通过使用MQ3酒精传感器模块，可以让您接下来Arduino项目感测酒精。该传感器检测空气中酒精的存在及其浓度。 如果您自制一台呼气式酒精测试仪来确定某人呼吸中的酒精含量，MQ3酒精传感器模块是一个绝佳的选择。

MQ3酒精传感器

MQ3传感器是MQ传感器系列中使用最广泛的传感器之一。它是一种MOS（金属氧化物半导体）传感器。 金属氧化物传感器也称为化学电阻器，因为传感是基于传感材料暴露于酒精时的电阻变化。

MQ3酒精传感器工作在5V下，功耗约为800mW。 它可以检测范围为25至500ppm的酒精浓度。

MQ3酒精传感器内部结构

MQ3是一种加热器驱动的传感器。 因此，它覆盖着两层被称为“防爆网”的精细不锈钢网。 它确保传感器内部的加热元件不会因为我们感应的是易燃气体（酒精）而引起爆炸。

它还可以保护传感器并过滤掉悬浮颗粒，只允许气态元素通过腔室。

移除外网后，传感器看起来像这样。传感元件和六个延伸到胶木底座之外的连接腿形成星形结构。六个引线中的两个 (H) 负责加热传感元件，并通过镍铬线圈（一种众所周知的导电合金）连接在一起。

其余四根信号导线（A 和 B）用铂丝连接。 这些电线连接到传感元件的主体，并传递流过传感元件的电流的微小变化。

管状传感元件由氧化铝 (AL2O3) 基陶瓷和二氧化锡涂层 (SnO2) 制成。 二氧化锡是最重要的材料，因为它对酒精敏感。 另一方面，陶瓷基板提高了加热效率，确保传感器区域持续加热到工作温度。

总而言之，加热系统由镍铬线圈和氧化铝基陶瓷组成，而传感系统由铂丝和二氧化锡涂层组成。

MQ3酒精传感器如何工作？

当二氧化锡层被加热到高温时，氧被吸附在表面上。 当空气干净时，二氧化锡导带中的电子会被氧分子吸引。这会在SnO2颗粒表面下方形成电子耗尽层，形成势垒。 结果，SnO2膜变得高电阻并阻止电流流动。

然而，在酒精存在的情况下，吸附氧的表面密度会随着酒精与酒精反应而降低，从而降低势垒。 这样，电子被释放到二氧化锡中，允许电流自由流过传感器。

MQ3酒精传感器模块硬件概述

MQ3酒精传感器使用简单，具有两种不同的输出。 它不仅提供了酒精存在的二进制指示，而且还提供了其在空气中浓度的模拟表示。

传感器的模拟输出电压与酒精浓度成比例变化。 空气中酒精浓度越高，输出电压越高； 浓度越低，输出电压越低。 下面的动画显示了酒精浓度和输出电压之间的关系。

该模拟信号由LM393高精度比较器数字化，并在数字输出 (D0) 引脚提供。

该模块包括一个电位计，用于调节数字输出 (D0) 的灵敏度。 您可以使用它来设置一个阈值，以便当酒精浓度超过阈值时，模块输出低电平，否则输出高电平。

此外，该模块还有两个LED灯。 当模块开启时电源LED亮起，当酒精浓度超过阈值时状态LED亮起。

MQ3酒精传感器模块的引脚排列

现在让我们看一下引脚排列。

VCC 为模块供电。 将它连接到Arduino的5V输出。

GND 是接地引脚。

D0 表示存在酒精。 当酒精浓度超过阈值时，D0变为低电平，否则变为高电平。

A0 产生与酒精浓度成正比的模拟输出电压，因此浓度越高，电压越高，浓度越低，电压越低。

校准MQ3酒精传感器

由于MQ3是一个加热器驱动的传感器，如果长时间存放，传感器的校准可能会漂移。

长时间存放（一个月或更长时间）后首次使用时，传感器必须充分预热24-48小时以确保最大精度。

如果最近使用过传感器，则只需5-10分钟即可完全预热。 在预热期间，传感器读数通常很高，然后逐渐降低直到稳定。

实验1 – 使用模拟输出 (A0) 测量酒精浓度

在第一个实验中，我们将读取模拟输出以测量酒精浓度。

硬件接线

让我们将MQ3酒精传感器连接到Arduino。

首先将VCC引脚连接到Arduino的5V引脚，将GND引脚连接到Arduino的接地引脚。最后，将模块的A0输出引脚连接到Arduino上的模拟引脚#0。

下图显示了接线。

寻找阈值

要估计酒精中毒程度，您需要记录在饮酒前后吹气时传感器输出的值。

只需运行下面的草图并获取读数。

1. #define MQ3pin 0
   
2. 
   
