¿Cómo funciona el sensor de alcohol MQ3? e interfaz con Arduino

¡Bienvenidos al mundo de la tecnología y la innovación! En este artículo vamos a explorar cómo funciona el sensor de alcohol MQ3 y cómo se puede integrar con Arduino, la plataforma de hardware de código abierto que está revolucionando la forma en la que interactuamos con el mundo digital. Descubre cómo estos dos elementos se combinan para crear soluciones creativas y útiles en diversas áreas, desde la seguridad vial hasta la domótica. ¡Sigue leyendo para adentrarte en el fascinante mundo de la tecnología y la programación!

Dale a tu próximo proyecto Arduino un olfato para el alcohol incorporando el módulo sensor de alcohol MQ3. Este sensor detecta la presencia de alcohol en el aire y su concentración. Entonces, si desea construir su propio alcoholímetro para determinar cuánto alcohol hay en el aliento de una persona, el módulo sensor de alcohol MQ3 es una excelente opción.

Sensor de alcoholemia MQ3

El sensor MQ3 es uno de los sensores más utilizados de la serie de sensores MQ. Es un sensor MOS (Semiconductor de óxido metálico). Los sensores de óxido metálico también se denominan sensores de óxido metálico. Resistencias químicas porque la percepción se basa en el cambio en la resistencia del material del sensor cuando se expone al alcohol.

¿Cómo funciona el sensor de alcohol MQ3? e interfaz con Arduino

El sensor de alcohol MQ3 funciona con 5 V CC y consume aproximadamente 800 mW. Puede detectar concentraciones de alcohol que oscilan entre 25 y 500 ppm.

¿Qué significa la concentración de 1 ppm?

Partes por millón, o ppm para abreviar, es la unidad más utilizada para medir la concentración de gas. ppm es simplemente la proporción de un gas a otro. Por ejemplo, 500 ppm de alcohol significa que si pudieras contar un millón de moléculas de gas, 500 serían alcohol y las 999.500 restantes serían otros gases.

Estructura interna del sensor de alcohol MQ3

El MQ3 es un sensor alimentado por calentador. Por tanto, está recubierto por dos capas de fina malla de acero inoxidable denominada “red antiexplosión”. Esto asegura que el elemento calefactor del sensor no provoque una explosión porque detectamos gas inflamable (alcohol).

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También protege el sensor y filtra las partículas en suspensión para que sólo los elementos gaseosos puedan pasar a través de la cámara.

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Cuando se retira la malla exterior, el sensor se ve así. El elemento sensor y seis patas de conexión que se extienden más allá de la base de baquelita forman la estructura en forma de estrella. Dos (H) de las seis líneas se utilizan para calentar el elemento sensor y están conectadas entre sí mediante una bobina de níquel-cromo (una aleación conductora muy conocida).

Las cuatro líneas portadoras de señales restantes (A y B) están conectadas con cables de platino. Estos cables están conectados al cuerpo del elemento sensor y transmiten pequeñas fluctuaciones en la corriente que fluye a través del elemento sensor.

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El elemento sensor tubular está hecho de cerámica a base de alúmina (AL2O3) con un recubrimiento de dióxido de estaño (SnO2). El dióxido de estaño es la sustancia más importante porque es sensible al alcohol. El sustrato cerámico, por otro lado, mejora la eficiencia del calentamiento y garantiza que el área del sensor se caliente continuamente hasta la temperatura de trabajo.

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En resumen, el sistema de calentamiento consta de una bobina de níquel-cromo y una cerámica a base de alúmina, mientras que el sistema de sensores consta de cables de platino y un revestimiento de dióxido de estaño.

¿Cómo funciona el sensor de alcohol MQ3?

Cuando una capa semiconductora de SnO2 se calienta a una temperatura alta, el oxígeno se adsorbe en la superficie. Cuando el aire está limpio, los electrones de la banda de conducción del dióxido de estaño son atraídos por las moléculas de oxígeno. Esto crea una capa de agotamiento de electrones directamente debajo de la superficie de las partículas de SnO2, formando una barrera potencial. Esto confiere a la película de SnO2 una alta resistencia e impide el flujo de corriente.

