bajo voltaje de baja potencia que se puede alimentar con una fuente de +5V. Pero alimentar el circuito con 3.3V no es una opción porque el voltaje mínimo de funcionamiento de este sensor MQ-2 es de 5V. El trabajo principal de este amplificador operacional es convertir la señal analógica entrante en una señal digital. Aparte de eso, también tenemos un potenciómetro de 10K incorporado que se usa para ajustar la sensibilidad del módulo del sensor de gas MQ-2 o el voltaje de activación del módulo. Aparte de eso, tenemos dos LED. El primero es un LED de encendido y el otro es el LED de activación. El LED de encendido se enciende cuando se aplica energía a la placa y el LED de activación se enciende cuando se alcanza un cierto umbral establecido. Finalmente tenemos dos condensadores de desacoplamiento que se utilizan para reducir el ruido en la placa.
Diagrama de conexión
Ahora que tenemos una comprensión completa de cómo funciona el sensor de gas MQ-2, podemos conectar todos los cables necesarios a Arduino uno. Esta sección del artículo se dividirá en dos partes, una muestra la salida analógica y otra muestra la salida digital. Comencemos con los circuitos analógicos.
Para trabajar con el sensor, primero debemos alimentar el sensor, para eso estamos usando el pin 5V y GND de la placa Arduino UNO y estamos conectando el pin de salida del sensor al pin A0 del Arduino. Revisar diagrama.
Código Arduino para la interfaz del módulo sensor de gas MQ-2
El código para el módulo sensor de gas Arduino mq-2 es muy simple y fácil de entender. Solo estamos leyendo los datos analógicos del sensor y cambiando el brillo del LED de acuerdo con los datos recibidos. Recuerde que solo estamos procesando los datos analógicos que salen del sensor para los datos digitales, puede ver que se enciende el LED integrado en el módulo.
Inicializamos nuestro código declarando dos macros, la primera es para el led donde conectaremos un LED y la segunda es el sensorPin a través del cual estamos leyendo los datos que salen del sensor.
// Pines del sensor pin D6 salida LED, pin A0 entrada analógica
#define ledPin 6
#define sensorPin A0A continuación, tenemos nuestra función setup() . En la función de configuración, inicializamos la serie con 9600 baudios. También configuramos el ledPin como salida y hacemos que el pin sea BAJO. De esta manera, el pin no flotará y encenderá el LED.
configuración vacía () {
Serial.begin(9600);
pinMode(ledPin, SALIDA);
digitalWrite(ledPin, BAJO);
}Luego, tenemos nuestra función loop() , en la función loop imprimimos «Salida analógica:» como texto en la ventana del monitor serial y luego llamamos a la función readSensor() dentro de una función Serial.println() para que una vez que readSensor () se ejecuta la función, devuelve los datos y también se imprime en la ventana del monitor serie,
bucle vacío () {
Serial.print("Salida analógica: ");
Serial.println(leerSensor());
retraso (500);
}Finalmente, tenemos nuestra función personalizada readSensor() que devuelve el valor analógico que se lee a través del pin A0 del Arduino. En la primera línea de esta función, hemos declarado y definido una variable llamada sensorValue donde estamos poniendo los datos sin procesar que se leen a través del A0 en el Arduino. Estos datos están en formato de 10 bits y van de 0 a 1023 para convertir esos datos de 10 bits a datos de 8 bits. Es por eso que hemos usado la función map, una vez que la función map genera los datos, iniciamos otra variable outputValue y colocamos los datos mapeados dentro de esa variable. Finalmente, hemos utilizado la función incorporada analogWrite (ledPin, outputValue) del Arduino para generar una señal PWM que es proporcional a los datos de entrada leídos por el ADC del arduino.
// Esta función devuelve los datos analógicos a la función de llamada
int leerSensor() {
int sin firmar sensorValue = analogRead (sensorPin); // Leer el valor analógico del sensor
unsigned int outputValue = mapa (sensorValue, 0, 1023, 0, 255); // mapear los datos de 10 bits a datos de 8 bits
si (valor de salida > 65)
analogWrite(ledPin, valor de salida); // generar señal PWM
demás
digitalWrite(ledPin, BAJO);
devolver valor de salida; // Devuelve el valor de humedad analógico
}Funcionamiento del módulo sensor de gas MQ-2
El gif a continuación muestra el sensor de gas MQ-2 en funcionamiento. Al principio, puede ver que la intensidad del LED en la placa de prueba es baja, pero cuando se agrega un poco de agua a la olla, la intensidad del LED aumenta y, con eso, el LED integrado del módulo también se enciende.
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