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研究-认识-测试-拆解-分析-烟雾&可燃气体传感器内部结构和工作原理

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发表于 2022-9-20 11:40:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 qrut 于 2022-9-20 18:07 编辑

花4块多撸的烟雾和可燃气体传感器,研究后拆解给坛友解闷,观赏的同时可以学到相关知识。

气体传感器分几种类型,这次购入的属于旁热式。
1.jpg
2.jpg

大概的结构示意图,实物和这个模样基本一样,传感器基本原理就是利用二氧化锡半导体材料作为气体敏感材料,将二氧化锡涂覆到陶瓷管上引出电极,内部穿过加热丝作为灯丝,加热丝通过电流将陶瓷管和表面氧化物加热到200-300度,此时二氧化锡会吸附空气中的氧离子,形成负离子吸附,电子密度减小,因此阻值变大。当有烟雾或可燃气体接触时(例如氢 一氧化碳 丁烷 乙醇蒸汽 等等),原负离子吸附被可燃气体正离子替代,负氧离子脱附,因此二氧化锡阻值变小(sno2二氧化锡属于n型半导体),检测半导体阻值就可以做成气体传感器。


3.jpg



下图陶瓷加热管内外部结构示意图,可以看到内部的加热丝和外部的氧化物涂覆。
3a.jpg



基本测量原理,灯丝5v供电后 检测输出电极的电流环路电压或电流就行。
3b.jpg


下面撸的实物模块,结构很简单,一个传感器,一个LM393做比较器,有模拟量输出和数字ttl信号输出。模拟量可以接adc来检测气体具体浓度,数字输出可以作为开关信号驱动继电器 报警器等等外设,也可以给单片机作为触发信号。

4.jpg


性能参数
5.jpg



这个是模块的原理图,ac是灯丝接5v供电用于加热,ab作为输出电阻和1k串联分压,vcc通过电位器给393比较器一个基准电压,当接触可燃气体后b点电位提高,大于393同相输入端时比较器输出低电平,do低电平二极管点亮指示。 ao接b点直接输出传感器模拟量变化信号。
6.jpg


气体传感器细分好几种型号,分别对不同气体敏感,例如mq-3酒精 、mq-4天然气、mq-5液化气 等等,区别就是掺杂不同对指定气体更加敏感,mq-2属于很宽泛的气体传感器,对各种可燃气体烟雾啥的都比较敏感,因此可以用作厨房油烟机可燃气体传感器。
7.jpg


模块实物
8.jpg


元件功用
9.jpg


先测下静态功耗,由于有加热灯丝,因此功耗不算低,5v下实测137ma电流。
10.jpg


测下传感器加热丝实际电阻 32欧姆
11.jpg


连同灯丝限流总阻抗37欧,计算一下电流5/37 大约135ma,也就是绝大多数功耗都消耗在了灯丝上,和上面测试静态功耗仅差2ma左右。
12.jpg


连接好测试电路先测试一下,万用表接模块模拟量输出,没接触气体可燃气体时输出大概0.76v。
13.jpg

当打火机气体靠近时输出电压立刻上升,并且点亮指示灯,离开后逐渐降低,看起来还挺灵敏的,看视频:
VID_20220920_085342.mp4 (2.98 MB, 下载次数: 0)


测试完了开拆
15.jpg


拆下传感器,6个引脚实际 上面3个中 左右两个可以看做一个电极,下面也一样,作为传感器输出电极。 上面中间剩一个,下面中间剩一个 作为加热丝电极。
16.jpg


顶部有个网罩
17.jpg


测下二氧化锡无可燃气体时的直流阻抗,8.6k左右(这个测试环境因素,制造工艺偏差 ,离散性较大,仅供参考)。
18.jpg


拆下面罩
IMG_20220920_092029.jpg


底座上镶嵌6个电极,可以看到结构和开篇的示意图很接近,陶瓷管被金属电极悬空支撑。
IMG_20220920_093041.jpg


加热丝特写,可以看到并非直接笔直的穿过,而是绕成弹簧螺旋状,增加接触面积和加热效果。
IMG_20220920_093532.jpg


另一个角度看
IMG_20220920_093635.jpg


翻过来可以清晰看到陶瓷管外部的二氧化锡半导体氧化物
IMG_20220920_093810.jpg


ab电极作为一个电极被氧化物覆盖,融为一体作为输出电极,另一端是对称结构和这端完全一样,因此这玩意儿上下三个电极其实可以颠倒使用。
IMG_20220920_093924.jpg