Sin embargo, en presencia de alcohol, la densidad superficial del oxígeno adsorbido disminuye a medida que reacciona con el alcohol, disminuyendo así la barrera potencial. Esto libera electrones en el dióxido de estaño, permitiendo que la corriente fluya sin obstáculos a través del sensor.

¿Cómo funciona el sensor de alcohol MQ3? e interfaz con Arduino

Descripción general del hardware del módulo sensor de alcohol MQ3

El sensor de alcohol MQ3 es fácil de usar y tiene dos salidas diferentes. No sólo proporciona una indicación binaria de la presencia de alcohol, sino también una representación analógica de su concentración en el aire.

¿Cómo funciona el sensor de alcohol MQ3? e interfaz con Arduino

El voltaje de salida analógica del sensor (en el pin A0) varía en proporción a la concentración de alcohol. Cuanto mayor sea la concentración de alcohol en el aire, mayor será el voltaje de salida; Cuanto menor sea la concentración, menor será el voltaje de salida. La siguiente animación muestra la relación entre la concentración de alcohol y el voltaje de salida.

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Esta señal analógica se digitaliza mediante un comparador de alta precisión LM393 y se pone a disposición en el pin de salida digital (D0).

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El módulo contiene un potenciómetro para ajustar la sensibilidad de la salida digital (D0). Le permite establecer un umbral para que el módulo emita BAJA ALTA si la concentración de alcohol excede el umbral.

Girar el mando en el sentido de las agujas del reloj aumenta la sensibilidad y en el sentido contrario la disminuye.

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Además, el módulo dispone de dos LED. El LED de encendido se enciende cuando el módulo está encendido y el LED de estado se enciende cuando la concentración de alcohol excede el umbral.

Especificaciones técnicas

Aquí están las especificaciones:

Tensión de funcionamiento 5V
resistencia de carga 200 kΩ
Resistencia del calentador 33Ω ± 5%
Consumo de calefacción <800MW
Siente resistencia 1MΩ – 8MΩ
Rango de concentración 25 – 500 ppm
tiempo de precalentamiento Más de 24 horas

Configuración de pines del módulo sensor de alcohol MQ3

Ahora echemos un vistazo al pinout.

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VCC suministra energía al módulo. Conéctalo a la salida de 5V de tu Arduino.

Tierra es el pin de tierra.

D0 indica la presencia de alcohol. D0 se vuelve BAJA si la concentración de alcohol excede el umbral (establecido por el potenciómetro), en caso contrario, ALTA.

A0 produce un voltaje de salida analógico proporcional a la concentración de alcohol, por lo que una concentración más alta da como resultado un voltaje más alto y una concentración más baja da como resultado un voltaje más bajo.

Calibración del sensor de alcohol MQ3

Debido a que el MQ3 es un sensor que funciona con un calentador, la calibración del sensor puede variar si se almacena durante un período prolongado de tiempo.

Cuando se utiliza por primera vez después de un almacenamiento prolongado (un mes o más), el sensor debe calentarse completamente durante 24 a 48 horas para garantizar la máxima precisión.

Si el sensor se ha utilizado recientemente, sólo tardará entre 5 y 10 minutos en calentarse por completo. Durante el período de calentamiento, las lecturas del sensor suelen ser altas y luego disminuyen gradualmente hasta estabilizarse.

Experimento 1: medición de la concentración de alcohol utilizando la salida analógica (A0)

En nuestro primer experimento, leemos la salida analógica para medir la concentración de alcohol y estimar el grado de intoxicación por alcohol.

alambrado

Conectemos el sensor de alcohol MQ3 al Arduino.

