Датчик газа MQ2: функциональность, принцип работы и практические применения

Датчики позволяют электронным устройствам воспринимать и реагировать на изменения окружающей среды. Среди множества видов — свет, звук, приближенность и др. — газовые датчики играют ключевую роль в системах безопасности, обнаруживая опасные газы: пропан, метан, водород, спирт, дым, угарный газ. MQ2 — широко используемый хемирезистор, созданный именно для этой цели.

Что такое датчик газа MQ2?

MQ2 — это полупроводниковый датчик на металл-оксидной основе, измеряющий концентрацию газов в диапазоне 200–10 000 ppm. Он работает от 5 В постоянного тока и использует делитель напряжения для преобразования изменений сопротивления в читаемые аналоговые сигналы.

В основе MQ2 лежит керамический элемент на основе оксида алюминия, покрытый диоксидом олова (SnO₂), помещенный в нержавеющую сетку. Шесть выводов подключены к элементу: два для нагрева датчика и четыре для выходных сигналов.

При нагреве молекулы кислорода адсорбируются на поверхности диоксида олова, захватывая электроны из материала и повышая сопротивление. При воздействии восстанавливающих газов (метан, пропан, водород) адсорбированные атомы кислорода реагируют с газом, освобождая электроны и снижая сопротивление. Полученное изменение тока создает аналоговое напряжение, пропорциональное концентрации газа.

Принцип работы

1. Нагрев: Два выделенных вывода подают ток, нагревая датчик до рабочей температуры (~400 °C).

2. Адсорбция кислорода: В воздухе молекулы кислорода связываются с поверхностью датчика, удерживая электроны и повышая сопротивление.

3. Взаимодействие с газом: Когда восстанавливающий газ контактирует с датчиком, он реагирует с адсорбированным кислородом, освобождая электроны и снижая сопротивление.

4. Генерация сигнала: Изменение сопротивления преобразуется в напряжение внутренним делителем; более высокая концентрация газа дает более высокое напряжение.

Применение

Широкий диапазон обнаружения делает MQ2 идеальным для:

• Сигнализаций утечки газа в жилых и коммерческих помещениях
• Мониторинга качества воздуха в больницах и лабораториях
• Промышленных систем безопасности для обнаружения утечек вредных газов

Хотя датчик не может дифференцировать конкретные газы, его модульная версия — со встроенной электроникой — позволяет прямую интеграцию без микроконтроллера для обнаружения одного газа. Для точного измерения ppm сырой датчик должен интерфейсироваться с микроконтроллером и соответствующим АЦП.

Альтернативы MQ2 включают MQ-6, M-306A и AQ-3, каждый из которых предлагает разные профили чувствительности и целевые газы.