大概就这些


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发表于 2022-9-20 11:45:01 | 显示全部楼层
手持四块多巨款坐在沙发上学习球球的贴子

                               
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发表于 2022-9-20 11:47:22 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
不错,4块多巨款让坛友科普了一下。
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发表于 2022-9-20 11:47:38 | 显示全部楼层
学习了,太详细了
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发表于 2022-9-20 11:52:30 | 显示全部楼层
这解释的非常详细
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发表于 2022-9-20 11:53:35 | 显示全部楼层
早年有叫电子鼻的玩意儿,模样很像这个。
那时候,装有电子鼻的油烟机广告喊得最响,听说烟机能够“嗅”出泄漏的燃气而自动开机排除险情,都去买这种油烟机,不过不久就消声灭迹了,原来那机器新装时会自动排烟,不久油腻就糊死了那个电子鼻,啥气味它都没反应了,可谓理论很丰满现实很骨感.....
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发表于 2022-9-20 12:39:33 | 显示全部楼层
学习了
比电子烟的发热丝功率小多了
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发表于 2022-9-20 12:40:42 | 显示全部楼层
学习了
比电子烟里的发热丝功率小多了
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发表于 2022-9-20 12:40:55 | 显示全部楼层
回复需要审核,请等待通过
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 楼主| 发表于 2022-9-20 13:42:17 | 显示全部楼层
8139 发表于 2022-9-20 11:45
手持四块多巨款坐在沙发上学习球球的贴子

老兄来了,欢迎指导
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 楼主| 发表于 2022-9-20 13:42:23 | 显示全部楼层
ljlj2001 发表于 2022-9-20 11:47
学习了,太详细了

谢谢支持~
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 楼主| 发表于 2022-9-20 13:43:05 | 显示全部楼层
scxj 发表于 2022-9-20 11:53
早年有叫电子鼻的玩意儿,模样很像这个。
那时候,装有电子鼻的油烟机广告喊得最响,听说烟机能够“嗅”出 ...

重油污久了存在这个问题~
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 楼主| 发表于 2022-9-20 13:43:28 | 显示全部楼层
jf201006 发表于 2022-9-20 12:40
回复需要审核,请等待通过

啥回复这么神秘
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发表于 2022-9-20 13:52:11 | 显示全部楼层
四块多巨款就能得到这么多知识
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 楼主| 发表于 2022-9-20 14:01:58 | 显示全部楼层
kgmx 发表于 2022-9-20 13:52
四块多巨款就能得到这么多知识

谢谢支持~
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发表于 2022-9-20 14:14:08 | 显示全部楼层
qrut 发表于 2022-9-20 13:43
啥回复这么神秘

是啊,居然还要审核,可能有敏感字,等通过了看下是什么
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发表于 2022-9-20 14:19:45 | 显示全部楼层
大神科普讲堂赶紧拿板凳仔细听讲学习
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发表于 2022-9-20 14:21:32 | 显示全部楼层
不错不错  又学到好东西
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发表于 2022-9-20 14:53:35 | 显示全部楼层
大神啊,已经46个精华帖子了
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 楼主| 发表于 2022-9-20 14:59:06 | 显示全部楼层
maskzippy 发表于 2022-9-20 14:19
大神科普讲堂赶紧拿板凳仔细听讲学习

二师兄驾临蓬荜生辉,欢迎指导~
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