Gas sensor module (MQ2)

Geef je Raspberry Pi een neus voor gassen met de MQ2-gassensor module. De MQ2 is een robuuste gassensor die geschikt is voor het waarnemen van LPG, rook, alcohol, propaan, waterstof, methaan en koolmonoxide concentraties in de lucht. Als je van plan bent een bewakingssysteem voor de binnenlucht kwaliteit te maken; ademcontrole of vroegtijdig branddetectiesysteem, de MQ2-gassensor module is een uitstekende keuze.

Deze analoge gassensor heeft een klein verwarmingselement met een elektronische-chemische sensor. Het is geschikt voor gebruik in gebouwen en kan pas na afloop van de opwarmfase een nauwkeurige aflezing geven. De sensor heeft een analoge en een digitale output middels een LM393 comparator.

Wat is een MQ2-gassensor?
MQ2 is een van de meest gebruikte gassensoren in de MQ-sensorserie. Het is een gassensor van het type Metal Oxide Semiconductor (MOS), ook wel bekend als Chemiresistors, aangezien de detectie is gebaseerd op verandering van de weerstand van het detectiemateriaal wanneer het gas in contact komt met het materiaal. Met behulp van een eenvoudig spanningsdeler netwerk kunnen gasconcentraties worden gedetecteerd.

Hoe werkt een gassensor?
De kern van de sensor bestaat uit tindioxide. Wanneer tindioxide (halfgeleider deeltjes) op hoge temperatuur in lucht wordt verwarmd, wordt zuurstof aan het oppervlak geadsorbeerd. In schone lucht worden donorelektronen in tindioxide aangetrokken door zuurstof die wordt geadsorbeerd op het oppervlak van het detectiemateriaal. Dit voorkomt dat elektrische stroom vloeit.

In de aanwezigheid van reducerende gassen neemt de oppervlaktedichtheid van geadsorbeerde zuurstof af naarmate het reageert met de reducerende gassen. Elektronen komen vervolgens vrij in het tindioxide, waardoor de stroom vrij door de sensor kan stromen.

Kenmerken
– Werkspanning: 5V
– Belastingsweerstand: 20Kohm
– Verwarmingsweerstand: 33ohm +/- 5%
– Verwarming verbruik: <800mW
– Weerstand voelen: 10Kohm – 60Kohm
– Meetbereik: 100 – 10000 ppm
– Opwarmtijd: Meer dan 24 uur
– Hoge gevoeligheid (instelbaar via potentiometer)
– Snelle reactietijd
– Evaluatie van de meetwaarden van de microcontroller (analoog)
– Instelling van de drempelwaarde mogelijk (digitaal)

Let op: Omdat het verwarmingselement 5V bij zo’n 800mA nodig kan hebben, is het raadzaam deze van een aparte voeding te voorzien. De kans is anders groot dat de Raspberry Pi een melding ‘undervoltage’ geeft. Pas na zo’n 24 uur is het element warm genoeg om betrouwbare waardes te meten.

Waar is 1 ppm gelijk aan?
Bij het meten van gassen zoals kooldioxide, zuurstof of methaan, wordt de term concentratie gebruikt om de hoeveelheid gas per volume in de lucht te beschrijven. De twee meest voorkomende meeteenheden zijn delen per miljoen en procentconcentratie.

Parts-per-million (afgekort ppm) is de verhouding van het ene gas tot het andere. 1.000 ppm CO betekent bijvoorbeeld dat als je een miljoen gasmoleculen zou kunnen tellen, er 1000 van koolmonoxide zouden zijn en 999.000 moleculen andere gassen.

Meetbare stoffen
– Vloeibaar petroleumgas (LPG)
– i-Butaan (C4H10)
– Propaan (C3H8)
– Methaan (CH4)
– Waterstof (H2)
– Alcohol
– Rook

Aansluitingen
De module kent de volgende aansluitingen.

Noot: Let op: De sensor wordt warm tijdens het gebruik!

Schema van de MQ2 gassensor

Kalibreer de MQ2-gassensormodule
Om nauwkeurig te kunnen meten dien de sensor gekalibreerd te worden. Om de gassensor te kalibreren, kun je de gassensor in de buurt van rook / gas houden die je wilt detecteren en aan de potmeter blijven draaien totdat de rode LED op de module gaat branden. Draai de schroef met de klok mee om de gevoeligheid te verhogen of tegen de klok in om de gevoeligheid te verlagen.

De comparator op de module controleert continu of de analoge pin ( A0 ) de drempelwaarde heeft bereikt die is ingesteld door de potentiometer. Wanneer het de drempel overschrijdt, wordt de digitale pin ( D0 ) HOOG en gaat de signaal-LED aan. Deze opstelling is erg handig wanneer je een actie moet activeren wanneer een bepaalde drempel is bereikt. Als de rook bijvoorbeeld een drempelwaarde overschrijdt, kun je een relais aan- of uitzetten of je robot opdracht geven lucht te blazen / water te sprenkelen.

Python script
Om de GPIO poort uit te lezen is maar een klein python script nodig. Open de editor nano en zet de code er in. Sla de code op onder bijv. uni.py. Je kunt de code opstarten met python uni.py. Met Ctrl-c stopt het script.

uni.py

Na de start van het script: python uni.py zie je de onderstaande uitkomst. Als de sensor niet in aanraking is, of minder in aanraking is met het gas waarop de sensor afgesteld is, geeft de module de melding: Sensor detecteert geen activiteit!

Have A Nice Day!