En el mundo de la electrónica y la programación, el sensor de gas/humo MQ2 se ha convertido en una herramienta fundamental para detectar la presencia de gases inflamables y humo en el ambiente. En este artículo, exploraremos cómo funciona este sensor y cómo podemos utilizarlo en conjunto con la plataforma Arduino para crear proyectos innovadores y útiles. ¡Sigue leyendo para descubrir todo lo que necesitas saber sobre el sensor de gas/humo MQ2 y su interfaz con Arduino!

Agregue un olfato para los gases a su próximo proyecto Arduino incorporando el módulo de sensor de gas MQ2. Es un sensor versátil que puede detectar concentraciones de gas licuado de petróleo, humo, alcohol, propano, hidrógeno, metano y monóxido de carbono en el aire.

Esto hace que el módulo sensor de gas MQ2 sea una excelente opción para construir un sistema de monitoreo de la calidad del aire interior, un alcoholímetro o un sistema de detección temprana de incendios.

Sensor de gas MQ2

El sensor MQ2 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 La tecnología de sensores se basa en el cambio de resistencia del material del sensor cuando se expone a gases.

El sensor de gas MQ2 funciona con 5 V CC y consume aproximadamente 800 mW. puede reconocer gas licuado, fumar, alcohol, propano, hidrógeno, metano Y Monóxido de carbono Concentraciones entre 200 y 10.000 ppm.

Tenga en cuenta que el sensor de gas MQ2 detecta varios gases, ¡pero no puede identificarlos! Eso es normal; La mayoría de los sensores de gas funcionan de esta manera. Por lo tanto, es más adecuado para medir cambios en una densidad de gas conocida en lugar de detectar cuál está cambiando.

Estructura interna del sensor de gas MQ2

El MQ2 es un sensor alimentado por calentador. Por tanto, está recubierto por dos capas de fina malla de acero inoxidable denominada “red antiexplosión”. Esto garantiza que el elemento calefactor del sensor no provoque una explosión porque detectamos gases inflamables.

También protege el sensor y filtra las partículas en suspensión para que sólo los elementos gaseosos puedan pasar a través de la cámara. Un anillo de sujeción chapado en cobre asegura la red al resto del cuerpo.

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.

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 el material más importante porque es sensible a los gases inflamables. 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.

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 un sensor de gas?

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 gases reductores, la densidad superficial del oxígeno adsorbido disminuye a medida que reacciona con los gases reductores, reduciendo así la barrera potencial. Esto libera electrones en el dióxido de estaño, permitiendo que la corriente fluya sin obstáculos a través del sensor.

Descripción general del hardware del módulo sensor de gas MQ2

El sensor de gas MQ2 es fácil de usar y tiene dos salidas diferentes. No sólo proporciona una indicación binaria de la presencia de gases inflamables, sino también una representación analógica de su concentración en el aire.

El voltaje de salida analógica del sensor (en el pin A0) varía proporcionalmente a la concentración de humo/gas. Cuanto mayor sea la concentración, 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 gas y el voltaje de salida.

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

El módulo contiene un potenciómetro para ajustar la sensibilidad de la salida digital (D0). Le permite establecer un umbral para que el módulo tenga una salida BAJA y, de lo contrario, ALTA cuando la concentración de gas supere el umbral.

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 gas excede el umbral.

Especificaciones técnicas

Aquí están las especificaciones:

Distribución de pines del módulo sensor de gas MQ2

Ahora echemos un vistazo al pinout.

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 gases inflamables. D0 se vuelve BAJA si la concentración de gas excede el umbral (establecido por el potenciómetro), en caso contrario, ALTA.

A0 produce un voltaje de salida analógico proporcional a la concentración de gas, 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 gas MQ2

Debido a que el MQ2 es un sensor que funciona con un calentador, la calibración del sensor puede variar si se almacena durante un período prolongado.

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 gas mediante salida analógica (A0)

En nuestro primer experimento, leemos la salida analógica para determinar la concentración del gas y ver si está dentro de los límites aceptables.

alambrado

Conectemos el sensor de gas MQ2 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.

Encuentra el umbral

Para determinar si la concentración de gas está dentro de los límites aceptables, deberá registrar los valores que genera su sensor cuando se expone a diferentes cantidades de humo/gas.

Simplemente ejecute el boceto a continuación y tome sus medidas.

