فروشگاه برق و الکترونیک

ماژول سنسور تشخیص گاز متان MQ-4 یک سنسور نیمه‌هادی اکسید فلزی (MOS) ارزان‌قیمت و پرکاربرد است که برای تشخیص گاز متان (CH₄) و گاز طبیعی طراحی شده و در سیستم‌های تشخیص نشت گاز خانگی و صنعتی بسیار رایج است.

اصول عملکرد

ماده حساس سنسور SnO₂ (اکسید قلع) است که در هوای تمیز مقاومت بالایی دارد. در حضور گاز متان (گاز احتراقی کاهش‌دهنده)، اکسیژن جذب‌شده روی سطح SnO₂ آزاد شده و رسانایی سنسور افزایش می‌یابد → مقاومت سنسور (Rs) به شدت کاهش پیدا می‌کند. این تغییر مقاومت به‌صورت ولتاژ خروجی روی مقاومت بار (RL) قابل اندازه‌گیری است.

مشخصات فنی کلیدی (بر اساس دیتاشیت استاندارد Hanwei / Winsen)

• نوع سنسور: نیمه‌هادی اکسید فلزی (SnO₂)
• گاز هدف اصلی: متان (CH₄) / گاز طبیعی
• محدوده تشخیص: 300 تا 10000 ppm (بهینه حدود 1000–5000 ppm)
• ولتاژ مدار (Vc): ≤24 V DC (معمولاً 5 ولت)
• ولتاژ هیتر (Vh): 5٫0 ±0٫1 V (AC یا DC)
• مصرف هیتر (Ph): ≤950 mW (معمولاً حدود 800–900 mW)
• مقاومت هیتر (Rh): 26–33 Ω (در دمای اتاق)
• مقاومت حساس (Rs): 2–20 kΩ در 5000 ppm CH₄ یا 10–60 kΩ در 1000 ppm CH₄ (بسته به تولیدکننده)
• حساسیت (S): Rs(هوا) / Rs(5000 ppm CH₄) ≥ 5
• شیب منحنی غلظت (α): ≤ 0٫6 (Rs 5000 ppm / Rs 1000 ppm)
• زمان پیش‌گرمایش: حداقل 24–48 ساعت برای پایداری بالا
• دمای کاری: -10 تا +50 °C
• رطوبت کاری: <95% RH
• زمان پاسخ‌دهی: سریع (چند ثانیه تا چند ده ثانیه بسته به غلظت)
• عمر مفید: بیش از 5–10 سال (در شرایط عادی)

ساختار و پایه‌ها (6 پین استاندارد)

• 2 پایه هیتر (H) → تغذیه هیتر 5V
• 2 پایه A (الکترود اندازه‌گیری)
• 2 پایه B (الکترود اندازه‌گیری) – معمولاً یکی به Vc و دیگری به RL متصل می‌شود

مدار پایه اندازه‌گیری

Vc (5V) ── RL (10–47 kΩ توصیه‌شده 20 kΩ) ── سنسور ── GND ولتاژ روی RL (V_RL) متناسب با غلظت گاز است. V_RL = Vc × (RL / (Rs + RL))

ویژگی‌های مهم مهندسی

• حساسیت بسیار بالا به متان، حساسیت کمتر به پروپان، بوتان، هیدروژن و الکل (کراس‌سنستیویتی پایین نسبت به MQ-2/MQ-5)
• وابستگی به دما و رطوبت → نیاز به جبران‌سازی در کاربردهای دقیق
• وابستگی به غلظت اکسیژن (حداقل 18–21%)
• حساس به سیلیکون آلی، گازهای خورنده (H₂S، SO₂، Cl₂) و نمک‌های قلیایی → ممنوعه در محیط‌های آلوده به این مواد
• برای دقت بهتر: کالیبراسیون در هوای تمیز (Ro) و در غلظت شناخته‌شده (معمولاً 5000 ppm CH₄)

کاربردهای اصلی

• سیستم‌های هشدار نشت گاز شهری و CNG/LNG
• دتکتورهای قابل حمل گاز قابل اشتعال
• پروژه‌های آردوینو/رزبری‌پای برای مانیتورینگ محیطی و ایمنی

MQ-4 با وجود قدیمی بودن، هنوز یکی از اقتصادی‌ترین و قابل‌اعتمادترین گزینه‌ها برای تشخیص متان در محدوده ppm است، به شرط پیش‌گرمایش کافی و کالیبراسیون دوره‌ای.