Nikt nie może zaprzeczyć, że czujniki gazu, wykrywając gazy palne, łatwopalne i niebezpieczne, przyczyniły się do zmian ratujących życie. Wykrywane gazy to między innymi metan, CO, gazy palne. Przykładem jest moduł czujnika gazu MQ3 z czujnikiem alkoholu. W tym artykule omówimy sposób działania MQ3, jego alternatywy, wyprowadzenia, zastosowania i funkcje. 

Co to jest Czujnika gazu MQ3?

Moduł MQ-3 to czujnik gazu, który wykrywa obecność takich gazów, jak tlenek węgla, heksan, LPG, metan i alkohol. Jest to czujnik typu MOS (Metal Oxide Semiconductor), który wykrywa stężenie alkoholu po umieszczeniu w sieci dzielnika napięcia. 

Przegląd sprzętu

Czujnika gazu MQ3 jest zalecany do stosowania w małych układach scalonych, ponieważ nie jest kompatybilny z płytką drukowaną. Dodatkowo ma dwa różne wyjścia i jest łatwy w użyciu. Jego zadaniem jest binarne wskazywanie obecności alkoholu i jego analogowego stężenia w czystym powietrzu. 

Analogowe napięcie wyjściowe czujnika (na styku analogowym) zwykle ma różną wartość w zależności od stężenia alkoholu. Dlatego wysokie stężenie alkoholu w czystym powietrzu oznacza wysokie napięcie wyjściowe i odwrotnie. 

Ten sam sygnał analogowy otrzymuje później komparator, np. komparator precyzyjny LM393. Następnie sygnał ten jest przekazywany na wyjście cyfrowe (DO). 

Symbol komparatora

Źródło: Wikimedia 

Moduł sprzętowy ma wbudowany potencjometr, który służy do regulacji czułości DO. Ponadto pomaga on w ustawieniu progu, przy którym stężenie alkoholu przekraczające wartość progową powoduje niski poziom sygnału wyjściowego. 

Moduł sprzętowy MQ-3 jest wyposażony w dwie diody LED: zasilania i statusu. Dioda statusu świeci się, gdy na wyjściu cyfrowym jest niski poziom alkoholu, natomiast dioda zasilania świeci się, gdy moduł jest zasilany. 

Jak działa czujnik MQ-3?

Zasada działania czujnika MQ3 jest opisana poniżej. 

Na początku, gdy warstwa półprzewodnikowa z dwutlenku cyny (SnO2) zostanie podgrzana w wysokiej temperaturze, jej powierzchnia pochłonie tlen. 

Następnie (w czystym powietrzu) cząsteczki tlenu przyciągają elektrony z pasma przewodzenia w dwutlenku cyny. 

W rezultacie pod powierzchnią cząsteczek SnO2 utworzy się warstwa zubożająca elektrony, tworząc barierę potencjału. Jako taka, warstwa SnO2 uniemożliwia przepływ prądu elektrycznego, ponieważ jest wysoce rezystywna. 

Jednakże, gdy obecny alkohol reaguje z zaadsorbowanym tlenem, gęstość powierzchniowa tlenu zmniejsza się. W wyniku tego zmniejsza się również bariera potencjału. Dwutlenek cyny odbiera wówczas elektrony, umożliwiając swobodny przepływ prądu przez czujnik. 

Krótko mówiąc, większe stężenie alkoholu obniża rezystancję analogową, a tym samym zwiększa odczyt napięcia. 

Opis styków 

Dwie główne kategorie wyprowadzeń MQ-3 są następujące; 

Dla modułu czujnika MQ-3

GND - styk masy łączy moduł z masą systemu. 

Wyjście analogowe (AO)/Styk Aout wyprowadza napięcie analogowe w zakresie od 0 do 5 V w zależności od natężenia gazu. 

VCC - styk Vcc jest zasilaczem modułu i zapewnia napięcie robocze +5 V. 

