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

qrut · 发表于 2022-9-20 11:40:37

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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。

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。

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。

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。

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。

性能参数

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。

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。

模块实物

元件功用

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。

测下传感器加热丝实际电阻 32欧姆

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。

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。

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

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。

顶部有个网罩

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)。

拆下面罩

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。

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。

另一个角度看

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

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。

大概就这些

完

8139 · 发表于 2022-9-20 11:45:01

手持四块多巨款坐在沙发上学习球球的贴子

登录/注册后可看大图

moontree · 发表于 2022-9-20 11:47:22

不错，4块多巨款让坛友科普了一下。

ljlj2001 · 发表于 2022-9-20 11:47:38

学习了，太详细了

张大斌 · 发表于 2022-9-20 11:52:30

这解释的非常详细

scxj · 发表于 2022-9-20 11:53:35

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.....

jf201006 · 发表于 2022-9-20 12:39:33

学习了

比电子烟的发热丝功率小多了

jf201006 · 发表于 2022-9-20 12:40:42

学习了

比电子烟里的发热丝功率小多了

jf201006 · 发表于 2022-9-20 12:40:55

回复需要审核，请等待通过

qrut · 发表于 2022-9-20 13:42:17

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

qrut · 发表于 2022-9-20 13:42:23

ljlj2001 发表于 2022-9-20 11:47
学习了，太详细了

谢谢支持～

qrut · 发表于 2022-9-20 13:43:05

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～

qrut · 发表于 2022-9-20 13:43:28

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

kgmx · 发表于 2022-9-20 13:52:11

四块多巨款就能得到这么多知识

qrut · 发表于 2022-9-20 14:01:58

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～

jf201006 · 发表于 2022-9-20 14:14:08

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

maskzippy · 发表于 2022-9-20 14:19:45

大神科普讲堂赶紧拿板凳仔细听讲学习

lp99 · 发表于 2022-9-20 14:21:32

不错不错又学到好东西

没良心的 · 发表于 2022-9-20 14:53:35

大神啊，已经46个精华帖子了

qrut · 发表于 2022-9-20 14:59:06

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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