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smoke_and_air_quality_sensors [2023/07/14 16:18] wuyuhui |
smoke_and_air_quality_sensors [2023/07/24 18:04] (当前版本) wuyuhui |
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烟雾传感器可以使死于火灾的风险降低一半。根据美国消防协会的报告,2009-2013年间,在每100起火灾中,装有烟雾传感器的房屋有0.53人死亡,而没有烟雾传感器的房屋中则有1.18人死亡。经过近一个世纪发展,烟雾传感器变得种类繁多,同时在现代城市建设中变得越来越重要。 | 烟雾传感器可以使死于火灾的风险降低一半。根据美国消防协会的报告,2009-2013年间,在每100起火灾中,装有烟雾传感器的房屋有0.53人死亡,而没有烟雾传感器的房屋中则有1.18人死亡。经过近一个世纪发展,烟雾传感器变得种类繁多,同时在现代城市建设中变得越来越重要。 | ||
- | 烟雾传感器常见分类: | + | {{ :wiki:snipaste_2023-07-24_17-19-41.png |}} |
- | * 光敏型烟雾传感器 | + | |
- | * 离子型烟雾传感器 | + | |
- | * 共振频率型烟雾传感器 | + | |
- | * 基于化学反应的烟雾传感器 | + | |
2:常见烟雾传感器工作原理介绍 | 2:常见烟雾传感器工作原理介绍 | ||
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* 汉威科技[[https://www.hanwei.cn/|汉威科技]]:国内知名的气体传感器及仪表制造商、物联网解决方案提供商。 | * 汉威科技[[https://www.hanwei.cn/|汉威科技]]:国内知名的气体传感器及仪表制造商、物联网解决方案提供商。 | ||
- | 5:参考案例 | + | 5:DigiKey器件参考 |
+ | * 离子型烟雾传感器:[[https://www.digikey.cn/zh/products/detail/microchip-technology/RE46C122E16F/2094373|RE46C122E16F]] | ||
+ | * 光敏型烟雾传感器:[[https://www.digikey.cn/zh/products/detail/microchip-technology/RE46C140S16TF/2094367|RE46C140S16TF]] | ||
- | MQ-2:{{:wiki:mg-2.png?200|}} | + | 6:参考案例 |
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+ | MQ-2:{{ :wiki:mg-2.png |}} | ||
MQ-2型烟雾传感器基于化学反应的烟雾传感器,属于二氧化锡半导体气敏材料,属于表面离子式N型半导体。处于200~300摄氏度时,二氧化锡吸附空气中的氧,形成氧的负离子吸附,使半导体中的电子密度减少,从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时,如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化,就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息,烟雾的浓度越大,导电率越大,输出电阻越低,则输出的模拟信号就越大。 | MQ-2型烟雾传感器基于化学反应的烟雾传感器,属于二氧化锡半导体气敏材料,属于表面离子式N型半导体。处于200~300摄氏度时,二氧化锡吸附空气中的氧,形成氧的负离子吸附,使半导体中的电子密度减少,从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时,如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化,就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息,烟雾的浓度越大,导电率越大,输出电阻越低,则输出的模拟信号就越大。 | ||
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(1):比较器电路 | (1):比较器电路 | ||
- | {{:wiki:比较器电路.png?300|}} | + | {{ :wiki:比较器电路.png |}} |
MQ-2的4脚输出随烟雾浓度变化的直流信号,被加到比较器U1A的2脚,Rp构成比较器的门槛电压。当烟雾浓度较高输出电压高于门槛电压时,比较器输出低电平(0v),此时LED亮报警;当浓度降低传感器的输出电压低于门槛电压时,比较器翻转输出高电平(Vcc),LED熄灭。调节Rp,可以调节比较器的门槛电压,从而调节报警输出的灵敏度。R1串入传感器的加热回路,可以保护加热丝免受冷上电时的冲击。 | MQ-2的4脚输出随烟雾浓度变化的直流信号,被加到比较器U1A的2脚,Rp构成比较器的门槛电压。当烟雾浓度较高输出电压高于门槛电压时,比较器输出低电平(0v),此时LED亮报警;当浓度降低传感器的输出电压低于门槛电压时,比较器翻转输出高电平(Vcc),LED熄灭。调节Rp,可以调节比较器的门槛电压,从而调节报警输出的灵敏度。R1串入传感器的加热回路,可以保护加热丝免受冷上电时的冲击。 | ||
