CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
2.2. Phần cứng
2.2.2. Cảm biến nồng độ cồn MQ-3
Cảm biến nồng độ cồn MQ-3 sử dụng để phát hiện nồng độ cồn trong môi trường, hơi thở. Cảm biến có độ nhạy cao khả năng phản hồi nhanh, độ nhạy có thể
điều chỉnh được bằng biến trở. Cảm biến cung cấp một đầu ra tương tự dựa trên nồng độ cồn.
Cảm biến MQ-3 có thể phát hiện khí gas, alcohol, ethanol.
Hình 2.3. Cấu tạo của cảm biến MQ-3
a. Thơng số kỹ thuật
Kích thước: 32 x 22 x 27 mm
Chip chính: LM393, MQ-3 cảm biến khí.
Điện áp cung cấp: DC 5V.
Có 2 dạng tín hiệu đầu ra dạng Analog và TTL.
Tín hiệu đầu ra TTL có giá trị thấp. (đầu ra tín hiệu mức thấp có thể được kết nối trực tiếp với vi điều khiển).
Đầu ra tương tự 0 ~ 5V, nồng độ cồn càng cao điện áp càng cao.
Độ nhạy cao và chọn lọc tốt với hơi ethanol.
Bền và ổn định đáng tin cậy.
Tên thông số Giá trị Đơn vị
Kí hiệu MQ-3
Chất phản ứng Cồn (ethanol)
Dải đo 0,04- 0,4 mg/l
Điện áp làm việc < 24 V
Điện áp sấy 5± 0,2 V (AC hoặc DC)
Tải đầu ra Điều chỉnh được Ω
Điện trở sấy 31± 3 Ω
Công suất sấy ≤ 900 mW
Điện trở cảm biến 2÷ 20 KΩ tại nồng độ cồn 0,4 mg/l
Độ nhạy ≥ 5 Tỉ lệ điện trở cảm biến khi nồng độ cồn bằng 0 và 0,4mg/l
Cảm biến MQ-3 được sử dụng để đo nồng độ cồn. Được làm từ vật liệu SnO2. Vật liệu này có tính dẫn điện kém trong mơi trường khơng khí sạch nhưng lại rất nhạy cảm với hơi cồn. Trong mơi trường có nồng độ cồn càng cao, điện trở của cảm biến càng giảm.
Từ bảng số liệu, tỷ lệ điện trở của cảm biến giảm gần 5 lần khi đo trong mơi trường khơng khí sạch. Tuy nhiên hiệu ứng phát hiện nồng độ cồn của cảm biến này còn phụ thuộc điều kiện nhiệt độ. Khi nhiệt độ bề mặt cảm biến được sấy nóng tới 600C, thời gian cần thiết để phát hiện nồng độ cồn kéo dài khoảng 8 giây. Cũng trong mơi trường đó, khi nhiệt độ bề mặt cảm biến là 200C thời gian phát hiện nồng độ cồn kéo dài từ 3 đến 5 phút.
b. Sơ đồ chân cảm biến nồng độ cồn MQ-3
VCC Hoạt động điện áp 5V
GND để kết nối GND
D0 đầu ra giao diện chuyển đổi kỹ thuật số (0 và 1)
Hình 2.4. Sơ đồ chân MQ-3c. Sơ đồ mạch điện của cảm biến c. Sơ đồ mạch điện của cảm biến
Hình 2.5. Sơ đồ mạch điện của cảm biến.
Trong mạch điện của cảm biến MQ3, có 2 đầu dây áp đầu ra của cảm biến, RL là điện trở mạch ra được nối nối tiếp với cảm biến, trị số được cấp điện áp: VH là điện áp cấp cho mạch sấy và Vc điện áp cấp cho cảm biến, VRL là điện của RL có thể điều chỉnh được. Các điện áp VH và Vc thường được cấp cùng trị số. Trong mạch đo, các điện áp này được cấp 5 Vol DC. Các tín hiệu ra của cảm biến được gửi về bộ vi điều khiển để tính tốn xử lý.
Module cảm biến MQ-3 Cảm biến thích hợp cho việc phát hiện nồng độ cồn trong hơi thở. Phát hiện khí phát ra từ Etanol, Alcohol. Đặc điểm của module cảm
biến MQ-3: Có bốn chân, điện áp cung cấp là nguồn 5V, Dout đầu ra là tín hiệu số (0 và 1), Aout đầu vào là tín hiệu tương tự, đèn LED sáng khi phát hiện có khí, GND cấp điện cực âm, độ nhạy cao và chọn lọc tốt với ethanol, bền và ổn định đáng tin cậy, độ nhạy cao và thời gian đáp ứng nhanh.
Hình 2.6. Hình ảnh mặt trước và mặt sau của module cảm biến MQ-3
Hình 2.7. Sơ đồ hiển thị thơng số
Trong đó:
- R0: Điện trở của cảm biến trong mơi trường khơng khí sạch. - Rs là điện trở cảm biến phụ thuộc nồng độ cồn.
- mgL là nồng độ cồn mg/L - Điện áp: 5V
- Số ngõ ra: Số + Tương tự
- DOUT ngõ ra 0 hoặc 5V (mặt định) - khi nồng độ cồn vượt quá ngưỡng cài đặt (bằng biến áp Rp) ngõ ra DOUT mức 0, Led sẽ sáng.
- AOUT ngõ ra analog để người dùng sử dụng MCU để đọc giá trị chính xác của nồng độ cồn.
Cách tính nồng độ: Theo phương trình: X=log(Rs/R0) và Y =log(mgL)