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Sensores de gas serie MQ

Detectando presencia de gases

Una balanza WIFI

 

 

    • Presentar la serie MQ de sensores de gas
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     Sensor de gasesSensor MQ-6 o similar
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    Sensores de gases de la familia MQ

     

    En un momento en el que parece existir autentica obsesión por controlar los niveles de diferentes gases en nuestro entorno, sea por cuestiones ambientales o simplemente por calidad de vida, hay una autentica explosión de interés por conseguir sensores que nos informen de la presencia de ciertos elementos o componentes gaseosos.

    Hay muchas razones para ello. Los más clásicos,  por ejemplo, son los detectores de fugas de gas ciudad que incorporan todos los quemadores de calefacción.  Pero hay muchas otras situaciones en las que queremos detectar presencia de gases peligrosos:

     
    • Escapes de gas (Butano o propano) de las conducciones de gas ciudad o cocinas de gas, por riesgo de explosión, y leyes que exigen la revisión periódica de las instalaciones.
    • Presencia de compuestos aromáticos como bencenos y derivados,
    • Detectores de CO (Monóxido de carbono) uno de los más peligrosos y que se suelen producir en la combustión incompleta de ciertas sustancias típicas como carbón, madera, queroseno y similares, o simplemente los tubos de escape de motores de combustión, porque es incoloro y muy toxico en cantidades relativamente pequeñas.
    • Detectores de CO2 (Dióxido de Carbono) muy en boga en esta época por sus efectos en el aumento de la temperatura planetaria y que aparece en muchos procesos biológicos como subproducto de la respiración, y que, aun siendo inerte, en cantidades importantes tiende a producir asfixia si no se controlan sus niveles
    • Últimamente los detectores de Ozono (O3) se han puesto muy de moda por causa del coronavirus, porque todo el mundo parece querer usarlo como desinfectante, olvidando que al ser muy oxidante puede producir más daño que bien y que se debe medir su concentración para evitar riesgos (Y es muy dudosa su utilidad contra el COVI-19, pero seguro que nadie nos hará caso)y también porque se exigen limitar la cantidad producida en los aparatos de aire acondicionado.  

    Por todo esto me ha parecido interesante entrar a valorar la serie de detectores de gases que podéis encontrar en la tienda de Prometec (Y otros sitios) porque en primer lugar son muy interesantes para detectar esos compuestos peligrosos, pero también porque se prestan muy bien para hacer proyectos educativos de control de calidad de aire y detección de compuestos nocivos, y en segundo lugar porque son muy sencillos de manejar y merece la pena dedicarles un rato para que los conozcamos.

    En esta sesión veremos un poco por encima las características generales de esta familia de sensores de gases de la serie MQ, entraremos en algunas ideas básicas y veremos cómo usarlos empleando un sensor MQ-6 de gas butano-propanao y similares por lo fácil que resulta conseguir un mechero de gas para disparar la detección y lo usaremos como ejemplo práctico.

     

     

    Los sensores MQ

     

    Casi todos los sensores de la serie MQ se basan en detectar el cambio de resistencia eléctrica que ocurre en ciertos materiales en presencia de los gases de diana. Al detectar la diana, la conductividad cambia y por ende, cambia la caída de tensión en el sensor, que podemos medir con un sencillo convertidor analógico a digital, disponible con Arduino y ESP32.

    Estos sensores suelen venir en un empaquetado sencillo de 6 pines como este:

    Encapsulado tipico

    Pero también es muy frecuente, y más conveniente en el mundo Arduino, encontrarlos con una breakout para que sea más cómodo de conectar (A una protoboard, por ejemplo, ya que los pines del encapsulado no caben en ella)

    Sensor de gases

    En el caso del MQ-6 que usaremos en esta sesión, utiliza una capa de óxido de estaño (SnO2) incrustado en el sensor como detector de gases ya que es muy sensible a la presencia de LPG (Liquified Petroleum Gas o gases licuados del petróleo en Castellano GLP), butano y propano entre otros compuestos.

    Y aquí conviene empezar comentando que casi todos estos sensores de gases, son sensibles en mayor o menor medida a más de un solo gas diana y que necesitas conocer exactamente a cuáles, para usarlos correctamente y no disparar falsos positivos.

    Siempre que vayas a usar estos sensores tienes que ir sin falta, a buscar la hoja de normas (DataSheet) del modelo en cuestión . Por ejemplo, para el MQ-6 la tienes aquí: MQ-6 DataSheet

    Por alguna razón, mucha gente siente un cierto miedo a ver las hojas de normas de cualquier producto, supongo que será porque les parecen complicadas, y es verdad que la forma en que se redactan nos es muy amigable, pero es el sitio adecuado para saber como se comporta el producto.