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(2):ADC转换电路 | (2):ADC转换电路 | ||
- | {{::adc转换电路.png?300|}} | + | {{ :wiki:adc转换电路.png |}} |
将电压信号转化为数字信号,进而转化为精确的烟雾浓度值。MQ-2传感器的4脚、6脚的电压为输出信号,Rs为传感器的本体电阻。其中若气体浓度上升,必导致Rs下降。而Rs的下降则会导致MQ-2的4脚、6脚对地输出的电压增大。所以气体浓度增大,其输出的电压也会增大,最终通过ADC0832转换后数值增大。 | 将电压信号转化为数字信号,进而转化为精确的烟雾浓度值。MQ-2传感器的4脚、6脚的电压为输出信号,Rs为传感器的本体电阻。其中若气体浓度上升,必导致Rs下降。而Rs的下降则会导致MQ-2的4脚、6脚对地输出的电压增大。所以气体浓度增大,其输出的电压也会增大,最终通过ADC0832转换后数值增大。 | ||
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* 电路参考图: | * 电路参考图: | ||
- | {{:wiki:mq-2-gas-sensor-interfacing-with-pic-microcontroller.jpg?300|}} | + | {{ :wiki:mq-2-gas-sensor-interfacing-with-pic-microcontroller.jpg |}} |
* 实物图: | * 实物图: | ||
- | {{::snipaste_2023-07-14_13-24-31.png?300|}} | + | {{ :wiki:snipaste_2023-07-14_13-24-31.png |}} |
[[https://www.projectsof8051.com/gsm-based-smoke-detector-with-sms-alert-using-arduino/|使用ARDUINO的一个烟雾探测器]] | [[https://www.projectsof8051.com/gsm-based-smoke-detector-with-sms-alert-using-arduino/|使用ARDUINO的一个烟雾探测器]] | ||
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* 结构框图: | * 结构框图: | ||
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* 实物图: | * 实物图: | ||
- | {{:wiki:snipaste_2023-07-14_13-22-15.png?300|}} | + | {{ :wiki:snipaste_2023-07-14_13-22-15.png |}} |
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19世纪到20世纪,煤矿里的金丝雀为有毒气体提供了提前预警。这些活生生的、移动的、手持的传感器通过检测高浓度的二氧化碳、一氧化碳和甲烷拯救了无数矿工的生命。这些小鸟在采矿安全中发挥了重要作用,并于20世纪80年代中期退出采矿业。1937 年 - 空气传感便携式设备发布,德拉格开发了第一根用于检测采矿业一氧化碳的便携式管。今天,Drager 管可检测 100 多种不同的气体。管子是装满化学试剂的玻璃小瓶,可对特定化学品或化学品家族发生反应。当检测到目标化学物质时,吸入管中的空气样本会改变管子的颜色。颜色变化的长度通常表示测量的浓度。1974 年 - 第一个用于连续传感的 PID,光电离检测器(PID)作为手持式仪器引入,用于检测挥发性有机化合物(VOC)的泄漏。早期的便携式PID于1974年首次推出,体积庞大,重量重(9磅),并具有单独的手持式探头和由肩带携带的控制器。如今,随着电子产品、电池和探测器的进步,这些设备现在体积小、便携,广泛用于工业卫生应用。随着人们对环境污染的关注增加,对空气质量监测的需求也逐渐增加。[[https://www.tdenviro.com/news/a-brief-history-of-air-quality-sensing|空气质量传感器简史]] | 19世纪到20世纪,煤矿里的金丝雀为有毒气体提供了提前预警。这些活生生的、移动的、手持的传感器通过检测高浓度的二氧化碳、一氧化碳和甲烷拯救了无数矿工的生命。这些小鸟在采矿安全中发挥了重要作用,并于20世纪80年代中期退出采矿业。1937 年 - 空气传感便携式设备发布,德拉格开发了第一根用于检测采矿业一氧化碳的便携式管。今天,Drager 管可检测 100 多种不同的气体。管子是装满化学试剂的玻璃小瓶,可对特定化学品或化学品家族发生反应。当检测到目标化学物质时,吸入管中的空气样本会改变管子的颜色。颜色变化的长度通常表示测量的浓度。1974 年 - 第一个用于连续传感的 PID,光电离检测器(PID)作为手持式仪器引入,用于检测挥发性有机化合物(VOC)的泄漏。早期的便携式PID于1974年首次推出,体积庞大,重量重(9磅),并具有单独的手持式探头和由肩带携带的控制器。如今,随着电子产品、电池和探测器的进步,这些设备现在体积小、便携,广泛用于工业卫生应用。随着人们对环境污染的关注增加,对空气质量监测的需求也逐渐增加。[[https://www.tdenviro.com/news/a-brief-history-of-air-quality-sensing|空气质量传感器简史]] | ||