Comience conectando el pin VCC al pin 5V del Arduino y el pin GND al pin de tierra del Arduino. Finalmente, conecte el pin de salida A0 del módulo al pin analógico n.° 0 del Arduino.

La siguiente imagen muestra el cableado.

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Encontrar los umbrales

Para estimar el nivel de intoxicación por alcohol, debe registrar las lecturas que proporciona el sensor cuando sopla antes y después de beber alcohol.

Simplemente ejecute el boceto a continuación y tome sus medidas.

Nota:

Si no está legalmente permitido consumir bebidas alcohólicas, utilice una botella de alcohol isopropílico o una botella de desinfectante para manos para realizar la prueba. ¡No permita que el alcohol entre en contacto con el sensor! Simplemente apriete la botella para permitir que los vapores de alcohol penetren en el sensor y tomen las lecturas.

#define MQ3pin 0

float sensorValue;  //variable to store sensor value

void setup() {
	Serial.begin(9600); // sets the serial port to 9600
	Serial.println("MQ3 warming up!");
	delay(20000); // allow the MQ3 to warm up
}

void loop() {
	sensorValue = analogRead(MQ3pin); // read analog input pin 0

	Serial.print("Sensor Value: ");
	Serial.println(sensorValue);
	
	delay(2000); // wait 2s for next reading
}

Cuando ejecute el boceto, debería ver medidas similares a las siguientes:

  • En ausencia de alcohol (aprox. 120)
  • En presencia de alcohol (aprox. 500)
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Esta prueba puede requerir algunos intentos. Una vez que tenga las métricas, puede utilizarlas como umbral para desencadenar una acción.

código arduino

El siguiente esquema estima el nivel de intoxicación por alcohol utilizando los siguientes umbrales:

  • < 120 está sobrio
  • Beba entre 120 y 400, pero dentro de los límites legales
  • > 400 está borracho
/* Replace these values with your own readings */
#define Sober 120   // Define max value that we consider sober
#define Drunk 400   // Define min value that we consider drunk

#define MQ3pin 0

float sensorValue;  //variable to store sensor value

void setup() {
	Serial.begin(9600); // sets the serial port to 9600
	Serial.println("MQ3 warming up!");
	delay(20000); // allow the MQ3 to warm up
}

void loop() {
	sensorValue = analogRead(MQ3pin); // read analog input pin 0

	Serial.print("Sensor Value: ");
	Serial.print(sensorValue);
	
	// Determine the status
	if (sensorValue < Sober) {
		Serial.println("  |  Status: Stone Cold Sober");
	} else if (sensorValue >= Sober && sensorValue < Drunk) {
		Serial.println("  |  Status: Drinking but within legal limits");
	} else {
		Serial.println("  |  Status: DRUNK");
	}
	
	delay(2000); // wait 2s for next reading
}

Si todo está bien, deberías ver algo similar en el monitor serie.

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Experimento 2: detección de la presencia de alcohol mediante salida digital (D0)

En nuestro segundo experimento usaremos la salida digital para detectar la presencia de alcohol.

alambrado

Reutilizaremos el circuito del experimento anterior. Simplemente desconecte el pin ADC y conecte el pin D0 del módulo al pin digital n.° 8 del Arduino.

La siguiente imagen muestra el cableado.

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Establecer umbral

El módulo tiene un potenciómetro incorporado para establecer un umbral de concentración de alcohol por encima del cual el módulo emite una salida BAJA y el LED de estado se enciende.

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Ahora, para establecer el umbral, permita que los vapores de alcohol ingresen al sensor y gire el recipiente en el sentido de las agujas del reloj hasta que se encienda el LED de estado. Luego gire la olla hacia la izquierda hasta que se apague el LED.

Eso es todo; Su módulo ahora está listo para usar.

código arduino

Ahora sube el siguiente boceto a tu Arduino.

