环境类传感器介绍

Posted 2021-07-19 三明治开发社区

经过前几篇的原理讲解，大家对市面上类似气体、PM2.5、火焰呀这类传感器有一定的了解，但是到采购环节就迷茫了，毕竟市面上的产品五花八门，挑的眼花缭乱，今天给大家介绍几款简单的传感器，如果大家有别的传感器，也可以采用。

甲醛检测

ZE08-CH2O型电化学甲醛模组，是一个通用型、小型化模组，利用电化学原理对空气中存在的CH2O进行探测，具有良好的选择性，稳定性。内置温度传感器，可进行温度补偿；同时具有数字输出与模拟电压输出，方便使用。

• 具体电气参数如图：

产品型号	ZE08-CH2O
检测气体	甲醛
干扰气体	酒精，一氧化碳等气体
输出数据	DAC(0.4～2V 电压信号对应浓度：0～满量程)
	UART输出（3V TTL电平）
工作电压	3.7V～5.5V
预热时间	≤3 分钟
响应时间	≤60秒
恢复时间	≤60秒
量程	0～5 ppm
分辨率	≤0.01ppm
工作温度	-20℃～50℃
工作湿度	15%RH-90％RH（无凝结）
存储温度	0～25℃
使用寿命	5年（空气中 18℃～25℃）

• 管脚定义如图：

管脚名称	管脚说明
Pin1	预留
Pin2	DAC (0.4～2V,对应0-满量程
Pin3	GND
Pin4	Vin（电压输入3.7V～5.5V）
Pin5	UART（RXD） 0～3.3V数据输入
Pin6	UART（TXD） 0～3.3V数据输出
Pin7	预留

 

• 串口通讯协议如图：

Byte0	Byte1	Byte2	Byte3	Byte4	Byte5	Byte6	Byte7	Byte8
起始位	气体名称	单位	小数位数	气体浓度	气体浓度	满量程	满量程	校验值
	CH2O	ppb	无	高位	低位	高位	低位
0xFF	0x17	0x04	0x00	0x00	0x25	0x13	0x88	0x2

注 释 ： 气 体 浓 度 值 (PPB)=( 气 体 浓 度 高 位 *256+ 气 体 浓 度 低 位 ). 当 转 换 为 PPM 时 ： PPM= PPB/1000.
1PPM×1.25 = 1.25mg/m3.

其中Byte8校验值=（取反（Byte1+Byte2+……+Byte7））+ 1

PM2.5检测

PM2.5检测采用ZPH02 空污粉尘传感器。它整合了红外PM2.5检测原理和较为成熟的VOC检测技术,能够实现对同一环境中PM2.5和VOC的同时检测。该传感器中PM2.5检测采用粒子计数原理，可灵敏检测直径1μm以上灰尘颗粒物，VOC传感器对有机挥发气体具有极高的灵敏度。

• 具体电气参数如图：

产品型号		ZPH02
工作电压范围		5±0.2 V（DC）
输出方式		UART（9600,1Hz±1%）
输出信号电压		PWM （周期：1Hz±1%）
输出信号电压		5±0.2 V
检测能力	VOC检测气体总类	CH2O、C6H6、CO、H2、NH3、C2H5OH、香烟烟雾、香精等
	检出粉尘最小粒子	1 μm
预热时间		≤5min
工作电流		≤150mA
湿度范围 储存环境		≤90%RH
工作环境		≤90%RH
温度范围 储存环境		-20℃～50℃
工作环境		0℃～50℃
外形尺寸		59.5×44.5×17mm
		（L×W×H）
物理接口		EH2.54-5P端子插座

 

管脚定义如图：

PIN1	控制脚（MOD）
PIN2	输出脚OUT2/RXD
PIN3	电源正（VCC）
PIN4	输出脚 OUT1/TXD
PIN5	电源地（GND）

 

串口通讯协议如图：

0	1	2	3	4	5	6	7	8
起始位	检测类型	单位	低脉冲率	低脉冲率	预留	VOC等级	预留	校验值
	名称编码	（低脉冲率）	整数部分	小数部分
0XFF	0X18	0X00	0x00-0x63	0x00-0x63	0x00	0x01-0x04	0x00	0x00-0xFF

