气体传感器Word版

实验八气体传感器实验

【实验目的】

1. 理解气体传感器的工作原理；

2. 掌握单片机驱动气体传感器的方法。

【实验设备】

1. 装有IAR 开发工具的PC 机一台；

2. 下载器一个；

3. 物联网多网技术综合教学开发设计平台一套。

【实验要求】

1. 编程要求：编写气体传感器的驱动程序；

2. 实现功能：检测室内的有害气体并输出标志位；

3. 实验现象：将检测到的数据通过串口调试助手显示。

【实验原理】

1. 气体传感器简介

气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。

2. 气体传感器分类及在本实验中的应用

气体传感器通常以气敏特性来分类，主要可分为：半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。

半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。这些都是由材料的半导体性质决定的。原理如下图所示：

根据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。

本实验采用的是电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器，是一种用金属氧化物薄膜(例如：Sn02，ZnO Fe203，Ti02 等)制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。为了消除气味分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。

3. 气体传感器MQ-6 灵敏度特性

符号参数名称技术参数备注

Rs敏感体电

阻10KΩ-60KΩ探测范围：

100-1000ppm

检测目标：LPG、

丁烷、丙烷、LNG

α

（1000ppm/4000PPMLNG）

浓度斜率≤0.6

标准工作条件温度：20℃±2℃ Vc：5.0V

±0.1V

相对湿度：65﹪±5﹪ Vh：

5.0V±0.1V

预热时间不少于24 小时

【电路连接】

电路连接如图所示。

气体传感器电路连接图

当检测到气体时，气体传感器MQ-6 的电导率会发生变化，通过调节滑动电阻器（R18）的阻值调配适当的输出电压，以便单片机检测输出信号，做出相应的判断。

图中J15 为传感器模组与单片机的接口。传感器的6 引脚为输出引脚，C27 为滤波电容。

【程序流程图】

程序流程图如图所示。

气体传感器节点程序流程图

【实验步骤】

1、本实验使用标有“气体传感器节点”的节点完成实验内容；

2、首先使用Mini USB 延长线将气体传感器节点底板的Mini USB 接口连接至PC 机的USB 接口，

如图所示；

将气体传感器节点的串口连接至PC 机

3、确保节点扩展板上，在核心板下方的跳线已经跳上，如图所示；

UART0 跳线帽位置说明

4、将调试器一端使用USB A-B 延长线连接至PC 的USB 接口，另一端的10pin 排线连接到实验箱

JTAG 调试接口，如图所示；

程序下载硬件连接图

5、将实验箱“控制方式切换”开关拨至“手动”一侧，如图所示；

选择节点调试控制模式

6、转动实验箱“旋钮节点选择”，使得气体传感器节点旁边的LED 灯被点亮，如图所示；

7、按照后面的范例路径打开本实验工程文件。

8、点击工具栏中的“Make”按钮，编译工程，如图所示；

编译工程

17、等待工程编译完成，确保编译没有错误，如图所示；

编译完成

9、在工程目录结构树中的工程名称上点击鼠标右键，选择“Options”，并在弹出的对话框中选择左侧的“Debugger”，并在右侧的“Driver”列表中选择“Texas

Instruments”，如图

10、点击“Download and Debug”按钮，如图所示；

下载并进入调试状态

11、待程序下载完毕后，点击“Go”按钮，使程序开始运行，如图所示；

运行程序

12、双击打开光盘内Tools\串口调试助手文件夹下的LSCOMM.exe，并按照图1.125 所示设置各项参数；

设置串口调试助手参数

13、设置完毕后，点击“打开端口”，在串口调试助手中查看CC2530 发送过来的气体传感器的信息，如图所示；

串口调试助手中的气体传感器信息

气体传感器可以用于检测LPG、丁烷、丙烷、LNG 这些可燃气体（液化气体打火机里面的气体即可）。

【实验结果】

通过对感应器吹气，来观察调试助手中的数据，得到如下结果：

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）