Sensor MQ-8 de Gás Hidrogênio e Arduino – Funcionamento

Sensor de Gás Hidrogênio MQ-8 com Arduino

Neste projeto, vamos iniciar a construção de um detector de vazamento de gás hidrogênio usando um sensor MQ-8 e um Arduino.

O gás hidrogênio, H2, é o elemento número 1 na tabela periódica dos elementos, e é a substância mais leve que existe no Universo. E é altamente inflamável!

Nas CNTP (condições normais de temperatura e pressão), é um gás sem cheiro, sem gosto e sem cor, de modo que não é possível detectar sua presença apenas com nossos sentidos.

Encontra inúmeras aplicações industriais e tem sido pesquisado como possível fonte de energia alternativa em diversas áreas, como por exemplo em aplicações especiais na indústria automobilística, na forma de células de hidrogênio.

Evidentemente, por suas características físicas e químicas, se trata de uma substância perigosa, pois pode provocar explosões e incêndios se houver vazamento do gás e faiscamento, e portanto, é importante que seja monitorada a presença do elemento em um ambiente.

Vamos trabalhar aqui com um sensor MQ-8, que permite detectar a presença de gás hidrogênio. Não se trata de um sensor de nível industrial, mas ele serve perfeitamente para aprendermos como funciona esse tipo de circuito e aplicação, e a importância desse tipo de medida de segurança.

Sensor de gás hidrogênio MQ-8

Sensor de gás hidrogênio MQ-8

Componentes

Os componentes que empregaremos no projeto são:

  • Módulo de Sensor de Gás Hidrogênio MQ-8
  • Arduino (Uno, Mega, etc)
  • Um Buzzer (para sinalização)
  • LED (para sinalização)
  • Matriz de Contatos (Breadboard)
  • Conectores diversos

Para gerar o gás hidrogênio que será usado nos testes vamos usar:

  • Erlenmeyer  (preferencialmente) ou outro recipiente de vidro, como um copo grande.
  • 5 g de hidróxido de sódio (NaOH), (uma colher de chá de soda cáustica)
  • 200 ml de água
  • Tiras ou pedaços pequenos de alumínio (por exemplo, uma latinha de refrigerante cortada. Cuidado para não se machucar!!!)
  • Óculos de proteção
  • Luvas de látex ou de nitrilo

ATENÇÃO: MUITO CUIDADO ao realizar testes com o gás hidrogênio, pois se trata de um gás altamente inflamável e explosivo. USE luvas e óculos de segurança, e teste o circuito em local bem arejado, preferencialmente em ambiente externo.

Vamos estudar agora as características do sensor MQ-8.

Sensor MQ-8 de Gás Hidrogênio

O conjunto MQ é uma série de sensores de gases de baixo custo. Existem sensores disponíveis para detecção de vários tipos de gases, com alguns listados na tabela a seguir:

Sensor Gás
MQ-2 Fumaça e gases inflamáveis
MQ-3 Álcool etílico (Etanol)
MQ-4 Gás Metano (CH4)
MQ-7 Monóxido de Carbono (CO)
MQ-8 Gás Hidrogênio (H2)
MQ-9 Monóxido de Carbono, Metano, GLP -Gás Liquefeito de Petróleo (Butano ou Propano)

O sensor MQ-8 que utilizaremos neste projeto é um sensor de custo bastante baixo e de fácil obtenção, podendo ser adquirido em lojas e sites especializados em eletrônicos, sites de leilões e sites de produtos da China em geral.

Trata-se de um sensor semicondutor para gás hidrogênio, do tipo sensor químico de metal-óxido, que utiliza como material sensível o SnO2 (dióxido de estanho), o qual possui baixa condutividade elétrica em ambiente com ar sem hidrogênio presente. Quando um sensor de metal-óxido, como SnO2, é aquecido a uma determinada temperatura no ar, oxigênio é absorvido na superfície do cristal e um potencial de superfície é formado, inibindo o fluxo de elétrons. Quando essa superfície é exposta a gases redutíveis, como moléculas de hidrogênio e outros gases (como metilmercaptana – CH3SH – e álcool etílico – C2H5OH), o potencial de superfície diminui e a condutividade elétrica do sensor aumenta consideravelmente, de acordo com o aumento da concentração do gás.

