MQ-2烟雾传感器的使用

本文详细介绍了MQ-2烟雾传感器的工作原理及其在STM32F103ZET6上的应用实例。MQ-2烟雾传感器采用二氧化锡半导体材料,在不同气体浓度下输出不同的电压信号,适用于监测多种有害气体。文章提供了传感器与STM32F103ZET6连接的硬件配置和软件编程示例。

一、MQ-2烟雾传感器简介

      MQ-2烟雾传感器采用在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2),属于表面离子式N型半导体。当MQ-2烟雾传感器在200到300摄氏度环境时,二氧化锡吸附空气中的氧,形成氧的负离子吸附,使半导体中的电子密度减少,从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时,如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化,就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息,烟雾的浓度越大,导电率越大,输出电阻越低,则输出的模拟信号就越大。MQ-2烟雾传感器的探测范围极其的广泛,常用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置,适宜于液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。

MQ-2具有以下特点:

  1. 具有信号输出指示。
  2. 双路信号输出(模拟量输出及TTL电平输出)
  3. TTL输出有效信号为低电平,当输出低电平时信号灯亮,可直接接单片机。
  4. 模拟量输出0~5V电压,浓度越高电压越高。
  5. 对液化气,天然气,城市煤气有较好的灵敏度。
  6. 具有长期的使用寿命和可靠的稳定性。
  7. 快速的响应恢复特性。

 图一 MQ-2烟雾传感器的外观图                         图二 MQ-2烟雾传感器的内部电路图

二、MQ-2烟雾传感器测量气体浓度的基本原理

      MQ-2烟雾传感器输出0~5V的测量信号电压,浓度越高电压越高。这样将MQ-2烟雾传感器的模拟输出信号管脚接到处理器的一个ADC(模数转换)管脚进行模数转换,得出MQ-2烟雾传感器信号管脚上输出的电压值。我们知道MQ-2烟雾传感器信号管脚上输出的电压值是与电阻成反比关系的,而电阻值的大小是与气体浓度呈一定的线性关系的。这样一来,我们就能通过测量MQ-2烟雾传感器的输出电压值推导得到气体的浓度。

 

                                           图三 MQ-2烟雾传感器气敏元件的灵敏度特性

三、MQ-2烟雾传感器测量气体浓度的程序实现

      在我们的实际工程应用中,将MQ-2烟雾传感器的模拟信号输出管脚接到STM32F103ZET6的ADC管脚上(PA4管脚)。下面列出AD采样的相关代码:

void MQ2_Init(void)                                                                  

{

 MQ2_GPIO_Configuration();

提供的引用内容中未提及MQ - 2烟雾传感器使用的通信协议相关信息。一般来说,MQ - 2烟雾传感器本身是模拟传感器,它输出的是模拟电压信号,并没有特定的通信协议。 通常在使用MQ - 2烟雾传感器时,需要借助微控制器(如STM32)上的模拟 - 数字转换器(ADC)将其输出的模拟信号转换为数字信号,以便进行后续处理。例如,在基于STM32MQ - 2传感器搭建的烟雾监测系统中,STM32通过ADC读取MQ - 2传感器的模拟输出值,然后根据该值判断烟雾浓度情况。 以下是一个简单的STM32读取MQ - 2传感器模拟值的代码示例(基于HAL库): ```c #include "stm32xxxx_hal.h" ADC_HandleTypeDef hadc1; void SystemClock_Config(void); static void MX_GPIO_Init(void); static void MX_ADC1_Init(void); int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_ADC1_Init(); uint32_t adc_value; while (1) { HAL_ADC_Start(&hadc1); if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100) == HAL_OK) { adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); // 这里可以对adc_value进行处理,比如判断烟雾浓度 } HAL_ADC_Stop(&hadc1); HAL_Delay(100); } } void SystemClock_Config(void) { // 系统时钟配置代码 } static void MX_ADC1_Init(void) { ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0}; hadc1.Instance = ADC1; hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE; hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; hadc1.Init.NbrOfConversion = 1; if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0; sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5; if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } static void MX_GPIO_Init(void) { // GPIO初始化代码 } ```
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