ESP32 S3 - Capteur d'alcool MQ3
Ce tutoriel vous montre comment utiliser l'ESP32 S3 avec un capteur d'alcool MQ3 pour détecter les vapeurs d'éthanol et d'alcool dans l'air. Que vous construisiez un éthylotest DIY, une alarme de vapeur d'alcool ou un moniteur de qualité de l'air, l'ESP32 S3 est une plateforme performante pour les projets de détection de gaz.
Ce que vous allez construire :
- Un détecteur d'alcool numérique qui signale la présence ou l'absence d'alcool via le moniteur série
- Un lecteur analogique qui capture les valeurs ADC brutes proportionnelles à la concentration d'alcool
- Un éthylotest basé sur des seuils qui classe les niveaux de sobriété
- Une base pour des applications de détection d'alcool connectées au WiFi ou équipées d'un écran OLED
Matériel requis
Ou vous pouvez acheter les kits suivants:
| 1 | × | Kit de Démarrage DIYables ESP32 S3 (ESP32 S3 inclus) | |
| 1 | × | Kit de Capteurs DIYables (18 capteurs/écrans) |
À propos du capteur d'alcool MQ3
Le MQ3 est un capteur de gaz à semi-conducteur d'oxyde métallique qui détecte les vapeurs d'alcool et d'éthanol en mesurant les changements de résistance dans son élément de détection chauffé. Il fournit à la fois une sortie de seuil numérique et une sortie analogique continue, ce qui le rend bien adapté à des projets allant de simples déclencheurs d'alarme à des relevés d'éthylotest calibrés.
Caractéristiques principales
- Tension de fonctionnement : 5V DC
- Plage de détection : 25-500 ppm (parties par million)
- Résistance de charge : 200 KΩ
- Résistance de chauffage : 33Ω ± 5%
- Consommation de chauffage : < 800mW
- Résistance de détection : 1 MΩ – 8 MΩ
- Temps de préchauffage : 24-48 heures pour la première utilisation, 5-10 minutes pour les utilisations suivantes
- Types de sortie : Sorties numérique (DO) et analogique (AO)
- Type de capteur : Chimiorésistance à semi-conducteur d'oxyde métallique (MOS)
- Matériau de détection : Dioxyde d'étain (SnO2) sur substrat céramique
- Idéal pour : éthylotests DIY, alarmes de vapeur d'alcool, moniteurs de qualité de l'air, détecteurs de conduite en état d'ivresse
Brochage
Le module capteur d'alcool MQ3 possède quatre broches qui se connectent directement à l'ESP32 S3, plus deux LED indicatrices embarquées pour l'alimentation et l'état de détection :
- Broche VCC : Broche d'alimentation - connectez-la à 5V
- Broche GND : Broche de masse - connectez-la à GND (0V)
- Broche DO : Broche de sortie numérique - émet HIGH ou LOW selon le réglage du seuil
- Broche AO : Broche de sortie analogique - émet une tension proportionnelle à la concentration d'alcool
Le module comprend également deux LED indicatrices :
- PWR-LED : Indicateur d'alimentation - s'allume lorsque le module est alimenté
- DO-LED : Indicateur de détection - s'allume lorsque de l'alcool est détecté au-dessus du seuil
Comment ça fonctionne
Le capteur MQ3 détecte l'alcool grâce aux changements de résistance de son matériau semi-conducteur en dioxyde d'étain (SnO2) :
Fonctionnement en air pur :
- Les molécules d'oxygène adhèrent à la surface du SnO2 lorsqu'elle est chauffée
- Les électrons piégés créent une résistance électrique élevée
- Le capteur émet une tension faible sur la broche analogique
Détection de vapeur d'alcool :
- Les molécules d'alcool réagissent avec l'oxygène de surface
- Libèrent les électrons piégés dans le matériau
- La résistance électrique chute significativement
- Le capteur émet une tension plus élevée sur la broche analogique
- Plus d'alcool = résistance plus faible = tension de sortie plus élevée
Sortie numérique (broche DO) :
- Utilisez le potentiomètre embarqué pour régler le seuil de détection
- La broche DO passe à LOW lorsque l'alcool dépasse le seuil (la LED s'allume)
- La broche DO reste à HIGH lorsque l'alcool est sous le seuil (la LED reste éteinte)
