Funktionen, Schaltplan und Arduino-Anleitung des Luftqualitätssensors MQ-135

Gassensoren sind hilfreich bei der Erkennung schädlicher Gase und Schadstoffe, die ein Risiko für die menschliche Gesundheit und Sicherheit darstellen können.In diesem Artikel werden die Übersicht über den MQ-135-Gassensor, die interne Struktur, Details zur Pinbelegung, das Funktionsprinzip, die Verwendungsmethode, Spezifikationen, Funktionen, Anwendungen und mehr erläutert.

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Übersicht über den Gassensor MQ-135

Der Gassensor MQ-135 ist ein beliebter Luftqualitätssensor zur Erkennung schädlicher Gase und Schadstoffe in der Umgebung.Es wird häufig in Raumluftüberwachungssystemen, Smart-Home-Projekten und Bildungselektronik eingesetzt.Der Sensor reagiert empfindlich auf Gase wie Ammoniak (NH₃), Stickoxide (NOₓ), Alkoholdämpfe, Benzol, Rauch und den relativen Kohlendioxidgehalt (CO₂) und eignet sich daher eher für die allgemeine Verschmutzungserkennung als für die präzise Gasanalyse.

Dieser Sensor arbeitet mit einem Zinndioxid (SnO₂)-Sensormaterial, dessen Widerstand sich ändert, wenn es verschmutzter Luft ausgesetzt wird.Mit zunehmender Gaskonzentration nimmt der Widerstand des Sensors ab und es entsteht ein messbarer analoger Spannungsausgang.Das MQ-135-Modul bietet typischerweise sowohl analoge als auch digitale Ausgänge und ermöglicht nach ordnungsgemäßer Vorwärmung und Kalibrierung eine einfache Integration mit Mikrocontrollern wie Arduino, ESP32 und Raspberry Pi.

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Komponenten des Gassensormoduls MQ-135

• Gassensorschicht (SnO₂) – Das primäre Sensormaterial, das seinen elektrischen Widerstand ändert, wenn es schädlichen Gasen wie Ammoniak, Stickoxiden und Rauch ausgesetzt wird, und so die Gaserkennung ermöglicht.

• Elektroden (Au) – Goldelektroden, die das durch Widerstandsänderungen in der Sensorschicht erzeugte elektrische Signal sammeln und so stabile und genaue Messungen gewährleisten.

• Elektrodenleitungen (Pt) – Platinleiter, die die Elektroden mit den externen Stiften verbinden und eine hervorragende Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit bieten.

• Heizspule (Ni-Cr-Legierung) – Ein internes Heizelement, das die Sensorschicht auf der erforderlichen Betriebstemperatur für eine gleichbleibende Sensorleistung hält.

• Röhrenkeramik (Al₂O₃) – Ein Aluminiumoxid-Keramikrohr, das die Sensorschicht und die Heizung trägt und gleichzeitig für elektrische Isolierung und thermische Stabilität sorgt.

• Anti-Explosions-Edelstahlgaze – ein Schutznetz, das die Gasdiffusion ermöglicht und gleichzeitig Funken und Flammenausbreitung verhindert und so die Sicherheit erhöht.

• Klemmring (vernickeltes Kupfer) – Sichert das Netz und die internen Komponenten fest an Ort und Stelle.

• Harzbasis (Bakelit) – Die isolierende Basis, die den Sensor mechanisch stützt und elektrische Verbindungen isoliert.

• Rohrstifte (vernickeltes Kupfer) – Externe Anschlüsse zum Anschluss des Sensors an das Modul oder externe Schaltkreise.

• Lastwiderstand (RL) – Wandelt Widerstandsänderungen des Sensors in eine messbare Ausgangsspannung um.

• Netzteil (VC) – Versorgt die Heizung und den Sensorkreis mit Wechsel- oder Gleichstrom.

Details zur Pinbelegung des Gassensors MQ-135

MQ-135 Gassensor (bloßer Sensor) Pinbelegung

Pin Etikett	Pin Name	Beschreibung
H	Heizungsstift	Liefert Strom zum internen Heizelement, das das Sensormaterial auf seine Temperatur erwärmt Betriebstemperatur.
H	Heizungsstift	Zweite Heizung Terminal;Beide H-Pins müssen für einen ordnungsgemäßen Sensorbetrieb mit Strom versorgt werden.
A	Elektrode A	Eine Seite des Messelektrode;Wird zur Messung von Widerstandsänderungen verwendet, die durch Gaseinwirkung verursacht werden.
A	Elektrode A	Duplizieren Elektrode A-Pin für flexible Verkabelung und stabile Signalverbindung.
B	Elektrode B	Andere Seite von die Messelektrode;arbeitet mit A-Pins zusammen, um einen variablen Widerstand zu bilden.
B	Elektrode B	Duplizieren Elektrode B-Pin;üblicherweise über einen Lastwiderstand mit einem A-Pin gepaart.