3. float sensorValue;  //variable to store sensor value
   
4. 
   
5. void setup() {
   
6.         Serial.begin(9600); // sets the serial port to 9600
   
7.         Serial.println("MQ3 warming up!");
   
8.         delay(20000); // allow the MQ3 to warm up
   
9. }
   
10. 
    
11. void loop() {
    
12.         sensorValue = analogRead(MQ3pin); // read analog input pin 0
    
13. 
    
14.         Serial.print("Sensor Value: ");
    
15.         Serial.println(sensorValue);
    
16.         
    
17.         delay(2000); // wait 2s for next reading
    
18. }

复制代码

运行草图代码后，您应该会看到类似于以下内容的读数：

●    在没有酒精的情况下（大约 120）

●    在有酒精的情况下（约 500）

此测试可能需要反复试验。 获得读数后，您可以将它们用作触发动作的阈值。

Arduino代码

下面的草图使用以下阈值估计酒精中毒的程度：

●    < 120 是清醒的

●    120-400 正在饮酒

●    > 400 喝醉了

1. /* Replace these values with your own readings */
   
2. #define Sober 120   // Define max value that we consider sober
   
3. #define Drunk 400   // Define min value that we consider drunk
   
4. 
   
5. #define MQ3pin 0
   
6. 
   
7. float sensorValue;  //variable to store sensor value
   
8. 
   
9. void setup() {
   
10.         Serial.begin(9600); // sets the serial port to 9600
    
11.         Serial.println("MQ3 warming up!");
    
12.         delay(20000); // allow the MQ3 to warm up
    
13. }
    
14. 
    
15. void loop() {
    
16.         sensorValue = analogRead(MQ3pin); // read analog input pin 0
    
17. 
    
18.         Serial.print("Sensor Value: ");
    
19.         Serial.print(sensorValue);
    
20.         
    
21.         // Determine the status
    
22.         if (sensorValue < Sober) {
    
23.                 Serial.println("  |  Status: Stone Cold Sober");
    
24.         } else if (sensorValue >= Sober && sensorValue < Drunk) {
    
25.                 Serial.println("  |  Status: Drinking but within legal limits");
    
26.         } else {
    
27.                 Serial.println("  |  Status: DRUNK");
    
28.         }
    
29.         
    
30.         delay(2000); // wait 2s for next reading
    
31. }

复制代码

如果一切正常，您应该会在串口监视器上看到类似的内容。

实验2 – 使用数字输出 (D0) 检测是否存在酒精

在第二个实验中，我们将使用数字输出来检测酒精的存在。

硬件接线

我们将重复使用之前实验的电路。只需断开与ADC引脚的连接，并将模块上的D0引脚连接到Arduino的数字引脚#8。

下图显示了接线。

设置阈值

该模块有一个内置电位器，用于设置酒精浓度阈值，高于该阈值模块输出低电平，状态 LED 亮起。

现在，要设置阈值，让酒精蒸汽进入传感器并顺时针转动电位器，直到状态LED亮起。 然后，逆时针转动电位器直到LED熄灭。

Arduino代码

现在，将下面的草图上传到您的 Arduino。

1. #define MQ3pin 8
   
2. 
   
3. int sensorValue;  //variable to store sensor value
   
4. 
   
5. void setup() {
   
6.         Serial.begin(9600); // sets the serial port to 9600
   
7.         Serial.println("MQ3 warming up!");
   
8.         delay(20000); // allow the MQ3 to warm up
   
9. }
   
10. 
    
11. void loop() {
    
12.         sensorValue = digitalRead(MQ3pin); // read digital output pin
    
13.         Serial.print("Digital Output: ");
    
14.         Serial.print(sensorValue);
    
15.         
    
16.         // Determine the status
    
17.         if (sensorValue) {
    
18.                 Serial.println("  |  Alcohol: -");
    
19.         } else {
    
20.                 Serial.println("  |  Alcohol: Detected!");
    
21.         }
    
22.         
    
23.         delay(2000); // wait 2s for next reading
    
24. }

复制代码

您可以在串口监视器上看到类似的输出。