Sensor de Oxígeno - ¿Cómo utilizar este tipo de sensores en nuestros proyectos?

El sensor de oxígeno del que vamos a explicar su funcionamiento en este artículo es el modelo ME2-O2, un sensor que permite medir la concentración del oxígeno en el aire.

¿Cómo funciona este sensor de oxígeno?

El sensor ME2-O2 tiene la capacidad de medir gracias a las variaciones de corriente, esta variación se genera por un proceso de oxidación electroquímica del gas en el electrodo, y este electrodo se encuentra a su vez dentro de la celda electrolítica que ayuda a hacer esta medición.
La corriente producida en esta reacción química es proporcional al nivel de concentración de gas, siguiendo la Ley de Faraday. Posteriormente la concentración de gas se puede medir con base en el valor de esa corriente.

Es importante conocer primero un poco acerca del elemento químico que este sensor puede detectar. A continuación explicamos más a detalle de él.
La fórmula del Oxigeno que este sensor puede medir es el O2.
El O2 químicamente es conocido como Dioxígeno, Oxígeno Molecular 2, Oxígeno Gaseoso o, en términos reducidos, simplemente se le puede llamar Oxígeno. [1]
En condiciones normales de presión y temperatura este gas es incoloro, inodoro e insípido. Estas condiciones normales se encuentran con los siguientes valores en el ambiente.

20 °C	293.15 K	100 000 Pa	0.986 923 atm

[2]
Algunos ejemplos conocidos donde podemos encontrar y utilizar el Oxígeno (O2) es en motores de propulsión en cohetes, en combustión interna de motores de automóviles, en soldadura, fabricación de acero y metanol, por mencionar algunos.
Ideas donde podemos utilizar este Sensor de Oxígeno ME2-O2.
Como ya se mencionaron algunos ejemplos donde encontramos el Oxígeno O2, el sensor se puede usar para medir este elemento químico dentro de minas, procesos industriales y ambientes abiertos o cerrados.
¿Cuáles son las características importantes de este Sensor de Oxígeno ME2-O2?
Las características que sobresalen de este modelo son las siguiente:
* Bajo consumo de corriente.
* Alta presición.
* Alta sensibilidad.
* Amplio rango lineal.
* Excelente capacidad contra interferencias.
* Gran estabilidad.

A continuación se detallan las características técnicas específicas de este sensor de acuerdo al fabricante:
Gas: O2
Rangos de medición: 0～25%Vol
Concentración máxima de detección: 30%Vol
Sensibilidad: （0.1~0.3）mA (In air)
Tiempo de respuesta:（T90） ≤15S
Resistencia de carga: （recommended） 10kΩ
Repetibilidad: ＜2﹪output value
Estabilidad:（／month）＜2﹪
Deriva de Cero:（-20℃～40℃） ≤0.1%vol
Temperatura: -20℃～50℃
Humedad: 0﹪～99﹪RH
Rango de presión normal atmosférica: ±10%
Tiempo de Vida: 2 años.

¿Cómo utilizar el sensor ME2-O2?
El módulo es relativamente fácil de utilizarlo, ya que cuenta con todos los elementos para que se integre de forma fácil con únicamente 3 pines de nuestro microcontrolador. Este sensor genera una señal analógica e implementando un código es posible obtener el valor de medición.
Aquí el diagrama de conexión del Módulo Sensor ME2-O2.

Las conexiones de los pines del sensor son las siguientes:
GND: Es la tierra.
VCC: Va conectado a 5V.
NC: No se conecta, se deja libre.
SIG: Es el pin de salida de Señal, se conecta al pin analógico A0.

Código del programa para utilizar el Sensor de Oxígeno.

// Grove - Gas Sensor(O2) código de pruebas.
// Notas:
// 1. Se necesitan alrededor de 15-20 minutos para calentar.
// 2. Modificar la variable VRefer en caso de ser necesario.
const float VRefer = 5; // voltage of adc reference
const int pinAdc = A5;
void setup()
{
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);
Serial.println("Grove - Gas Sensor Test Code...");
}
void loop()
{
// put your main code here, to run repeatedly:
float Vout =0;
Serial.print("Vout =");
Vout = readO2Vout();
Serial.print(Vout);
Serial.print(" V, Concentration of O2 is ");
Serial.println(readConcentration());
delay(500);
}
float readO2Vout()
{
long sum = 0;
for(int i=0; i&lt;32; i++) { sum += analogRead(pinAdc); } sum &gt;&gt;= 5;
float MeasuredVout = sum * (VRefer / 1023.0);
return MeasuredVout;
}
float readConcentration()
{
// Vout samples are with reference to 3.3V
float MeasuredVout = readO2Vout();
//float Concentration = FmultiMap(MeasuredVout, VoutArray,O2ConArray, 6);
//when its output voltage is 2.0V,
float Concentration = MeasuredVout * 0.21 / 2.0;
float Concentration_Percentage=Concentration*100;
return Concentration_Percentage;
}

IMPORTANTE.
Para que este sensor puede operar de forma óptima es indispensable tomar un tiempo de espera antes de comenzar a hacer mediciones. Este tiempo de espera debe ser entre 15 y 20 minutos. Esto se hace pues el electrodo interno del sensor debe calentarse para poder hacer el proceso químico de oxidación.

Consideraciones a tomar en cuenta cuando utilice este sensor.
– Evita utilizar el sensor con solventes orgánicos, medicamentos, aceites y gases de alta concentración.
– No se debe cubrir completamente por materiales de resina y no deben sumergirse en ambientes puros de oxígeno, en su caso se dañará el sensor.
– No deben ser usado en un ambiente de gases corrosivos.
– Se recomienda hacer pruebas de sensibilidad del sensor en una atmósfera limpia.
– Evitar hacer poner sensor de frente a la salida de gas, se recomienda que el gas fluya directamente desde el lado frontal.
– Evitar doblar y maltratar los pines del módulo.
– No bloquear la boquilla del sensor con residuos, ya que puede disminuir su sensibilidad.
– Se recomienda evitar altos impactos o vibraciones excesivas del módulo.
– Evitar dañar la carcasa del sensor.
– Cuando se hacen mediciones de altas concentraciones de gas, tarda algún tiempo en que el sensor regrese a su estado normal.
– No desmonte el sensor de oxígeno, de lo contrario, puede haber pérdidas de electrolito.

Y ya que estamos hablando de combustión, cohetes, motores y oxígeno te dejamos este interesante video capturado por la NASA con una revolucionaria cámara de video, con la capacidad de captar la flama de propulsión.

NASA’s new High Dynamic Range Camera Records Rocket Test

This is footage of Orbital ATK’s QM-2 solid rocket booster test taken by NASA’s High Dynamic Range Stereo X (HiDyRS-X) camera. HiDyRS-X records high speed, high dynamic range footage in multiple exposures simultaneously for use in analyzing rocket engine tests.

Ver el Sensor de Oxígeno aquí.

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