【ESP32教學】第三十七篇：MQ-2 煙霧與易燃氣體感測器：ADC 類比讀取、靈敏度校正、蜂鳴器防護警報與雙範例實作

一、 實驗說明：為什麼選擇 ESP32 結合 MQ-2 氣體感測器？

在打造 IoT 物聯網智慧家庭防護專題時，結合 ESP32 開發板 與 MQ-2 氣體感測模組 是最熱門且實用的組合！

核心技術與感測原理

1. 二氧化錫 (SnO2​) 半導體氣敏材料： 在潔淨空氣中，SnO2​ 電導率較低；當環境中出現煙霧、瓦斯（LPG）、甲烷、丙烷、丁烷、氫氣或酒精等易燃氣體時，感測器電導率上升。

2. 雙訊號輸出 (AO / DO)：

   • AO (Analog Output)： 輸出類比電壓。由於 ESP32 內建 12 位元 ADC（範圍 0 ~ 4095），可提供更細緻的氣體濃度變化解析。

   • DO (Digital Output)： 透過板載 LM393 比較器手動設定觸發門檻，超過設定濃度時輸出數位低電平。

3. 加熱元件預熱需求： 模組內部設有加熱絲，通電後需經預熱使氣體分子順利吸附與反應。

二、 🔍 MQ-2 模組說明：腳位與靈敏度調節

MQ-2 模組整合了 LM393 比較器晶片與可變電阻。

📋 模組腳位定義表 (Pin Definition)

⚙️ 靈敏度微調步驟：

1. 將模組通電預熱約 1~3 分鐘。

2. 觀看板載的訊號指示燈 (Signal LED)。

3. 旋轉藍色可變電阻，調整至 LED 剛好熄滅；當有打火機氣體或煙霧靠近時，LED 亮起即完成門檻設定。

三、 🛒 準備好你的硬體工具了嗎？

在開始進行電路接線與程式編寫前，建議備齊 ESP32 開發板與 MQ-2 氣體感測模組，確保居家安全物聯網專題流暢：

👉 推薦選購： 歡迎直接購買米羅為您搭配好的 ESP32 物聯網應用學習套件，新手零基礎也能輕鬆上手！

四、 實驗所需材料與電路接線圖 (Hardware Setup)

本專題結合 ESP32 開發板、MQ-2 模組 與 蜂鳴器 (Buzzer)，打造智慧氣體防護系統。

⚠️ 注意事項：

• MQ-2 加熱絲功率較大，建議將 MQ-2 的 VCC 連接至 ESP32 的 5V (VIN) 供電，以確保加熱穩定。

• ESP32 的 ADC 腳位（如 GPIO 34、35、36、39）僅支援 0~3.3V 電壓輸入。好在 MQ-2 的 AO 輸出電平最高約為 3.3V ~ 4V 左右，為安全起見，建議透過 AO 串接一個 10k 分壓電阻或直接接至 ADC1 腳位讀取。

🛒 準備材料

• ESP32 開發板 x 1

• MQ-2 煙霧氣體感測器模組 x 1

• 有源蜂鳴器 (Buzzer) x 1

• LED 發光二極體 + 220Ω 電阻 x 1

• USB 傳輸線 x 1

• 杜邦線 若干

⚡ 腳位對接說明 (Pin Mapping)

五、 程式碼實作範例

🔹 程式範例一：使用 DO 數位門檻警報 (Digital Threshold Alarm)

本範例透過 ESP32 讀取 MQ-2 的 DO 數位腳位。當偵測到氣體超標時，立即觸發 GPIO 2 發光並驅動蜂鳴器警報。

const int MQ2_DO_PIN = 4;   // MQ-2 DO 連接至 ESP32 GPIO 4
const int BUZZER_PIN = 23;  // 蜂鳴器連接至 ESP32 GPIO 23
const int LED_PIN = 2;      // 警報 LED 連接至 ESP32 GPIO 2

void setup() {
  pinMode(MQ2_DO_PIN, INPUT);
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("ESP32 MQ-2 數位門檻防護警報系統初始化...");
}

void loop() {
  int sensorState = digitalRead(MQ2_DO_PIN);

  if (sensorState == LOW) { // MQ-2 觸發時 DO 輸出 LOW
    Serial.println("【警告】ESP32 偵測到煙霧/易燃氣體濃度過高！");
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    digitalWrite(BUZZER_PIN, HIGH); // 觸發蜂鳴器
  } else {
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    digitalWrite(BUZZER_PIN, LOW);  // 恢復正常
  }
  
  delay(200);
}

🔹 程式範例二：使用 AO 類比讀取與動態門檻警報 (ESP32 12-bit ADC & Level Monitoring)

本範例利用 ESP32 的 12 位元 ADC（範圍 0 ~ 4095）讀取 MQ-2 的 AO 類比數值，在序列埠監視器輸出即時濃度，並在數值超過設定門檻時啟動聲光警報。

const int MQ2_AO_PIN = 34;   // MQ-2 AO 連接至 ESP32 GPIO 34 (ADC1)
const int BUZZER_PIN = 23;   // 蜂鳴器連接至 ESP32 GPIO 23
const int LED_PIN = 2;       // 警報 LED 連接至 ESP32 GPIO 2

// ESP32 ADC 解析度為 12-bit (0 ~ 4095)，設定氣體觸發門檻
const int GAS_THRESHOLD = 1500; 

void setup() {
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  
  // ESP32 ADC 設定（可選：設定衰減以擴大輸入電壓範圍）
  analogSetAttenuation(ADC_11db); 

  Serial.begin(115200);
  Serial.println("ESP32 MQ-2 類比氣體濃度監測系統啟動...");
}

void loop() {
  int analogVal = analogRead(MQ2_AO_PIN);

  Serial.print("ESP32 讀取氣體濃度類比值 (AO): ");
  Serial.println(analogVal);

  if (analogVal > GAS_THRESHOLD) {
    Serial.println("⚠️ 警告：氣體濃度超越安全臨界值！");
    
    // 間歇性警報聲光效果
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    digitalWrite(BUZZER_PIN, HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    digitalWrite(BUZZER_PIN, LOW);
    delay(100);
  } else {
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    digitalWrite(BUZZER_PIN, LOW);
    delay(500);
  }
}

六、 常見問題與除錯 (FAQ)

Q1：MQ-2 剛接上 ESP32 時發熱是正常的嗎？

• 解答： 是正常的。MQ-2 內部有加熱絲需持續發熱才能使半導體氣敏材料發揮效用。若發燙至燙傷或冒煙，請立即檢查 5V 與 GND 是否接反。

Q2：在乾淨空氣中，ESP32 讀到的類比數值 (AO) 偏高或浮動？

• 解答： MQ-2 首次啟用或久未使用時，表面會吸附殘餘雜質。請讓 ESP32 保持通電、持續預熱 12~24 小時，讓加熱絲完全清除雜質，數值就會下降並穩定。

Q3：ESP32 的 ADC 讀取數值不準確或碰到 4095 頂天？

• 解答： 請確認 AO 腳位是接在 ESP32 的 ADC1 專屬腳位（例如 GPIO 34、35、36、39），並在程式碼中加上 analogSetAttenuation(ADC_11db); 以支援 0 ~ 3.3V 的輸入電壓範圍。

🔗 延伸閱讀與推薦課程

👉 上一篇回顧：第三十六篇：專題ESP32氣象站＋電子時鐘 OpenWeather 天氣預報搭配 ILI9341顯示螢幕

📘 總索引：ESP32 新手零基礎入門到 AI 人工智慧與 IoT 物聯網專題實作索引