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树莓派Pico读取MQ-2烟雾传感器浓度值 Python编程使用资料

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一:MQ-2烟雾传感器介绍

ImageImage

MQ-2烟雾是一款性价比极高的广谱型气体检测传感器,可同时检测烟雾、液化气、丙烷、氢气、甲烷等多种可燃气体与蒸汽,凭借灵敏度可调、响应速度快、适配性强的特点,传感器基于气敏电阻的阻值变化原理实现气体检测,核心部件是一个内置的二氧化锡(SnO₂)气敏元件,其阻值会随周围环境中可燃气体或烟雾颗粒的浓度变化而改变,再通过内部电路将阻值变化转换为电信号输出。广泛应用于安防报警、智能家居、工业安全监测等场景,是 DIY 气体检测项目的首选核心部件。


传感器工作原理

预热激活气敏元件

传感器通电后,内部的加热丝开始工作,对二氧化锡气敏材料进行预热(预热时间建议在1-3 分钟)。预热的目的是让气敏材料达到最佳工作温度(200-300℃),此时材料表面的吸附能力最强,对外部气体的灵敏度达到最高。


气体吸附与阻值变化

在清洁空气环境中:二氧化锡材料表面吸附空气中的氧气,形成一层致密的氧负离子层,此时气敏电阻的阻值处于高阻状态。存在可燃气体 / 烟雾时:可燃气体分子或烟雾颗粒与气敏材料表面的氧负离子发生氧化还原反应,氧负离子被消耗,致密的离子层被破坏,气敏电阻的阻值会随气体浓度升高而显著降低—— 气体浓度越高,阻值下降越明显。


信号转换与输出

传感器内部的信号调理电路会将气敏电阻的阻值变化转换为两种电信号输出,分别为AO模拟量和DO开关量。可根据自己需求自己选择采集一种信号。

模拟输出(AO):电路通过分压原理,将阻值变化转化为对应的电压信号(浓度越高,输出电压越高),可通过控制器的 ADC 引脚来采集,实现气体浓度的定量检测。

开关量输出(DO):电路内置比较器,将模拟电压与电位器设定的阈值电压对比,当气体浓度超过阈值时,输出电平从高变低(或从低变高),可直接用于开关量控制(如控制继电器吸合或直接触发蜂鸣器报警)。


恢复与循环检测

当环境中的可燃气体消散后,气敏材料表面会重新吸附空气中的氧气,阻值逐渐恢复到初始高阻状态,传感器进入下一轮检测循环。


MQ-2传感器电路原理图如下

Image


二:硬件连接

以树莓派Pico开发板为例,提醒: 请按下图的引脚标识接线,务必不能接错。如果接错线通电后会导致设备烧毁!


Image


二:Python例程

mq2
 
下载这个mq2的源代码上传至树莓派pico文件内,直接运行查看数据(如下图)

如果你还没有搭建好树莓派Python编程环境可参考这个帖子→:如何搭建Python编程环境


Image


三:Python例程(进阶程序)

通过以上测试代码,我们已经成功将原始 ADC 值转换为相对烟雾浓度百分比。我们在此基础上在设定一个阈值。比如如果烟雾浓度超过10%则让报警器发出警报声!


1.硬件连接(在上面基础上在接一个报警器)

树莓派Pico蜂鸣器报警模块
3.3V+
GND-
GP0S


Image

2.Python源代码(在上面的代码基础上加阈值报警功能)

MQ-2烟雾浓度阈值报警源代码

下载源代码解压后,上传至树莓派Pico内,直接运行代码查看结果,此程序默认设定超过10%浓度发出报警

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四:总结

通过上面这两段关于树莓派 Pico 与 MQ-2 烟雾传感器交互的代码,可以总结出以下学习要点:

1.硬件连接与引脚使用

2.了解了树莓派 Pico 的 ADC(模拟 - 数字转换)引脚功能,学会通过 GP26(ADC0)读取模拟信号

3.掌握了数字输出引脚的使用方法,通过 GP0 引脚输出高低电平实现外部控制蜂鸣器报警

4.传感器数据读取与处理

5.学会使用 machine.ADC 模块读取模拟传感器数据

6.掌握了通过多次采样取平均值的方法减少数据噪声

7.了解了传感器校准的基本思路,通过洁净空气基准值提高测量准确性

8.数据转换与阈值判断

9.学会将原始 ADC 值转换为有实际意义的相对浓度百分比

10.掌握了设置阈值并根据测量值进行条件判断的逻辑

11.输出控制与响应机制

12.学会通过数字引脚控制外部设备(如警报器、LED 等)

13.掌握了定时控制引脚状态的方法(如每 0.5 秒输出高电平)

14.了解了根据传感器数据动态调整输出状态的编程思路

15.程序结构与异常处理

16.学会构建包含初始化、校准、主循环的完整传感器监测程序

17.掌握了使用 try-except 结构捕获键盘中断,实现程序优雅退出

18.了解了如何在程序退出时重置硬件状态,避免异常状态

这些知识不仅适用于 MQ-2 烟雾传感器,还可以迁移到其他模拟传感器(如温湿度传感器、气体传感器等)的使用场景,为树莓派 Pico 的其他物联网项目开发奠定基础。



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作者签名:    楼主  2025-08-27 14:24:54
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