#define MQ2pin 0

float sensorValue;  //variable to store sensor value

void setup() {
	Serial.begin(9600); // sets the serial port to 9600
	Serial.println("MQ2 warming up!");
	delay(20000); // allow the MQ2 to warm up
}

void loop() {
	sensorValue = analogRead(MQ2pin); // 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 humo/gas (aprox. 100)
• En presencia de humo/gas (aprox. 400)

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 determina si la concentración de gas está dentro de los límites aceptables.

/* Change the threshold value with your own reading */
#define Threshold 400

#define MQ2pin 0

float sensorValue;  //variable to store sensor value

void setup() {
	Serial.begin(9600); // sets the serial port to 9600
	Serial.println("MQ2 warming up!");
	delay(20000); // allow the MQ2 to warm up
}

void loop() {
  sensorValue = analogRead(MQ2pin); // read analog input pin 0
  
  Serial.print("Sensor Value: ");
  Serial.print(sensorValue);

  if(sensorValue > Threshold)
  {
    Serial.print(" | Smoke detected!");
  }
  
  Serial.println("");
  delay(2000); // wait 2s for next reading
}

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

Experimento 2: Detección de la presencia de humo/gas mediante la salida digital (D0)

En nuestro segundo experimento usaremos la salida digital para detectar la presencia de humo/gas.

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.

Establecer umbral

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

Ahora, para establecer el umbral, coloque el sensor de gas cerca del humo/gas que desea detectar y gire la olla hasta que el LED de estado comience a brillar. Luego gire la olla en la otra dirección 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 MQ2pin 8

int sensorValue;  //variable to store sensor value

void setup() {
	Serial.begin(9600); // sets the serial port to 9600
	Serial.println("MQ2 warming up!");
	delay(20000); // allow the MQ2 to warm up
}

void loop() {
	sensorValue = digitalRead(MQ2pin); // read digital output pin
	Serial.print("Digital Output: ");
	Serial.print(sensorValue);
	
	// Determine the status
	if (sensorValue) {
		Serial.println("  |  Smoke: -");
	} else {
		Serial.println("  |  Smoke: Detected!");
	}
	
	delay(2000); // wait 2s for next reading
}

Debería ver un resultado similar en el monitor serie.

¿Cómo funciona el sensor de gas/humo MQ2? e interfaz con Arduino

Dale a tu próximo proyecto de Arduino un olfato para los gases al incluir el módulo del sensor de gas MQ2. Este sensor versátil puede detectar concentraciones de GLP, humo, alcohol, propano, hidrógeno, metano y monóxido de carbono en el aire.

Sensor de gas MQ2

El sensor MQ2 es uno de los más ampliamente utilizados en la serie de sensores MQ. Es un sensor MOS (Metal Oxide Semiconductor). Los sensores de óxidos metálicos también son conocidos como quimiorresistores porque la detección se basa en el cambio en la resistencia del material sensible cuando se expone a gases.

¿Cómo funciona un sensor de gas?

Cuando una capa semiconductor de SnO2 se calienta a alta temperatura, el oxígeno se adsorbe en la superficie. En presencia de gases reductores, la densidad superficial de oxígeno adsorbido disminuye a medida que reacciona con los gases reductores, lo que disminuye la barrera de potencial. Como resultado, los electrones son liberados en el dióxido de estaño, permitiendo que la corriente fluya libremente a través del sensor.

Interfaz con Arduino

El módulo del sensor de gas MQ2 es fácil de usar y tiene dos salidas diferentes. No solo proporciona una indicación binaria de la presencia de gases combustibles, sino también una representación analógica de su concentración en el aire.

Especificaciones técnicas

• Consumo de corriente: <20 mA
• Rango de concentración: 200 – 10000 ppm
• Resistencia de carga: 20 KΩ
• Resistencia del calentador: 33Ω ± 5%

Calibración del Sensor MQ2

Debido a que el MQ2 es un sensor impulsado por calentador, la calibración del sensor puede derivar si se deja almacenado por un período de tiempo prolongado. Es importante calibrar el sensor después de un largo período de almacenamiento para garantizar la máxima precisión.

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

En nuestro primer experimento, leeremos la salida analógica para determinar la concentración del gas y ver si está dentro de los límites aceptables.

Experimento 2 – Detección de la presencia de humo/gas usando la salida digital (D0)

En nuestro segundo experimento, utilizaremos la salida digital para detectar la presencia de humo/gas.

Conclusión

El sensor de gas/humo MQ2 es una herramienta invaluable para monitorear la calidad del aire en interiores, detectar con precisión la presencia de gases combustibles y garantizar la seguridad en entornos potencialmente peligrosos.