#define MQ3pin 8

int sensorValue;  //variable to store sensor value

void setup() {
	Serial.begin(9600); // sets the serial port to 9600
	Serial.println("MQ3 warming up!");
	delay(20000); // allow the MQ3 to warm up
}

void loop() {
	sensorValue = digitalRead(MQ3pin); // read digital output pin
	Serial.print("Digital Output: ");
	Serial.print(sensorValue);
	
	// Determine the status
	if (sensorValue) {
		Serial.println("  |  Alcohol: -");
	} else {
		Serial.println("  |  Alcohol: Detected!");
	}
	
	delay(2000); // wait 2s for next reading
}

Debería ver un resultado similar en el monitor serie.

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Dale a tu próximo proyecto de Arduino un sentido del olfato para el alcohol al incluir el módulo sensor de alcohol MQ3. Este sensor detecta la presencia de alcohol en el aire, así como su concentración. Por lo tanto, si deseas construir tu propio alcoholímetro para determinar la cantidad de alcohol en el aliento de alguien, el módulo sensor de alcohol MQ3 es una excelente opción.

Sensor de Alcohol MQ3

El sensor MQ3 es uno de los más utilizados de la serie de sensores MQ. Es un sensor de MOS (Metal Oxide Semiconductor). Los sensores de óxido de metal también se conocen como Quimiorresistores porque la detección se basa en el cambio en la resistencia del material sensor cuando está expuesto al alcohol.

¿Cómo funciona el sensor MQ3?

Cuando un semiconductor de SnO2 se calienta a una alta temperatura, el oxígeno se adsorbe en la superficie. En ausencia de alcohol, los electrones de la banda de conducción del óxido de estaño se ven atraídos por las moléculas de oxígeno, creando una capa de agotamiento de electrones justo debajo de la superficie de las partículas de SnO2, formando una barrera de potencial. Como resultado, la película de SnO2 se vuelve altamente resistiva y evita el flujo de corriente eléctrica. En presencia de alcohol, sin embargo, la densidad superficial de oxígeno adsorbido disminuye a medida que reacciona con el alcohol, disminuyendo la barrera de potencial. Como resultado, los electrones son liberados en el óxido de estaño, permitiendo que la corriente fluya libremente a través del sensor.

Interfaz con Arduino

Descripción general del hardware del módulo del sensor de alcohol MQ3

El módulo del sensor de alcohol MQ3 es fácil de usar y tiene dos salidas diferentes. No solo proporciona una indicación binaria de la presencia de alcohol, sino también una representación analógica de su concentración en el aire.

Especificaciones técnicas

  • Voltaje de operación: 5V
  • Resistencia de carga: 200 KΩ
  • Resistencia del calentador: 33Ω ± 5%
  • Consumo de calefacción: <800mW
  • Resistencia de detección: 1 MΩ – 8 MΩ
  • Rango de concentración: 25 – 500 ppm
  • Tiempo de precalentamiento: Más de 24 horas

Pinout del módulo del sensor de alcohol MQ3

Visita Electronic Wings para obtener más información sobre el pinout del sensor de alcohol MQ3 y el proceso de calibración.

Experimento 1 – Medición de la concentración de alcohol usando la salida analógica (A0)

Conexión

Conecta el pin VCC al pin 5V de Arduino y el pin GND al pin de tierra de Arduino. Finalmente, conecta el pin de salida A0 del módulo al pin analógico #0 en Arduino.

Código de Arduino

Usa el siguiente código para estimar el nivel de intoxicación por alcohol:

        // Código de Arduino
    

Experimento 2 – Detección de la presencia de alcohol usando la salida digital (D0)

Conexión

Desconecta la conexión al pin ADC y conecta el pin D0 del módulo al pin digital #8 de Arduino.

Configuración del umbral

El módulo tiene un potenciómetro incorporado para establecer un umbral de concentración de alcohol por encima del cual el módulo emite un voltaje bajo y el LED de estado se enciende.

Código de Arduino

Usa el siguiente código para detectar la presencia de alcohol mediante la salida digital:

        // Código de Arduino
    

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