Esse sensor encontra aplicações diversas tais como alarme de vazamento de gás doméstico, alarme de gases inflamáveis industriais e detetor portátil de gás, entre outras.

Este tipo de sensor é classificado como um sensor direto. Em um sensor direto uma característica elétrica é afetada em um elemento sensível. Os classificamos em:

  • Dispositivos condutométricos: sofrem alteração de resistência ou impedância
  • Dispositivos amperométricos: sofrem alteração na corrente elétrica que atravessa o sensor
  • Dispositivos potenciométricos: sofrem alteração na tensão elétrica entre um par de eletrodos.

Sensores químicos diretos usam diversos fenômenos de reações químicas que afetam diretamente uma característica elétrica mensurável, como resistência elétrica, tensão, corrente ou capacitância. Esse tipo de sensor necessita de algum tipo de condicionamento de sinal elétrico, mas não tem a necessidade de um transdutor (conversor de formas de energia).

Tente usar sempre o módulo de sensor, e não o sensor por si só, caso contrário você terá de criar o circuito de controle do sensor, que já vem embutido no módulo, facilitando assim muito o desenvolvimento do projeto (e diminuindo seu custo).

Características gerais:

  • Faixa de detecção vai de 100 a 1000 ppm de H2.
  • Resistência de Carga: Ajustável
  • Tensão de alimentação: 5.0 V AC ou DC
  • Consumo: <= 900 mW
  • Tensão de saída: de 2,5 V a 4.0 V (em 1000 ppm H2)
  • Resistência do aquecedor: 31 kΩ ±5% (temperatura ambiente)
  • Temperatura de operação: -10°C a +50°C

Pinagem do MQ-8

A seguir temos a pinagem do sensor MQ-8 e suas respectivas funções.

Pinagem do sensor de gás hidrogênio MQ-8

  • Pino 1: VCC
  • Pino 2: AOUT (saída analógica)
  • Pino 3: DOUT (saída digital)
  • Pino 4: GND

Modo de operação do sensor MQ-8

Os pinos VCC e GND fornecem alimentação ao sensor. O pino AOUT é o pino de saída analógica, cujo valor é proporcional à quantidade de gás detectada. Caso a tensão detectada neste pino ultrapasse um valor limite (threshold), o pino DOUT (saída digital) vai para nível 1, e é essa mudança de nível lógico que vamos detectar com o Arduino, para sinalizar que o nível de gás hidrogênio no ambiente ultrapassou o limite estabelecido ou aceitável.

O módulo possui também um potenciômetro para ajuste da sensibilidade do nível de detecção.

Curva de Sensibilidade do MQ-8

O gráfico a seguir mostra a curva de sensibilidade do sensor de gás MQ-8 com relação a diversos gases. Note que o hidrogênio é o gás primordial detectado por esse sensor, mas ele também apresenta uma certa sensibilidade a outros gases:

Curva de sensibilidade a gases do sensor de hidrogênio MQ-8

Por exemplo, esse sensor também é capaz de detectar gases como etanol e GLP (gás liquefeito de petróleo, mistura doméstica de butano e propano), embora com muito menor sensibilidade.

Agora que já sabemos como funciona o sensor MQ-8, vamos partir para a construção do circuito eletrônico de detecção de gás usando o Arduino. Essa será nossa tarefa na parte 02 do projeto!

 

Sobre Fábio dos Reis (1357 Artigos)
Fábio dos Reis trabalha com tecnologias variadas há mais de 25 anos, tendo atuado nos campos de Eletrônica, Telecomunicações, Programação de Computadores e Redes de Dados. É um entusiasta de Unix, Linux e Open Source em geral, adora Eletrônica e Música, e estuda idiomas, além de ministrar cursos e palestras sobre diversas tecnologias em São Paulo e outras cidades do Brasil.
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