炜盛科技MH - Z14二氧化碳气体传感器：特性、应用与使用要点

在电子工程领域，气体传感器的应用愈发广泛，尤其是在环境监测、工业控制等方面。今天，我们就来详细了解一下郑州炜盛电子科技有限公司生产的MH - Z14二氧化碳气体传感器。

文件下载：MH-Z14.pdf

一、产品概述

MH - Z14是一款通用智能小型传感器，它采用非色散红外（NDIR）原理对空气中的CO₂进行探测。这种原理使得传感器具有很好的选择性和无氧气依赖性，并且寿命长。同时，传感器内置温度补偿，具备数字输出与模拟电压输出两种方式，方便工程师在不同的应用场景中使用。

二、产品特点

高性能指标

• 高灵敏度与分辨率：能够精确地检测到二氧化碳浓度的微小变化，为精确的环境监测提供保障。
• 低功耗：在保证高性能的同时，降低了能源消耗，适合长期连续工作的应用场景。

  多样输出方式

  提供UART、模拟电压信号、PWM波形等多种输出方式，工程师可以根据具体的设计需求进行灵活选择。

  快速响应

  响应时间快，T₉₀ < 90 s，能够及时反映环境中二氧化碳浓度的变化。

  稳定输出

  具有温度补偿功能，保证了卓越的线性输出和优异的稳定性，减少了环境温度对测量结果的影响。

  长寿命与抗干扰

  使用寿命长，大于5年，并且抗水汽干扰、不中毒，能够适应复杂的工作环境。

三、主要应用领域

• 暖通制冷与室内空气质量监控：在智能建筑中，通过监测室内二氧化碳浓度，调节通风系统，提高室内空气质量，为人们创造舒适的居住和工作环境。
• 工业过程及安全防护监控：在工业生产过程中，实时监测二氧化碳浓度，确保生产环境的安全，防止因二氧化碳浓度过高而引发的安全事故。
• 农业及畜牧业生产过程监控：在农业大棚和养殖场中，监测二氧化碳浓度，为农作物和牲畜的生长提供适宜的环境条件。

四、技术指标

电气参数

• 工作电压：4.5 ~ 5.5 V DC，供电电压须保持在这个范围内，否则可能会导致传感器故障、输出浓度偏低或不能正常工作。
• 平均电流：< 85 mA，对电源的要求相对较低。
• 接口电平：3.3 V，方便与其他电子设备进行连接。

  测量范围与精度

  测量范围在0 ~ 5%VOL范围内可选，不同量程的精度有所不同，并且都具备温度补偿功能。具体量程和精度如下表所示：	气体名称	分子式	量程	精度	备注
  二氧化碳	CO₂	0 ~ 2000 ppm		温度补偿
  		0 ~ 5000 ppm	±(100ppm + 6%读数值)	温度补偿
  		0 ~ 1% Vol		温度补偿
  		0 ~ 3% Vol		温度补偿
  		0 ~ 5% Vol		温度补偿

  其他参数

• 预热时间：3 min，在使用前需要进行预热，以确保测量结果的准确性。
• 响应时间：T₉₀ < 90 s，能够快速响应环境中二氧化碳浓度的变化。
• 工作温度：0 ~ 50 ℃，工作湿度：0 ~ 95% RH（无凝结），对工作环境的要求较为宽泛。
• 外形尺寸：57.5 mm×34.7 mm×17 mm（L×W×H），重量：15 g，体积小巧，便于安装和使用。

五、引脚定义

传感器的引脚定义如下表所示：	管脚名称	管脚说明
Pad1、Pad15、Pad17	Vin 电压输入
Pad2、Pad3、Pad12、Pad16	GND
Pad4	Vout2 (0.4 ~ 2 V)
Pad5	Vout1 (0 ~ 2.5 V)
Pad6	PWM
Pad8	HD (校零,低电平7 秒以上有效)
Pad7、Pad9	NC
Pad11、Pad14、Pad18	UART(RXD) 0 ~ 3.3 V 数据输入
Pad10、Pad13、Pad19	UART(TXD) 0 ~ 3.3 V 数据输出

六、输出方式

模拟电压输出

Vout输出电压范围为0.4 ~ 2V，对应气体浓度为0 ~ 满量程。将传感器Vin端接5V，GND端接电源地，Vout端接ADC的输入端。传感器经过预热时间后从Vout端输出表征气体浓度的电压值，当自检发现故障时，传感器输出电压为0V。

PWM输出

以测量范围为0 ~ 2000ppm为例，CO₂浓度输出范围为0 ~ 2000ppm，周期为1004ms ± 5%，周期起始段高电平输出为2ms（理论值），中部周期为1000ms ± 5%，周期结束段低电平输出为2ms（理论值）。通过PWM获得当前CO₂浓度值的计算公式为：C ppm = 2000×(Tₕ - 2ms)/(Tₕ + Tₗ - 4ms)，其中C ppm为通过计算得到的CO₂浓度值，单位为ppm，Tₕ为一个输出周期中输出为高电平的时间，Tₗ为一个输出周期中输出为低电平的时间。

串口输出（UART）

硬件连接

将传感器的Vin - GND - RXD - TXD分别接至用户的5V - GND - TXD - RXD（用户端须使用TTL电平，如果是RS232电平，须进行转换）。探测器可以直接通过传感器的UART接口读出气体浓度值，不需要计算。

软件设置

将串口波特率设置为9600，数据位设置为8位，停止位设置为1位，奇偶校验位设置为无。

七、校准功能

零点校准

为方便用户校准零点，传感器有三种校零方式：手动校零、命令校零和自动校零。零点校准功能都是指校准400ppm。

• 手动校准零点：将传感器的HD引脚输入低电平（0V）进行校准零点，低电平需持续7秒以上。校准零点前请确保传感器在400ppm浓度下稳定运行20分钟以上。
• 命令校准：请参照串口零点校准命令。
• 自动校准功能：传感器在连续运行一段时间后，根据环境浓度智能判断零点并自行校准。校准周期为自上电运行起，每24小时自动校准一次。自动校零功能适合用于办公环境、家庭环境，但不适用于农业大棚、养殖场、冷库等场所，在这类场所应关闭自动校零功能，关闭后请用户定期对传感器进行零点检测，必要时进行命令校零或手动校零。

八、注意事项

• 在传感器的焊接、安装、使用等过程中应避免其镀金塑胶腔体承受任何方向的压力。
• 传感器如需放置于狭小空间，此空间应通风良好，特别是两扩散窗应处在通风良好的位置。
• 传感器应远离热源，并避免阳光直射或其他热辐射。
• 传感器应定期校准，校准周期建议不大于6个月。
• 不要在粉尘密度大的环境长期使用传感器。
• 为保证传感器能够正常工作，供电电压须保持在4.5V ~ 5.5V DC范围中，供电电流须不低于150mA。

在实际的电子工程设计中，工程师们需要根据具体的应用场景和需求，合理选择传感器的量程、输出方式，并严格按照注意事项进行安装和使用，以确保传感器能够准确、稳定地工作。大家在使用MH - Z14传感器的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的使用经验呢？欢迎在评论区分享交流。