Pinbelegung des Gassensormoduls MQ-135

Pin Nein.	Pin Name	Beschreibung
1	VCC (+5V)	Stromversorgung Eingang für Modul und Heizkreis.Die typische Betriebsspannung beträgt 5 V.
2	GND	Bodenreferenz für das Sensormodul und Ausgangssignale.
3	DO (Digital Ausgabe)	Digitales Signal vom LM393-Komparator.Geht auf HOCH oder NIEDRIG, wenn die Gaskonzentration den Wert überschreitet der eingestellte Schwellenwert.
4	AO (Analog Ausgabe)	Analoge Spannung Ausgang proportional zur Gaskonzentration, geeignet für ADC-Lesung und Kalibrierung.

Alternativen und gleichwertiges Modell

Sensor Modell	Primär Gase erkannt	Erkennung Konzentrieren Sie sich	Typisch Betriebsspannung	Empfindlichkeit Typ
MQ-135	NH₃, NOₓ, Alkohol, Benzol, Rauch, CO₂ (relativ)	Luftqualität / Mischgase	5V	Breit, Luftqualitätsorientiert
MQ-2	Methan, Butan, Flüssiggas, Rauch	Brennbar Gase	5V	Hoch zu brennbare Gase
MQ-3	Alkohol, Ethanol, Rauch	Alkoholdämpfe	5V	Hoher Alkoholgehalt Empfindlichkeit
MQ-4	Methan, CNG	Erdgas	5V	Methan-fokussiert
MQ-5	Flüssiggas, Erdgas	Brennbar Gase	5V	Weit brennbar Bereich
MQ-6	Flüssiggas, Butan	Flüssiggase	5V	Hoher LPG-Gehalt Empfindlichkeit
MQ-7	Kohlenmonoxid (CO)	Giftiges Gas	5V	CO-spezifisch
MQ-8	Wasserstoff (H₂)	Wasserstoffgas	5V	Wasserstoffspezifisch
MQ-9	CO, brennbar Gase	Doppelter Zweck	5V	CO + brennbar
MQ-131	Ozon (O₃)	Oxidierendes Gas	5V	Ozonspezifisch
MQ-136	Schwefelwasserstoff (H₂S)	Giftiges Gas	5V	H₂S-spezifisch
MQ-137	Ammoniak (NH₃)	Giftiges Gas	5V	Ammoniakspezifisch
MQ-138	Benzol, Toluol, Alkohol, Formaldehyd	VOCs	5V	Multi-VOC
MQ-214	Methan, natürlich Gas	Brennbares Gas	5V	Methan-fokussiert
MQ-216	Erdgas, Kohlegas	Brennbares Gas	5V	Kohlegas Empfindlichkeit
MQ303A	Alkohol, Ethanol, Rauch	Alkoholdämpfe	5V	Alkoholorientiert
MQ306A	Flüssiggas, Butan	Flüssiggase	5V	LPG-spezifisch
MQ307A	Kohlenmonoxid	Giftiges Gas	5V	CO-spezifisch
MQ309A	CO, brennbar Gase	Doppelter Zweck	5V	CO + brennbar

Wie verwende ich MQ-135-Sensoren?

Der Gassensor MQ-135 wird häufig zur Überwachung der Luftqualität und zur Erkennung schädlicher Gase in Innen- und Außenbereichen eingesetzt.Es unterstützt sowohl digitale als auch analoge Signalausgänge und eignet sich daher für Anfänger, Studenten und Profis, die an Arduino-, ESP32- und IoT-basierten Luftüberwachungsprojekten arbeiten.Um stabile und aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten, ist es wichtig zu verstehen, wie der Sensor richtig verwendet und kalibriert wird.

Versorgen Sie zunächst das MQ-135-Modul mit einer 5-V-Versorgung.Sobald das Modul mit Strom versorgt wird, leuchtet die integrierte Power-LED auf und zeigt damit an, dass das Modul aktiv ist.Vor der Messung muss der Sensor einer Vorwärmphase (Einbrennphase) unterzogen werden.Dadurch kann die interne Heizung die Zinndioxid (SnO₂)-Sensorschicht stabilisieren, was für eine konsistente Gasdetektionsleistung von entscheidender Bedeutung ist.

