Thứ Tư, Tháng Mười 27, 2021
Trang chủ DIY Arduino Tìm hiểu cấu tạo các cảm biến MQ

Tìm hiểu cấu tạo các cảm biến MQ

Chào các bạn trong bài viết này, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về cấu tạo bên trong của các dòng cảm biến MQ, cũng như cách nó hoạt động thế nào mà có thể dùng để phát hiện được nồng độ các loại khí khác nhau trong không khí nhé.

MQ là cảm biến gì?

_ Đây là loại cảm biến Metal Oxide Semiconductor (MOS).

_ Còn được gọi là Chemiresistors, bởi vì nó dựa trên “sự thay đổi Điện trở” của vật liệu cảm biến khi tiếp xúc với loại khí nhất định.

_ Vì vậy chỉ cần đặt cảm biến vào một mạch “Voltage Divider”, nồng độ loại khí đó có thể được phát hiện dựa trên “sự thay đổi Điện áp”.

Cấu trúc bên trong các cảm biến MQ?

_ Trước khi xem cấu tạo bên trong cảm biến, ta cần biết MQ là một cảm biến “Heater-Driven” (tức nó hoạt động bằng cách làm nóng chính nó).

_ Đó là lý do vì sao nó được bao bọc trong lớp “lưới thép không gỉ”, được gọi là Anti-Explosion Network, để đảm bảo bộ phận làm nóng bên trong cảm biến không gây cháy nổ.

_ Nó cũng giúp cảm biến ngăn chặn và lọc các hạt bụi xung quanh, chỉ để cho các phần tử không khí được phép đi vào bên trong.

_ Khi tháo bỏ lớp vỏ ngoài, cảm biến sẽ trông như thế này. Nó có tất cả 6 chân, trong đó:

    • 2 chân H là Heater Coil làm bằng “hợp kim Ni-Cr” có chức năng làm nóng bộ phận “Sensing Element”.
    • 2 chân A2 chân B chỉ là dây dẫn làm bằng “Platinum” được kết nối vào “Sensing Element” có chức năng truyền tín hiệu Output, dựa vào những thay đổi nhỏ trong dòng điện đi qua phần tử cảm biến.

Cấu tạo của “Sensing Element”?

_ Nó được tạo thành từ một khối gốm Aluminum Oxide (AL2O3) và được phủ một lớp Tin Dioxide (SnO2).

_ Bên trong khối gốm là cuộn Heater Coil, nó chỉ có chức năng giúp tăng hiệu quả gia nhiệt, đảm bảo cảm biến được làm nóng liên tục ở nhiệt độ làm việc.

_ Lớp phủ kia mới là thành phần quan trọng nhất.

Tóm lại:

    • Cuộn “hợp kim Ni-Cr”khối gốm (AL2O3)hệ thống làm nóng cảm biến.
    • Dây dẫn “Platinum”lớp phủ (SnO2) tạo thành một hệ thống cảm biến.

Cách các cảm biến MQ làm việc?

_ Đầu tiên lớp (SnO2) cần được nung nóng ở nhiệt độ cao (bộ phận làm nóng chịu trách nhiệm việc này, khi mới cấp nguồn thường cần đợi khoảng ~20s).

_ Sau đó, nếu tiếp xúc với không khí thường, các phân tử trên bề mặt lớp (SnO2) bị các phân tử Oxygen giữa lại → tạo 1 lớp rào cản có “điện trở cao”, ngăn cản dòng điện chạy qua giữa 2 chân AB.

_ Tuy nhiên khi có xuất hiện các loại khí khác, mật độ các phân tử Oxygen sẽ giảm do phản ứng với chúng, các phân tử lớp (SnO2) không bị giữ lại → lớp rào cản có “điện trở thấp”, dòng điện chạy qua giữa 2 chân AB dễ hơn.

Vd: Cách hoạt động của MQ-3 (lastminuteengineers.com)

! Vậy là với nồng độ khí (?) càng cao, thì điện trở cảm biến càng giảm và ngược lại.

Sơ đồ kết nối cơ bản của các cảm biến MQ?

_ Với mỗi loại cảm biến MQ, chúng được sản xuất với tỉ lệ lớp phủ (SnO2) khác nhau. Sao cho nồng độ khí cần đo có sự thay đổi tương ứng theo tỉ lệ điện trở RS.

    • Vd: cảm biến MQ-3, theo Datasheet:
    • RS thay đổi trong khoảng 1MΩ – 8MΩ.
    • Để dễ dàng đọc tín hiệu “Điện áp đầu ra (Analog)”, ta cần căn chỉnh tỉ số RS/RL hay RS/R2 hợp lý (RL là tên gọi trong Datasheet, còn R2 thường là tên trong Schematic mạch thực tế).
    • Theo Datasheet nên dùng giá trị RL trong khoảng 100KΩ – 470 KΩ.

_ Nhưng thật đáng tiếc, các mạch cảm biến MQ làm sẵn của China lại thường dùng điện trở trong khoảng 1kΩ – 2kΩ, điều này làm “giảm đi độ nhạy” của cảm biến rất nhiều.

_ Vì vậy, nếu bạn muốn tự mình xây dựng một bộ giám sát chất lượng không khí tương đối đáng tin cậy dựa trên các dòng cảm biến MQ này (ưu điểm giá rẻ ^^).

_ Bạn nên thay thế giá trị điện trở trên theo đúng giá trị điện trở khuyến nghị trong Datasheet, hoặc tự mình làm một Module MQ riêng luôn.

! Có thể thấy điện trở cảm biến (RS) càng giảm, thì điện áp ra (Analog) càng lớn.
⇒ Vậy là với nồng độ khí (?) càng cao, thì điện áp ra (Analog) càng lớn và ngược lại.

Ok, tới đây chúng ta cũng đã thấy được mối liên hệ giữa các loại khí và giá trị điện áp cảm biến trả về.
Từ đó chúng ta có thể chọn ra loại cảm biến MQ phù hợp cho dự án của mình.

Hy vọng các bạn cảm thấy bài viết hữu ích :-D.

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments

Most Popular

Tìm hiểu CRC

🤔 Có bạn nào thắc mắc là các thiết bị điện tử ngoài việc chúng có thể giao tiếp trao đổi thông tin với...

Tìm hiểu Giao thức I2C

Có bạn nào thắc mắc làm sao giữa các thiết bị điện tử chúng có thể giao tiếp trao đổi data qua lại lẫn...

Tìm hiểu cách sử dụng các cảm biến Nhiệt độ & Độ ẩm DHT

Chắc nhiều bạn sinh viên cũng quá quen mấy con này rồi nhỉ. Nói không sai, DHT có thể xem như cảm biến quốc...

Tìm hiểu về Nhiệt độ biểu kiến cũng như Cách ta cảm nhận nhiệt độ

Có bạn nào từng thắc mắc rằng, tại sao đôi khi nhiệt độ ngoài trời không cao lắm, nhưng ta lại thấy nóng nực...

Recent Comments

0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x