Alcool Test - MQ-3 Sensor

Arduino

Électronique / Electronic

Le capteur de gaz MQ-3 présente une sensibilité élevée à l'alcool et une bonne résistance aux perturbations causées par l'essence, la fumée et les vapeurs.

Ce capteur permet de détecter l'alcool à différentes concentrations ; son faible coût le rend adapté à diverses applications.

Le matériau sensible du capteur de gaz MQ-3 est le SnO₂, dont la conductivité est faible dans l'air pur.

En présence d'alcool, la conductivité du capteur est proportionnelle à la concentration du gaz.
MQ-3 gas sensor has high sensitivity to alcohol, and has good resistance to disturbances of gasoline, smoke and vapor.

The sensor could be used to detect alcohol with different concentration; it is with low cost and suitable for different application.

Sensitive material of MQ-3 gas sensor is SnO2, which with lower conductivity in clean air.

When the target alcohol gas exists, sensor’s conductivity is proportional to the gas concentration.
R2 = RL


Schematic Diagram


Caractéristiques typiques de la sortie de tension analogique MQ3 (à 5 V VCC)

Configuration initiale et rodage

Mise sous tension :

Connectez le MQ-3 (VCC à 5 V, GND à GND, AO à la broche analogique).

Rodage :

Le capteur doit être alimenté pendant au moins 24 heures (jusqu'à 72 heures pour une précision optimale) afin de stabiliser son élément chauffant interne, d'éliminer les polluants liés à sa fabrication et de garantir des mesures précises et fiables, notamment dans un environnement à air pur.

Sans cette étape, le matériau semi-conducteur du capteur ne fonctionnera pas correctement, ce qui entraînera des mesures erronées.

Pourquoi le rodage est crucial :

Stabilisation :

Le capteur utilise un élément chauffant pour détecter les gaz.

Lors de la première utilisation, une longue période de fonctionnement continu est nécessaire pour atteindre une résistance de base stable.

Élimination des contaminants :

Les capteurs MQ contiennent souvent des polluants issus du processus de fabrication qui doivent être éliminés par combustion.

Calibrage :

Pour calibrer correctement le capteur à l’air pur, un rodage est indispensable afin de garantir la précision de la résistance de base.

Précision :

Négliger cette étape entraîne des données erronées.

Temps de préchauffage :

Outre le rodage initial, le capteur nécessite un temps de préchauffage de 2 minutes avant chaque utilisation.

Il est recommandé de faire fonctionner le capteur sous 5 V pendant au moins 48 heures, notamment s’il a été stocké pendant une période prolongée, afin d’assurer son bon fonctionnement.

Vérification initiale :

À l’air pur, la lecture analogique doit se stabiliser.

Ensuite:

Lors des tests en laboratoire, le capteur nécessite 5 à 10 minutes pour atteindre sa température de fonctionnement optimale.

Pendant cette phase de préchauffage, la valeur affichée par le capteur sera élevée, puis diminuera progressivement jusqu'à stabilisation.

Concentration d'alcool (approx.)

Gamme de détection : Alcool

0.04 mg/L à 4 mg/l
(approprié pour les alcootests).

Tension de sortie

Air pur / Absence d'alcool
~0,1 V - 0,3 V : Valeur de base en air pur

Faible concentration
~0,4 V - 0,9 V : Présence mineure d'alcool

Point d'étalonnage standard
~1 V - 2,5 V

Taux d'alcoolémie élevé.
Forte concentration / Éthylotest
~3,0 V - 4,0 V et plus
Typical MQ3 Analog Voltage Output Characteristics
(at 5V VCC)

Initial Setup and Burn-in

Power On:

Connect the MQ-3 (VCC to 5V, GND to GND, AO to Analog Pin).

Burn-in:

The sensor must be powered on for at least 24 hours (up to 72 hours for high accuracy) to stabilize its internal heating element clean off manufacturing pollutants, and ensure accurate, consistent readings, specifically in a clean air environment.