Bei Verwendung des digitalen Ausgangs (DO) fungiert der Sensor als einfacher Gasschwellendetektor.Bei sauberer Luft bleibt der digitale Ausgang auf LOW.Wenn die Gaskonzentration ansteigt und den voreingestellten Schwellenwert überschreitet, schaltet der Ausgang auf HIGH.Empfindlichkeit und Auslösepunkt können mit dem integrierten Potentiometer eingestellt werden, sodass der Sensor nur bei bestimmten Gaskonzentrationen reagiert.Dieser Modus ist nützlich für Alarme und Ein-/Aus-Erkennungssysteme.

Für eine detailliertere Überwachung liefert der Analogausgang (AO) ein kontinuierliches Spannungssignal proportional zur Gaskonzentration.Dieses Signal kann mit dem Analog-Digital-Wandler (ADC) eines Mikrocontrollers gelesen werden.Mit zunehmender Verschmutzung nimmt der Widerstand des Sensors ab, was zu einer entsprechenden Änderung der Ausgangsspannung führt.Diese Methode ermöglicht Trendanalysen und vergleichende Luftqualitätsmessungen.

Um die Gaskonzentration in Teilen pro Million (PPM) abzuschätzen, ist eine Kalibrierung erforderlich.Der MQ-135 weist in sauberer Luft einen höheren Widerstand und in verschmutzter Umgebung einen geringeren Widerstand auf.Bestimmen Sie zunächst Ro, den Sensorwiderstand in sauberer Luft oder einem bekannten Referenzzustand.Berechnen Sie dann Rs, den Sensorwiderstand während der Gasexposition, mit der Formel:

Rs = (Vc / Vout − 1) × RL

Sobald das Rs/Ro-Verhältnis ermittelt wurde, kann es mit den im MQ-135-Datenblatt bereitgestellten Empfindlichkeitskurven verglichen werden, um den ungefähren PPM-Wert des Zielgases abzuschätzen.Obwohl diese Methode keine Genauigkeit auf Laborniveau bietet, ist sie für relative Messungen, Trendüberwachung und Luftqualitätsanalysen effektiv.

Technische Daten des Gassensors MQ-135

Kategorie	Parameter	Symbol	Spezifikation	Bemerkungen
Elektrisch	Stromkreisspannung	Vc	5V ± 0,1V	Wechselstrom oder Gleichstrom
	Heizspannung	VH	5V ± 0,1V	Wechselstrom oder Gleichstrom
	Lastwiderstand	RL	Einstellbar	—
	Heizung Widerstand	RH	33 Ω ± 5 %	Raumtemperatur
	Heizleistung	PH	≤ 800 mW	—
Umweltfreundlich	Betrieb Temperatur	Tao	−10 °C bis +45 °C	—
	Lagerung Temperatur	Tas	−20 °C bis +70 °C	—
	Relativ Luftfeuchtigkeit	RH	≤ 95 % relative Luftfeuchtigkeit	Nicht kondensierend
	Sauerstoff Konzentration	O₂	21 % (Standard)	Mindestens > 2 %, beeinflusst die Empfindlichkeit
Empfindlichkeit	Spüren Widerstand	Rs	30 kΩ – 200 kΩ @ 100 ppm NH₃	—
	Konzentration Steigungsrate	α (200/50 NH₃)	≤ 0,65	Empfindlichkeit Verhältnis
Erkennung	Nachweisbare Gase	—	NH₃, NOx, Benzol, Alkohol, Rauch, CO₂	Multigas Erkennung
	Erfassungsbereich (NH₃)	—	10 – 300 ppm	—
	Erfassungsbereich (Benzol)	—	10 – 1000 ppm	—
	Erfassungsbereich (Alkohol)	—	10 – 300 ppm	—
Ausgabe	Analoger Ausgang	—	0 – 5V	Proportional zu Gaskonzentration
	Digitaler Ausgang	—	0V oder 5V (TTL)	Einstellbar über Potentiometer
Betrieb	Vorheizzeit	—	≥ 24 Stunden	Für stabil Messungen
Testbedingungen	Ambiente Temperatur	—	20°C ± 2°C	Standardtest
	Relativ Luftfeuchtigkeit	—	65 % ± 5 % relative Luftfeuchtigkeit	Standardtest
	Stromkreisspannung	Vc	5V ± 0,1V	Standardtest
	Heizspannung	VH	5V ± 0,1V	Standardtest

Merkmale des Gassensors MQ-135

Großer Erfassungsbereich

Der Gassensor MQ-135 ist in der Lage, ein breites Spektrum an Gasen zu erkennen, darunter Ammoniak (NH₃), Stickoxide (NOx), Benzol, Alkoholdämpfe, Rauch und Kohlendioxid (CO₂).Aufgrund dieser umfassenden Erkennungsfähigkeit eignet es sich für die Überwachung der Luftqualität, die Erkennung von Luftverschmutzung in Innenräumen und für Anwendungen zur Umwelterkennung.

