Перейти к содержанию

Как подключить датчик MQ-2 к ESP32?

Обновлено Редакция GAW

Питание

Нагреватель MQ-2 — резистор 30 ± 3 Ом, рассчитанный на 5,0 ± 0,1 В. Ток и мощность по закону Ома: 5 / 30 ≈ 167 мА и 0,83 Вт (наш расчёт). Его подключают к выводу 5V платы ESP32, на который приходит питание USB, а не к выходу стабилизатора 3,3 В: тот и не даст нужного напряжения, и будет греться лишним током.

Выход AO и делитель

Чувствительный слой включён последовательно с нагрузочным резистором RL модуля, и на выход AO приходит напряжение VRL. В документе Winsen оно доходит до 4 В в 2000 ppm пропана, а при большей концентрации растёт дальше, вплоть до напряжения питания VC = 5 В. АЦП ESP32 по даташиту точно меряет до 2,45 В при ослаблении 11 дБ, а абсолютный предел на выводе — VDD + 0,3 В. Нужен делитель напряжения, и его сопротивление должно быть заметно больше RL, иначе он изменит саму измерительную цепь.

ЭлементЗначение (наш расчёт)
Делитель47 кОм сверху, 39 кОм к GND
Коэффициент k39 / (47 + 39) ≈ 0,453
AO = 5 В → вход ESP322,27 В — внутри шкалы
RL модуля 4,7 кОм с делителем параллельноRL′ = 4,7 ∥ 86 ≈ 4,46 кОм

Пересчёт в программе:

VRL=VАЦПk,Rs=(VCVRL−1)RL′.V_{RL} = \frac{V_\text{АЦП}}{k}, \qquad R_s = \left(\frac{V_C}{V_{RL}} - 1\right) R_L'.

Вход берут из ADC1 — GPIO32–39: по документации ESP-IDF выводы ADC2 недоступны, пока работает Wi-Fi. Разброс АЦП между экземплярами без калибровки — ±6 %, поэтому используют калибровку ESP-IDF; почему показания всё равно неточны на краях шкалы, объясняет ответ «АЦП ESP32 неточно измеряет напряжение».

Дальше датчик калибруют по чистому воздуху, как описано в ответе «Как откалибровать MQ-2», а устройство и ограничения MQ-2 разобраны в статье «Датчики газа».

Похожие вопросы

Можно ли питать MQ-2 от 3,3 В, раз ESP32 на 3,3 В?

Нет: Winsen нормирует все характеристики при 5,0 ± 0,1 В на нагревателе. При 3,3 В нагреватель получает меньше половины мощности, слой не выходит на рабочую температуру, и ни R0, ни кривые из документа к такому датчику не относятся.

Можно ли подключить цифровой выход DO напрямую?

Только если на нём не больше 3,3 В. Компаратор модуля питается от того же напряжения, что и датчик; при 5 В высокий уровень DO может доходить почти до 5 В — больше допустимых VDD + 0,3 В на входе ESP32. Измерьте его мультиметром и при необходимости поставьте делитель.

Хватит ли тока от USB для ESP32 и MQ-2?

Считайте сумму: нагреватель берёт около 170 мА постоянно, а ESP32 при передаче по Wi-Fi 802.11b — 240 мА типично по табл. 5-4 даташита, итого около 0,4 А плюс стабилизатор и остальная схема. От батареек такая связка работает недолго: один нагреватель расходует около 4 А·ч в сутки (наш расчёт).

Источники

  1. Zhengzhou Winsen Electronics. Flammable Gas Sensor (Model: MQ-2) Manual, Version 1.6, valid from 2021-07-01 — табл. 1: VC и VH 5,0 ± 0,1 В, нагреватель 30 ± 3 Ом, не больше 950 мВт, VRL 2,5–4,0 В в 2000 ppm пропана; Basic Circuit: Rs = (VC/VRL − 1) · RL, VC — постоянное напряжение; Cautions, п. 1.6: превышение напряжения необратимо меняет характеристики
  2. Espressif. ESP32 Series Datasheet, Version 5.3 — табл. 5-4: передача 802.11b, 1 Мбит/с, +19,5 дБм — 240 мА тип.; табл. 4-4: эффективный диапазон АЦП при ослаблении 3 (11 дБ) — 150–2450 мВ, погрешность после калибровки ±60 мВ; выше примерно 2450 мВ точность хуже; без калибровки разброс между чипами ±6 %; табл. 5-1: напряжение на выводах питания −0,3…3,6 В; табл. 5-3: VIH не выше VDD + 0,3 В
  3. Espressif. ESP-IDF Programming Guide v5.4.1 (ESP32): GPIO & RTC GPIO — ADC1 — GPIO32–39 (ADC1_CH4–CH7, CH0–CH3); выводы ADC2 нельзя использовать, когда работает Wi-Fi, — для этого случая рекомендуется ADC1

Нашли ошибку?

Смотрите также