Without this process, the sensor's semiconductor material will not function properly, resulting in false readings.

Why Burn-In is Crucial:

Stabilization:

The sensor uses a heater to detect gases.

Initial use requires a long, continuous power-on period to reach a stable baseline resistance.

Removing Contaminants:

MQ sensors often come with pollutants from the manufacturing process that must be burned off.

Calibration Requirement:

To properly calibrate the sensor in clean air, it must be burned in to ensure the base resistance is accurate.

Accuracy:

Skipping this step leads to unreliable data.

Warm-up:

In addition to the initial burn-in, the sensor needs a 2-minute warm-up time before each use. 

It is recommended to run the sensor at 5V for at least 48 hours, especially if it has been stored for some time, to ensure it properly functions.

Initial Check:

In clean air, the analog reading should stabilize.

Afterwards:

When bench-top testing, the sensor will take 5-10 minutes to fully warm up.

During the warm-up time, the sensor will read high and slowly decrease until the reading stabilizes.

Alcohol Concentration (approx.)

Detection range: Alcohol

0.04 mg/L to 4 mg/L
(suitable for breathalyzer tests).

Output Voltage

Clean Air / Zero Alcohol
~0.1V - 0.3V Baseline in clean air

Low Concentration
~0.4V - 0.9V Minor alcohol presence

Standard calibration point
~1V - 2.5V

High intoxication level
High Concentration / Breathalyzer
~3.0V - 4.0V+
Le potentiomètre sur le module capteur d'alcool MQ-3 ajuste la sensibilité de la sortie numérique (D0) en définissant un seuil de détection.

Tournez dans le sens horaire pour augmenter la sensibilité (déclenchement plus facile) et antihoraire pour la diminuer.

Le réglage optimal se fait en présence d'alcool, en tournant le potentiomètre jusqu'à ce que la LED de statut s'allume (Dout Led) (sortie basse/LOW).

Procédure de réglage (Calibration) :

Préchauffage :

Laissez le capteur sous tension (5V) pendant au moins 20 secondes, voire 24 heures pour une première utilisation afin d'obtenir des lectures stables.

Réglage du Seuil (D0) :

Exposez le capteur à la concentration d'alcool souhaitée pour l'alarme.

Tournez le potentiomètre dans le sens horaire jusqu'à ce que la LED de statut (indicatrice de seuil) s'allume.

Tournez légèrement en sens inverse jusqu'à ce que la LED s'éteigne tout juste.

Résultat :

Le capteur enverra un signal numérique "LOW" (0) si la concentration dépasse ce seuil, et "HIGH" (1) en dessous.
The potentiometer on the MQ-3 alcohol sensor module adjusts the sensitivity of the digital output (D0) by setting a detection threshold.

Turn clockwise to increase sensitivity (easier triggering) and counterclockwise to decrease it.

Optimal adjustment is achieved in the presence of alcohol by turning the potentiometer until the status LED illuminates (Dout LED) (low output).

Calibration Procedure:

Warm-up:

Leave the sensor powered (5V) for at least 20 seconds, or up to 24 hours for initial use, to obtain stable readings.

Setting the Threshold (D0):

Expose the sensor to the desired alcohol concentration for the alarm.

Turn the potentiometer clockwise until the status LED (threshold indicator) illuminates.

Turn slightly in the opposite direction until the LED just turns off.

Result:

The sensor will send a digital signal of "LOW" (0) if the concentration exceeds this threshold, and "HIGH" (1) if it falls below.
La sortie numérique (DO) du capteur MQ-3 peut piloter directement un transistor NPN (comme un BC547 ou un 2N2222) pour commander des dispositifs externes tels que des relais, des avertisseurs sonores ou des LED.

Le module fonctionne sous 5 V et délivre un signal HAUT (5 V) en air pur et un signal BAS (0 V) en présence d'alcool, permettant ainsi un déclenchement simple, direct ou par inversion logique du transistor.