Schnelle Reaktion und hohe Empfindlichkeit

Der Sensor reagiert schnell auf Änderungen der Gaskonzentration und ermöglicht so eine Echtzeitüberwachung der Luftqualität.Seine hohe Empfindlichkeit ermöglicht die Erkennung niedriger Gaskonzentrationen und ist somit effektiv für Frühwarnsysteme und die kontinuierliche Umweltüberwachung.

Stabile und lange Lebensdauer

Der MQ-135 ist mit einer langlebigen Zinndioxid-Sensorschicht (SnO₂) ausgestattet und bietet eine stabile Leistung über lange Betriebszeiträume.Bei ordnungsgemäßer Vorwärmung und Betrieb unter den empfohlenen Bedingungen bleibt die Leistung und die zuverlässige Empfindlichkeit über einen langen Zeitraum konstant.

Einfache Antriebsschaltung

Der MQ-135 arbeitet mit einem unkomplizierten Schaltungsdesign und benötigt lediglich eine 5-V-Stromversorgung und einen Lastwiderstand.Diese Einfachheit ermöglicht eine einfache Integration mit Mikrocontrollern wie Arduino, ESP32 und Raspberry Pi ohne komplexe Signalkonditionierung.

Unterstützung für analoge und digitale Ausgänge

Der Sensor bietet einen analogen Spannungsausgang proportional zur Gaskonzentration und einen digitalen Ausgang, der mithilfe eines integrierten Potentiometers eingestellt werden kann (bei Verwendung als Modul).Diese Dual-Output-Fähigkeit bietet Flexibilität sowohl für die schwellenwertbasierte Erkennung als auch für präzise Messanwendungen.

MQ-135 Gassensor arbeitet im Stromkreis

Der Arbeitskreis des Gassensors MQ-135 ist darauf ausgelegt, Änderungen der Luftqualität über eine einfache und zuverlässige Schnittstelle in lesbare elektrische Signale umzuwandeln.Das Herzstück der Schaltung ist das MQ-135-Sensorelement, das eine eingebaute Heizung und eine gasempfindliche Schicht enthält.Bei Stromversorgung über eine 5-V-Stromversorgung erwärmt die Heizung das Sensormaterial, sodass es mit Gasen wie NH₃, CO₂, Alkohol und anderen Schadstoffen reagieren kann.Wenn sich die Gaskonzentration ändert, ändert sich auch der interne Sensorwiderstand (Rs) des MQ-135.

In der Schaltung bildet dieser variierende Widerstand mit einem externen Lastwiderstand einen Spannungsteiler.Die resultierende Spannung wird als Analogausgang (AO) verwendet, der die Gaskonzentration darstellt und direkt vom ADC-Pin eines Mikrocontrollers gelesen werden kann.Eine höhere Gaskonzentration führt zu einer Änderung von Rs, wodurch sich die Ausgangsspannung entsprechend verschiebt.Um Rauschen zu reduzieren und das analoge Signal zu stabilisieren, wird häufig ein kleiner Kondensator hinzugefügt.

Der digitale Ausgang (DO) wird mit einem LM393-Komparator erzeugt.Der Komparator vergleicht die Spannung des Sensors mit einer über ein Potentiometer eingestellten Referenzspannung.Wenn der Gaspegel den voreingestellten Schwellenwert überschreitet, schaltet der Komparator seinen Ausgangszustand um und erzeugt ein klares HIGH- oder LOW-Signal.Dadurch kann das MQ-135-Modul für eine einfache alarm- oder schwellenwertbasierte Erkennung ohne komplexe Verarbeitung verwendet werden.

MQ-135 Gassensoranwendungen

• Systeme zur Überwachung der Luftqualität in Innenräumen

• Erkennung des Kohlendioxidgehalts (CO₂).