Wyjście cyfrowe (DO) - po ustawieniu wartości progowej za pomocą potencjometru można użyć styku DO, aby uzyskać napięcie wyjściowe. 

Dla czujnika MQ-3

Piny H - Są dwa piny H, z których jeden podłącza się do masy, a drugi do zasilania. 

Styki A - styki A powinny być dołączone do napięcia zasilania. 

Styki B - należy pamiętać, że styki B i A są wymienne. Dlatego jeden z tych pinów można podłączyć do masy, podczas gdy drugi pełni funkcję wyjścia. 

Omówimy teraz właściwości i specyfikacje czujnika MQ-3. 

Cechy czujnika alkoholu MQ-3

Po pierwsze, jego czujnikiem jest półprzewodnik. 

Następnie do działania wymaga prostego układu napędowego. 

Po trzecie, często znajduje się w trybie gotowości o niskim poborze mocy.

Oprócz długiej żywotności MQ-3 jest także tani.

Ponadto charakteryzuje się wysoką/dobrą czułością na gaz alkoholowy i szybką reakcją.

Posiada łatwy w użyciu interfejs nagłówkowy SIP, który ułatwia jego współpracę z większością mikrokontrolerów. 

Wreszcie, wymaga napięcia grzałki. 

Specyfikacja czujnika gazu MQ-3

Jego temperatura pracy mieści się w zakresie od -10°C do 50°C (14°F do 122°F). 

Po drugie, jego zapotrzebowanie na zasilanie wynosi 5 VDC przy prądzie 60 mA (grzałka wyłączona) i 165 mA (grzałka włączona). 

Rezystancja obciążenia wynosi 200 kΩ. 

Czułość (S) to Rs (w powietrzu) / Rs (0,4 mg/l alkoholu) ≥5. Może więc wykryć stężenie alkoholu od 0,05 do 10 mg/l. 

Czas podgrzewania wynosi ponad 24 godziny, a zakres stężeń wynosi od 25 do 500 ppm alkoholu. 

Interfejsy obejmują jedno wyjście zgodne z TTL (ALR) i jedno wejście zgodne z TTL (HSW). 

Wyjście cyfrowe (Digital) jest wyjściem cyfrowym TTL o wartościach 0 i 1 (0,1 i 5 V). Natomiast wartość jego wyjścia AO wynosi 0,1-0,3 V, przy czym maksymalne stężenie napięcia jest zbliżone do 4 V (w stosunku do zanieczyszczenia).

Ponadto rezystancja czujnika (Rs) mieści się w zakresie 2kΩ-20kΩ (w alkoholu 0,4mg/L). 

Pobór prądu wynosi 150 mA, a pobór mocy grzałki jest mniejszy niż 750 mW. 

Ponadto ma wymiary 32 × 22 × 16 mm. 

Czujniki ekwiwalentne MQ-3

Niektóre odpowiedniki czujników MQ-3 dostępne na rynku to MQ303A, MQ214 i MQ-2.

Alternatywnie można skorzystać z poniższej tabeli, aby określić, który czujnik będzie odpowiedni w zależności od rodzaju gazu. 

 (detektor tlenku węgla)

Zastosowania czujnika gazu MQ-3

obejmują;

Urządzenia do monitorowania środowiska,

Popularne alkomaty,

Alarm przekroczenia limitu poziomu gazu,

zabawki oraz

Tło/ Samodzielne urządzenie wykrywające. 

Wnioski

Podsumowując, czujnik alkoholu MQ-3 jest elementem elektronicznym, który w znacznym stopniu przyczynił się do poprawy bezpieczeństwa, zwłaszcza w ruchu drogowym. Co więcej, oprócz tego, że jest tani, każdy może go obsługiwać. 

Kończąc, mamy nadzieję, że artykuł okazał się pomocny. Jeśli jednak potrzebujesz więcej informacji na temat czujnika, skontaktuj się z nami.