- Idéal pour une simple détection oui/non de l'alcool
Sortie analogique (broche AO) :
- Fournit une lecture de tension continue de 0 à 4095 (plage ADC de l'ESP32)
- Tension plus élevée = plus de vapeur d'alcool détectée
- Tension plus faible = moins de vapeur d'alcool
- Idéal pour mesurer les niveaux de concentration réels
- Non affecté par le réglage du potentiomètre
Préchauffage et calibration
Exigences de préchauffage
Le capteur d'alcool MQ3 nécessite un chauffage approprié avant des mesures précises :
- Première utilisation ou après 30+ jours de stockage : Chauffez en continu pendant 24-48 heures pour stabiliser les relevés du capteur
- Utilisation régulière : Préchauffez pendant 5-10 minutes avant de prendre des mesures
- Pendant le préchauffage : Les relevés initiaux peuvent être plus élevés que normal mais se stabiliseront rapidement
- Comment préchauffer : Connectez simplement VCC à 5V et GND à la masse via une alimentation USB ou externe
Trouver vos valeurs de seuil
Chaque capteur MQ3 est légèrement différent, donc la calibration est essentielle pour les projets d'éthylotest :
- Test de référence en air pur :
- Faites fonctionner le capteur en air frais sans aucun alcool présent
- Notez la valeur analogique (généralement 100-150)
- C'est votre relevé de référence « sobre »
- Test de vapeur d'alcool :
- Tenez de l'alcool isopropylique ou du gel hydroalcoolique près (sans toucher) du capteur
- Laissez la vapeur atteindre l'élément du capteur
- Notez les relevés plus élevés (généralement 400-900 selon la concentration de vapeur)
- Cela établit votre plage de « détection »
- Définir les zones de détection :
- Plage sobre : Sous référence + 20 (exemple : relevés < 120)
- Plage modérée : Relevés de niveau intermédiaire (exemple : 120-400)
- Plage élevée : Au-dessus du seuil modéré (exemple : > 400)
- Remarques importantes : Les capteurs individuels varient, les conditions environnementales affectent les relevés, calibrez toujours votre capteur spécifique avant une utilisation réelle
Régler le seuil numérique
Ajustez le potentiomètre embarqué pour régler quand la broche DO se déclenche :
- Exposez le capteur à de la vapeur d'alcool (utilisez du gel hydroalcoolique ou de l'alcool à friction)
- Tournez le potentiomètre dans le sens horaire jusqu'à ce que la DO-LED s'allume
- Tournez lentement dans le sens antihoraire jusqu'à ce que la LED s'éteigne juste
- Le seuil numérique est maintenant calibré pour le niveau de sensibilité souhaité
- Testez en exposant à nouveau à la vapeur d'alcool - la LED devrait s'allumer de manière fiable
Schéma de câblage
Le module capteur MQ3 se connecte facilement à l'ESP32 S3 en utilisant à la fois les sorties numérique et analogique. Comme l'élément chauffant du MQ3 nécessite 5V pour fonctionner correctement, connectez la broche VCC au rail 5V — pas à la broche 3,3V — pour garantir des relevés stables et précis.
Consignes de sécurité
N'alimentez jamais le capteur MQ3 en 3,3V ; cela sous-chaufferait l'élément de détection et produirait des relevés peu fiables. Gardez le capteur éloigné des flammes nues, car les vapeurs d'alcool qu'il détecte sont inflammables. Testez toujours dans une zone bien ventilée.
Cette image a été créée avec Fritzing. Cliquez pour agrandir l'image.
| Capteur d'alcool MQ3 | ESP32 S3 |
|---|---|
| VCC | 5V |
| GND | GND |
| DO | D7 |
| AO | A5 |
Code ESP32 S3 - Lecture de la sortie numérique
Le code suivant lit la sortie numérique du capteur MQ3 pour détecter la présence d'alcool en utilisant le seuil défini par le potentiomètre embarqué. Il interroge la broche DO toutes les secondes et affiche un statut de détection clair sur le moniteur série, ce qui en fait un point de départ simple pour les applications basées sur des alarmes.