Points clés concernant le pilotage des transistors :

Inversion logique :

La sortie numérique passe à l'état BAS (0 V) en présence d'alcool et à l'état HAUT (5 V) dans le cas contraire.

Déclenchement :

Pour déclencher un transistor en présence d'alcool, un transistor PNP (par exemple, un BC557) ou un inverseur peut être nécessaire. Il est également possible d'utiliser l'inversion logique dans la conception du logiciel ou du circuit.

Protection du circuit :

Il est recommandé d'utiliser une résistance de base (par exemple, 1 kΩ ou 10 kΩ) entre la broche DO du capteur et la base du transistor afin de protéger ce dernier.

Sensibilité :

Le seuil de la sortie numérique peut être ajusté à l'aide du potentiomètre intégré.
The MQ-3 sensor digital output (DO) can directly drive a NPN transistor (like a BC547 or 2N2222) to control external devices such as relays, buzzers, or LEDs.

The module operates at 5V, outputting a HIGH (5V) signal in clean air and a LOW (0V) signal when alcohol is detected, allowing for easy, direct, or logic-inverted transistor triggering.

Key Considerations for Driving Transistors:

Logic Inversion:

The digital output goes LOW (0V) when alcohol is detected, and HIGH (5V) otherwise.

Triggering:

To trigger a transistor when alcohol is detected, a PNP transistor (e.g., BC557) or an inverter may be required, or simply use the inverted logic in software/circuit design.

Circuit Protection:

A base resistor (e.g., 1kΩ or 10kΩ) is recommended between the sensor's D0 pin and the transistor base to protect the sensor.

Sensitivity:

The threshold for the digital output can be adjusted using the on-board potentiometer.
Circuit avec un voltmètre
Circuit with a voltmeter
      

Circuit avec un LM3914 ou LM3915

LM3914 affiche une échelle linéaire.

LM3915 affiche une échelle logarithmique.
Circuit with an LM3914 or LM3915

LM3914 displays a linear scale

LM3915 displays Log scale

Arduino Circuit de base
Arduino Basic Circuit
MQ-3_02

Arduino 10 LED
   
Arduino LCD
MQ-3.ino

Taux d'alcoolémie BAC / Blood Alcohol Concentration BAC

Vapeur Alcool Air -> Alcool dans le sang

Alcohol vapor Air -> Alcohol in the blood

g/L = mg/L * 2

g / 100 mL = g/L / 10

mg/L (Air) g/dL (Sang / BAC) État typique
0.10 0.02 Début d'effet
0.25 0.05 Limite légale (France)
0.40 0.08 Limite légale (QC/USA/UK/Certains Pro)
0.50 0.10 Ivresse manifeste

Taux d'alcoolémie BAC / Blood Alcohol Concentration BAC

Femme / Women

   

Taux d'alcoolémie BAC / Blood Alcohol Concentration BAC

Homme / Men

MQ-3 Formules

R0 = Rs in a clean air environment      R0 = 15,393 = 305 mV = 0,305 V

RL = 1K

Rs = ((Vc x RL) / Vout) - RL

Rs = (Vc / Vout) - RL

Rs = (5 / Vout) - 1

mg/L = a x (Rs/R0)^b - a

a = 0,1     b = - 0,896

 

Modifiez b pour ajustez les valeurs pour votre MQ-3 / Modify b to adjust the values ​​for your MQ-3

Pour que A0 V 4 = 3.90 / So that A0 V 4 = 3.90

 

Mettre a = 0,2 si vous voulez avoir un A0V plus élevé pour les mg/L

Exemple ci-dessous 0,1 mg/L serait à A0V 0,9 au lieu de 0,7 (0,13 mg/L)

Set a = 0.2 if you want a higher A0V for mg/L.

Example below: 0.1 mg/L would have an A0V of 0.9 instead of 0.7 (0.13 mg/L).

RS/R0 -> mg/L