- | 空气质量传感器常见分类: | + | {{ :wiki:snipaste_2023-07-24_17-23-00.png |}} |
- | + | ||
- | * 金属氧化物半导体式传感器 | + | |
- | * 化燃烧式传感器 | + | |
- | * 定电位电解式传感器 | + | |
- | * 迦伐尼电池式氧气传感器 | + | |
- | * 红外式传感器 | + | |
- | * PID光离子化气体传感器 | + | |
2:常见空气质量传感器工作原理介绍 | 2:常见空气质量传感器工作原理介绍 | ||
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* 工厂或矿场:监测有害气体、烟尘等污染物的浓度,以便及时采取措施进行治理,保障员工的健康和安全。 | * 工厂或矿场:监测有害气体、烟尘等污染物的浓度,以便及时采取措施进行治理,保障员工的健康和安全。 | ||
- | 市面上常见的空气质量传感器产品:{{:wiki:空气质量传感器.png?300|}} | + | 市面上常见的空气质量传感器产品:{{ :wiki:空气质量传感器.png |}} |
4:主要的空气质量传感器供应商 | 4:主要的空气质量传感器供应商 | ||
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* 大连风华[[http://www.rhsens.byf.com/|大连风华]]:专业从事传感器与自动化仪表产品的高科技企业。 | * 大连风华[[http://www.rhsens.byf.com/|大连风华]]:专业从事传感器与自动化仪表产品的高科技企业。 | ||
- | 5:参考案例 | + | 5:DigiKey器件参考 |
+ | * [[https://www.digikey.cn/zh/products/detail/sensirion-ag/SGP40-D-R4/12820418|SGP40-D-R4]] | ||
+ | * [[https://www.digikey.cn/zh/products/detail/sensirion-ag/SCD41-D-R2/13684005|SCD41-D-R2]] | ||
+ | * [[https://www.digikey.cn/zh/products/detail/amphenol-sgx-sensortech/MICS-VZ-89TE/7102285|MICS-VZ-89TE]] | ||
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+ | 6:参考案例 | ||
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+ | MQ-135:{{ :wiki:snipaste_2023-07-14_15-01-30.png |}} | ||
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+ | MQ-135型空气质量传感器是一种金属氧化物半导体式,使用的气敏材料是在清洁空气中电导率比较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在污染气体时,传感器的电导率随空气中污染气体浓度的增加而最大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为该气体浓度相对应的输出信号。 | ||
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+ | [[https://community.dfrobot.com/makelog-312138.html| ESP-WROOM-32从空气质量传感器获取数据并显示]] | ||
+ | * 概述:使用esp-room-32从空气质量传感器获取实时数据,并将其显示在ThingsBoard仪表板上,使用Thingsboard Arduino SDK。 | ||
+ | * 结构框图: | ||
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+ | {{ :wiki:mq135框图.png |}} | ||
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+ | * 实物图: | ||
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+ | {{ :wiki:mq135_实物图.png |}} | ||
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- | MQ-135:{{::snipaste_2023-07-14_15-01-30.png?300|}} | ||