Étapes rapides
- Nouveau sur l'ESP32 S3 ? Suivez d'abord notre guide ESP32 S3 - Premiers pas.
- Ouvrez Arduino IDE : Lancez l'Arduino IDE sur votre ordinateur.
- Copiez le code : Copiez le code ci-dessus et collez-le dans Arduino IDE.
- Sélectionnez votre carte : Choisissez ESP32 S3 dans le menu Tools > Board.
- Sélectionnez votre port : Choisissez le bon port COM dans le menu Tools > Port.
- Téléversez le code : Cliquez sur le bouton Upload pour programmer votre ESP32 S3.
- Ouvrez le moniteur série : Cliquez sur l'icône du moniteur série (en haut à droite) ou appuyez sur Ctrl+Shift+M.
- Réglez le débit en bauds : Sélectionnez 115200 bauds dans le menu déroulant du moniteur série.
- Testez avec de l'alcool : Approchez du gel hydroalcoolique ou de l'alcool à friction près du capteur MQ3.
- Voir les résultats : Observez le statut de détection changer dans le moniteur série.
- Ajustez la sensibilité : Si la LED reste toujours allumée ou éteinte, tournez le potentiomètre pour ajuster le seuil.
- Astuce pro : Utilisez une boule de coton imbibée d'alcool isopropylique pour un test cohérent sans toucher le capteur.
Code ESP32 S3 - Lecture de la sortie analogique
Le code suivant lit des valeurs de tension analogique continues depuis la broche AO du capteur MQ3, vous donnant un nombre ADC brut entre 0 et 4095 qui augmente proportionnellement à la concentration d'alcool dans l'air. Observer ces valeurs dans le temps sur le moniteur série est la meilleure façon de déterminer les seuils de calibration que vous utiliserez dans le croquis de l'éthylotest.
Étapes rapides
- Nouveau sur l'ESP32 S3 ? Suivez d'abord notre guide ESP32 S3 - Premiers pas.
- Copiez le code : Collez le code ci-dessus dans Arduino IDE.
- Téléversez sur la carte : Cliquez sur le bouton Upload pour programmer l'ESP32 S3.
- Ouvrez le moniteur série : Réglez le débit en bauds sur 115200.
- Notez la valeur de référence : Observez le relevé en air pur (généralement 100-150).
- Testez avec de l'alcool : Introduisez du gel hydroalcoolique ou de la vapeur d'alcool à friction près du capteur.
- Observez les valeurs augmenter : Les relevés augmenteront significativement quand de l'alcool est détecté.
- Enregistrez les valeurs : Notez la plage à des fins de calibration.
- Astuce pro : Notez votre référence en air pur et vos relevés de vapeur d'alcool pour calculer des seuils précis pour les projets d'éthylotest.
Code ESP32 S3 - Éthylotest avec détection par seuil
Le code suivant crée un éthylotest éducatif simple en comparant le relevé analogique du MQ3 à deux seuils calibrés pour classer les niveaux de sobriété. Vous devriez d'abord exécuter le croquis de lecture analogique pour déterminer les valeurs de référence et de pic de votre capteur avant de téléverser ce croquis.
Étapes rapides
- Nouveau sur l'ESP32 S3 ? Suivez d'abord notre guide ESP32 S3 - Premiers pas.
- Calibrez d'abord : Exécutez le code de lecture analogique pour trouver les valeurs de référence et de détection d'alcool de votre capteur.
- Mettez à jour les seuils : Remplacez SOBER_THRESHOLD et DRUNK_THRESHOLD par vos valeurs calibrées.
- Exemple de calibration : Si votre air pur donne 130 et la vapeur d'alcool donne 500+, utilisez SOBER_THRESHOLD = 150 et DRUNK_THRESHOLD = 400.
- Téléversez le code : Cliquez sur le bouton Upload pour programmer l'ESP32 S3.
- Ouvrez le moniteur série : Réglez le débit en bauds sur 115200.
- Testez le système : Respirez normalement près du capteur d'abord (devrait afficher « Stone Cold Sober »).