• Erkennung von Ammoniak (NH₃)-Lecks

• Erkennung von Rauch und schädlichen Gasen

• Geräte zur Überwachung der Luftverschmutzung

• HVAC-Luftqualitätskontrollsysteme

• Arbeitssicherheits- und Gasleckalarme

• Smart Home- und Gebäudeautomationssysteme

• Umweltüberwachungsprojekte

• Arduino- und Mikrocontroller-basierte Gassensorprojekte

Vergleich: MQ-135 vs. PMS5003

Funktion	MQ-135 Gassensor	PMS5003 PM-Sensor
Sensortyp	Gassensor	Partikel Materie (PM)-Sensor
Erkennung Prinzip	Metalloxid Halbleiter (MOS)	Laserlicht Streuung
Erkennt	NH₃, CO₂, NOx, Alkohol, Benzol, Rauch	PM1,0, PM2,5, PM10
Primäre Verwendung	Gas und Luft Qualitätsüberwachung	Feinstaub u Messung der Luftverschmutzung
Ausgabetyp	Analog (AO) und Digital (DO)	Digital (UART seriell)
Betrieb Spannung	5V	5V
Schnittstelle	Analog / Digital GPIO	UART (TX/RX)
Messung Genauigkeit	Qualitativ / relativ	Quantitativ (µg/m³)
Kalibrierung Anforderung	Handbuch Kalibrierung erforderlich	Fabrik kalibriert
Aufwärmen / Vorheizzeit	Lang (≥ 24 Stunden empfohlen)	Kurz (≈ 30 Sekunden)
Empfindlichkeit Anpassung	Einstellbar über Potentiometer (Modul)	Nicht verstellbar
Reaktionszeit	Mäßig	Schnell
Macht Verbrauch	Hoch (heizungsbasiert)	Niedrig bis mäßig
Typisch Anwendungen	Gasleckalarme, Erkennung der Raumluftqualität	Luftqualität Monitore, Verschmutzungsmessung
Kosten	Niedrig	Höher
Am besten für	Gaspräsenz Erkennung	Präzise Partikelmessung

Mechanische Abmessungen des MQ-135

Fazit

Der Gassensor MQ-135 ist eine vielseitige Lösung für die allgemeine Luftqualitätsüberwachung und die Erkennung schädlicher Gase.Es verfügt über einen großen Erfassungsbereich, eine einfache Ansteuerschaltung und unterstützt sowohl analoge als auch digitale Ausgänge.Obwohl es keine hochpräzisen Gaskonzentrationsmessungen liefert, ermöglicht es ihm durch richtiges Vorheizen und Kalibrierung, stabile und aussagekräftige relative Messwerte für die Trendanalyse und die Erkennung von Verschmutzungen zu liefern.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Kann der MQ-135-Gassensor den genauen CO₂-Gehalt in PPM messen?

Nein. Der MQ-135 kann die CO₂-Konzentration nicht genau messen.Es bietet eine relative CO₂-Schätzung auf der Grundlage von Widerstandsänderungen und eignet sich am besten für die Trendüberwachung anstelle einer präzisen PPM-Messung.

2. Warum benötigt der MQ-135 eine lange Vorheizzeit?

Der Sensor erfordert eine längere Vorwärmung, um die interne Heizung und die SnO₂-Sensorschicht zu stabilisieren und so ein konsistentes Widerstandsverhalten und zuverlässigere Messwerte im Laufe der Zeit sicherzustellen.

3. Ist der MQ-135 für die Überwachung der Außenluftqualität geeignet?

Es kann im Freien verwendet werden, Temperatur-, Luftfeuchtigkeits- und Luftstromschwankungen können jedoch die Genauigkeit beeinträchtigen.Für den Außenbereich wird eine Schutzeinhausung und Neukalibrierung empfohlen.

4. Wie oft sollte der MQ-135-Sensor neu kalibriert werden?

Um zuverlässige relative Messungen aufrechtzuerhalten, wird eine regelmäßige Neukalibrierung empfohlen, insbesondere wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern oder eine langfristige Drift beobachtet wird.

5. Kann der MQ-135 jeweils nur ein Gas erkennen?

Nein. Der MQ-135 reagiert auf mehrere Gase gleichzeitig, was bedeutet, dass er ohne zusätzliche Filterung oder Algorithmen nicht selektiv einzelne Gase identifizieren kann.

6. Was beeinflusst die Genauigkeit des MQ-135-Gassensors?

Die Genauigkeit wird durch Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Sauerstoffkonzentration, Sensoralterung, Vorheizzeit und die Qualität der Kalibrierung beeinflusst.