    La del MQ-6 nos enseña este gráfico, donde nos presenta la sensibilidad el mismo a diferentes gases, LPG (Gases derivados del petróleo), H2 (Hidrogeno), CH4 (Butano), CO (Monóxido de carbono). Alcohol y aire:

    Tabla de datos

    Eso quiere decir que el sensor reacciona a más de un gas diana y que en general no podrás saber exactamente cuál es el que dispara la señal, por lo que deveras elegir con cuidado tu sensor.

    Otro problema de estos sensores, es que, aunque la respuesta del sensor a una determinada concentración de los gases diana (En ppm, partes por millón) es perfectamente predecible, la respuesta a diferentes concentraciones no es lineal, por lo que si quieres usarlo como un sensor de concentraciones tendrás que calcular una curva de respuesta. Para que no haya nada fácil en la vida, estos sensores son también muy sensibles a la temperatura y humedad. El fabricante te ofrece este otro grafico para ilustrarlo:

    Tabla de normas

    Antes de que nadie sienta tentaciones de desertar de seguir leyendo (Espero que aún no sea tarde) Todo esto significa que, para un uso no profesional, estos sensores son muy fáciles de manejar, pero no debes insistir mucho en su exactitud porque depende de diversos factores. Pero en cambio son muy certeros detectando sustancias que de otro modo seria complicado. Si te basta con un detector de umbral, sin preocuparte demasiado por medir con exactitud las concentraciones, entonces estos sensores son los que buscas.

     
    • Se pueden ajustar con precisión la sensibilidad de estos sensores mediante resistencias externas, pero para ello deben calibrarse en condiciones conocidas (Puedes encontrar detalles en la datasheet) pero me temo que esto excede con mucho la intención de esta humilde sesión de introducción y de mis escasa habilidades.  

    Fíjate que este sensor tiene una respuesta casi plana al aire común. Eso quiere decir que te dará una señal al exponerlo a la atmosfera, aunque no haya trazas de otros gases diana que mencionamos arriba.

     

    Tipos de sensores MQ

     

    Hay toda una gama de sensores diferentes en la serie MQ para detectar distintos tipos de gases

    SensorSensible a
    MQ-135Calidad de Aire, CO2 , CO, Alcohol, NH4, Tolueno, Acetona
    MQ-131Ozono
    MQ-136Sulfuro de hidrogeno
    MQ-137Amoniaco, NH3, Etanol, CO
    MQ-138Benzeno, Hexano, Metano,Propano, CO
    MQ-2Metano, Butano, LPG, Humo
    MQ-3Alcohol, Metanol, Humo
    MQ-4Metano, gas GNC,
    MQ-5Gas natural, LPG
    MQ-6LPG, Butano, propano
    MQ-7Monoxido de carbono CO
    MQ-8Hidrogeno
    MQ-9LPG, CO, CH4

    Hay más modelos, pero creo que con esto podrás hacerte una idea de la variedad de sensores disponibles. Como siempre tienes que tirar de la hoja de normas de cada uno de ellos para tener clara su utilidad y a que gases es sensible cada modelo.

    Uno de uso muy frecuente es el MQ-135 también llamado de calidad de aire, cuya tabla de sensibilidad es la siguiente:

    Respuesta del sensor a diferentes gases

    Cada uno de estos sensores dispone de este tipo de tablas para que puedas decidir si te sirve. Porque recuerda que el sensor detecta varios tipos de gases (Incluyendo aire) y cuando detecte presencia de uno, no podrás diferenciarlo de trazas de otro.

     

    Esquema de conexión a Arduino

     

    La virtud de los sensores MQ es que son muy fáciles de usar, porque simplemente lleva alimentación y dos salidas. Una analógica dándonos una medida de la concentración de los gases diana y otra digital que se dispara como detector cuando se alcanza o rebasa un cierto umbral e concentración (Que se regula con el potenciómetro incluido)

    Esquema de conexion

    Para conectarlo a nuestro Arduino podemos hacer algo como esto:

    Esquema de conexion

    En esta ocasión no vamos a usar el pin digital (DO) porque no tendría mucho sentido. Este se activa al sobrepasar un umbral que podemos variar con el potenciómetro incluido. Pero teniendo una lectura digital del valor analógico que nos da el pin Analog Output podemos hacer lo mismo por software.

     

     

     

    Programa de control

     

    El programa de control para nuestro MQ-6 con Arduino es simplemente trivial. No creo que nos den ningún premio por este código:

    void setup()
       {  Serial.begin(115200);
       }
    
    void loop()
      {  int lectura = analogRead(A0);
         Serial.println(lectura);
         delay(100);
      }

    Aquí os dejo un mini video con el experimento:

     

     

    IMAGEN DE MARCA