- Testez avec de l'alcool : Utilisez du gel hydroalcoolique ou de la vapeur d'alcool isopropylique pour simuler une haleine alcoolisée.
- Observez les changements de statut : Regardez le système classer différents niveaux de concentration.
- Astuce pro : Pour des relevés plus précis, attendez 30 secondes après chaque test pour laisser le capteur revenir à sa référence avant de tester à nouveau.
Usage éducatif uniquement : Ceci est strictement un projet éducatif pour apprendre les capteurs de gaz et l'ESP32 S3. N'utilisez jamais cet appareil comme éthylotest légal, pour évaluer la sécurité de conduite, ou pour tout usage officiel de test d'alcool.
※ Note:
Ce tutoriel utilise la fonction analogRead() pour lire les valeurs d'un ADC (convertisseur analogique-numérique) connecté à un capteur ou un composant. L'ADC de l'ESP32 S3 convient aux projets qui ne nécessitent pas une haute précision. Cependant, pour les projets nécessitant des mesures précises, gardez à l'esprit ce qui suit :
- L'ADC de l'ESP32 S3 n'est pas parfaitement précis et peut nécessiter une calibration pour des résultats corrects. Chaque carte ESP32 S3 peut varier légèrement, donc une calibration est nécessaire pour chaque carte individuelle.
- La calibration peut être difficile, surtout pour les débutants, et peut ne pas toujours donner exactement les résultats souhaités.
Pour les projets nécessitant une haute précision, envisagez d'utiliser un ADC externe (par exemple ADS1115) avec l'ESP32 S3 ou d'utiliser un autre Arduino, comme l'Arduino Uno R4 WiFi, qui possède un ADC plus fiable. Si vous souhaitez toujours calibrer l'ADC de l'ESP32 S3, consultez le pilote de calibration ADC ESP32.
Idées de projets et applications
La puissance de traitement de l'ESP32 S3 et son WiFi intégré ouvrent un large éventail d'applications pratiques pour le capteur d'alcool MQ3, au-delà de simples expériences de banc d'essai.
- Système d'éthylotest DIY : Créez un analyseur d'haleine éducatif pour démontrer les principes de détection d'alcool.
- Alarme de vapeur d'alcool : Créez un système d'avertissement qui se déclenche lorsque les vapeurs d'alcool dépassent des niveaux sûrs.
- Surveillance de bar ou de brasserie : Surveillez les concentrations de vapeur d'alcool dans les zones de fermentation ou de brassage.
- Détecteur de sécurité domestique : Alertez lorsque des produits de nettoyage à base d'alcool atteignent des niveaux de vapeur dangereux.
- Moniteur de gaz de laboratoire : Suivez la vapeur d'éthanol dans les laboratoires de chimie ou les installations de recherche.
- Système de sécurité de véhicule : Prototypez un concept d'antidémarrage à base d'alcool pour des démonstrations éducatives.
- Station de qualité de l'air : Incluez la détection d'alcool dans le cadre d'un moniteur de qualité de l'air multi-capteurs.
Vidéo tutoriel
Regardez ci-dessous la vidéo pas à pas de ce projet ESP32 S3.
Défiez-vous
Ces défis pousseront votre projet ESP32 S3 et capteur d'alcool MQ3 au-delà des bases, progressant vers un appareil plus soigné et connecté.
- Débutant : Ajoutez une LED qui s'allume lorsque de l'alcool est détecté au-dessus de votre seuil de sobriété.
- Débutant : Ajoutez un buzzer qui émet un bip lorsque le capteur détecte des concentrations élevées d'alcool.
- Intermédiaire : Créez un système de feu de circulation (LED verte/jaune/rouge) montrant les niveaux sobre, modéré et ivre.
- Intermédiaire : Enregistrez les relevés du capteur sur une carte SD avec horodatage pour l'analyse de données.
- Avancé : Ajoutez une connectivité WiFi pour envoyer des alertes de détection d'alcool à votre smartphone via Blynk ou MQTT.
- Avancé : Créez un éthylotest complet avec un écran OLED affichant les relevés en temps réel et les messages d'état.