备注：

• 对PM2.5 的计算：

举例：传感器发出一帧正常数据中，第 3位 0X12，第 4位 0X13。则表示：传感器输出的占空比为18.19%。

串口模式下低脉冲率输出范围 0.5%-50%。

 

• 对 VOC气体检测：

每一帧数据中第 7位表示 VOC输出，直接输出 0x01-0x04四个等级,依次对应“优、良、中、差”，无传感器
或故障时显示 0x00；

其中Byte8校验值=（取反（Byte1+Byte2+……+Byte7））+ 1

烟雾检测

烟雾检测采用MQ-2烟雾传感器，该传感器可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。

• 电气特性如下：

产品型号			MQ-2
产品类型			半导体气敏元件
标准封装			胶木，金属罩
检测气体			可燃气体、烟雾
检测浓度			300～10000ppm(可燃气体)
标准电路条件	回路电压	Vc	≤24V DC
	加热电压	VH	5.0V±0.1V AC or DC
	负载电阻	RL	可调
标准测试条件下气敏元件特性	加热电阻	RH	29Ω±3Ω（室温）
	加热功耗	PH	≤950mW
	灵敏度	S	Rs(in air)/Rs(2000ppm C3H8)≥5
	输出电压	Vs	2.5V～4.0V（in 2000ppmC3H8）
	浓度斜率	α	≤0.6(R3000ppm/R1000ppm C3H8)
标准测试条件	温度、湿度		Vc:5.0V±0.1V；
	标准电路测试		VH:5.0V±0.1V
	预热时间		不少于48小时
氧气含量			21%(不低于18%，(氧气浓度会影
			响传感器的初始值、灵敏度及重
			复性，在低氧气浓度下使用时请
			咨询使用）
寿命			10年

• 传感器灵敏度曲线如图：

为了减少开发周期，本次采购了MQ-4气体传感器模组。

• 该模组的原理图如下：

如图可知，可以通过检测AO端的电平电压，来判断烟雾大小（电压越高，烟雾浓度越高）

燃气检测

燃气检测采用MQ-4气体传感器，该传感器对甲烷，天燃气有很高的灵敏度，广泛适用于家庭用气体泄漏报警器、工业用可燃气体报警器以及便携式气体检测器。电气特性如下：

产品型号			MQ-4
产品类型			半导体气敏元件
标准封装			胶木，金属罩
检测气体			甲烷
检测浓度			300～10000ppm(甲烷)
标准电路条件	回路电压	Vc	≤24V DC
	加热电压	VH	5.0V±0.1V AC or DC
	负载电阻	RL	可调
标准测试条件下气敏元件特性	加热电阻	RH	29Ω±3Ω（室温）
	加热功耗	PH	≤950mW
	灵敏度	S	Rs(in air)/Rs(in 5000ppm甲烷)≥5
	输出电压	Vs	2.5V～4.0V (in 5000ppm CH4)
	浓度斜率	α	≤0.6(R5000ppm/R1000ppm CH4)
标准测试条件	温度、湿度		20℃±2℃；55%±5%RH
	标准测试电路		Vc:5.0V±0.1V；
	预热时间		不少于48小时
氧气含量			21%(不低于18%，(氧气浓度会影
			响传感器的初始值、灵敏度及重
			复性，在低氧气浓度下使用时请
			咨询使用）
寿命			10年

• 传感器灵敏度曲线如图

为了减少开发周期，本次采购了MQ-4气体传感器模组。该模组的原理图和MQ-2烟雾传感器模组相同，可以通过检测AO端的电平电压，来判断燃气浓度（电压越高，燃气浓度越高）。

火焰检测

火焰检测采用红外接收管，该管可以用来探测火源或其它一些波长在700纳米～1000纳米范围内的热源。当无红外光照时，有很小的饱和和反向漏电流（暗电流），此时光敏管不导通。当有红外光照时，饱和反向漏电流马上增加，形成光电流，在一定的范围，它随入射光强度的增大而增大。

为了减少开发周期，本次采购了市面上常见的火焰传感器模组.

• 原理图如下:

可以通过检测AO端的电平电压，来判断火势的强弱（电压越低，火势越强）。