Os sensores da linha MQ, desenvolvidos pela Hanwei Electronics, são amplamente utilizados em sistemas embarcados para a detecção de gases perigosos no ar. Entre os gases mais comuns monitorados por essa linha destacam-se o monóxido de carbono (CO), metano (CH₄), butano (C₄H₁₀), propano (C₃H₈), álcool (C₂H₆O), fumaça, amônia (NH₃), dióxido de carbono (CO₂), dióxido de enxofre (SO₂) e compostos orgânicos voláteis (VOCs). Esses gases, mesmo em pequenas concentrações, representam riscos à saúde humana e podem contribuir significativamente para a degradação ambiental.
O monóxido de carbono (CO), por exemplo, é um gás incolor, inodoro e extremamente tóxico. Ele se liga à hemoglobina com afinidade 200 vezes maior que o oxigênio, reduzindo drasticamente a capacidade do sangue de transportar oxigênio. Exposições acima de 50 ppm (partes por milhão) já podem causar sintomas como tontura, náusea e confusão mental. Concentrações superiores a 400 ppm podem ser fatais em menos de uma hora. Já o metano e outros hidrocarbonetos inflamáveis não são tóxicos em si, mas representam alto risco de explosão e incêndio em ambientes fechados, sendo perigosos principalmente em cozinhas, indústrias químicas e oficinas.
O álcool e os compostos orgânicos voláteis (VOCs) — detectados por sensores como o MQ-3 e o MQ-135 — são responsáveis por diversos efeitos irritantes e neurotóxicos. Muitos VOCs são classificados como carcinogênicos pela OMS. A amônia (NH₃), comumente detectada pelo MQ-135, pode causar queimaduras químicas nas vias respiratórias e, em altas concentrações, levar a edema pulmonar. O dióxido de enxofre (SO₂), também monitorado pelo MQ-135, é um poluente atmosférico associado à chuva ácida e agravos respiratórios, especialmente em populações vulneráveis como crianças e idosos.
Do ponto de vista ambiental, esses gases contribuem para a poluição do ar, formação de ozônio troposférico, efeito estufa e alterações na acidez do solo e da água. Sistemas embarcados de monitoramento com sensores MQ integrados ao ESP32 são cada vez mais aplicados em soluções inteligentes para detecção precoce de vazamentos, controle de qualidade do ar em ambientes internos, automação residencial e estações ambientais móveis — inclusive em wearables para trabalhadores de áreas industriais.
Sensor MQ-2: Detecção de Fumaça, Gás Liquefeito de Petróleo e Gases Inflamáveis
O sensor MQ-2 é projetado para detectar a presença de fumaça e gases inflamáveis, incluindo Gás Liquefeito de Petróleo (GLP), propano, metano, hidrogênio e vapores de álcool. É um dos sensores mais utilizados em projetos de segurança e automação devido à sua alta sensibilidade e baixo custo. Seu princípio de funcionamento é baseado na variação da resistência de um material semicondutor de óxido de estanho (SnO₂), cuja condutividade aumenta na presença de gases redutores.
A faixa típica de detecção do MQ-2 varia entre 200 ppm e 10.000 ppm, dependendo do gás. Ele possui tempo de resposta rápido, geralmente inferior a 10 segundos para gases como propano ou hidrogênio, o que o torna adequado para alarmes de detecção precoce. A tensão de operação recomendada está entre 5V e 6V, com consumo de corrente na faixa de 150 mA durante o aquecimento. A temperatura ideal de operação varia de -20 °C a 50 °C, o que o torna viável para a maioria das aplicações internas, desde residências até pequenos ambientes industriais.
Entre as aplicações típicas do MQ-2 estão sistemas de alarme contra incêndio, detectores de vazamento de GLP em cozinhas, detectores de fumaça para residências e escritórios, e estações ambientais móveis de baixo custo. Ele também é comum em projetos educacionais e prototipagem rápida com plataformas como Arduino e ESP32. Na integração com o ESP32 usando o ESP-IDF v5.5, a leitura analógica pode ser feita diretamente com o ADC interno, enquanto o pino digital do módulo (se presente) pode ser usado para limiares programáveis via comparador interno.
É importante observar que o MQ-2 possui sensibilidade cruzada — ou seja, responde a múltiplos gases com diferentes intensidades — o que exige uma calibração específica para o tipo de gás predominante na aplicação. A precisão da medição depende de fatores como tempo de aquecimento (pré-aquecimento de 24h é recomendado em novos sensores), controle da umidade ambiente e curva de calibração definida experimentalmente. Em ambientes com mistura de gases, a leitura deve ser interpretada com cautela, e recomenda-se o uso de mais de um tipo de sensor para discriminação dos compostos.
Sensor MQ-3: Detecção de Álcool, Etanol e Vapores Orgânicos
O sensor MQ-3 é especializado na detecção de vapores alcoólicos, especialmente etanol, e em menor escala metanol e isopropanol. Sua principal aplicação é em sistemas de detecção de embriaguez (bafômetros), mas também é utilizado em dispositivos de monitoramento ambiental e controle industrial de emissão de vapores inflamáveis. A célula sensora também é baseada em SnO₂, que reage com gases redutores alterando sua resistência elétrica.
A faixa típica de detecção do MQ-3 para etanol está entre 25 ppm e 500 ppm, com boa linearidade dentro desse intervalo. O tempo de resposta é da ordem de 10 a 30 segundos, e o tempo de recuperação é semelhante, variando conforme a ventilação do ambiente. Opera com tensão de 5V e consumo médio de 150 mA, mantendo um aquecedor interno ativo para garantir a sensibilidade do elemento sensor. A temperatura de operação ideal está entre -10 °C e 50 °C, o que o torna apropriado para ambientes internos e dispositivos portáteis.
Aplicações práticas incluem bafômetros pessoais ou profissionais, dispositivos de segurança automotiva, sistemas de automação residencial que inibem o funcionamento de máquinas ou abertura de portas em presença de vapores alcoólicos, e monitores ambientais em bares, hospitais ou instalações industriais. Em wearables ou sistemas embarcados com ESP32, a integração pode ser feita por meio da leitura do canal ADC, com compensações específicas programadas via software para filtrar ruído e interferências de gases semelhantes.
Uma vantagem importante do MQ-3 em relação a sensores genéricos de fumaça é sua alta seletividade ao etanol, especialmente quando calibrado com precisão. No entanto, o sensor também apresenta sensibilidade cruzada a alguns compostos orgânicos voláteis, como benzeno e tolueno, embora em menor grau. Portanto, recomenda-se o uso de técnicas de filtragem digital e calibração periódica com padrões conhecidos. O tempo de estabilização após energização inicial é de cerca de 24 horas, sendo necessário esse cuidado antes de obter leituras confiáveis.
Sensor MQ-6: Detecção de Gás Liquefeito de Petróleo, Propano e Butano
O sensor MQ-6 é otimizado para a detecção de gases inflamáveis leves, em especial o Gás Liquefeito de Petróleo (GLP), composto majoritariamente por propano (C₃H₈) e butano (C₄H₁₀). Ele é amplamente utilizado em sistemas de segurança para detecção de vazamentos, especialmente em ambientes domésticos como cozinhas, e em aplicações industriais relacionadas ao armazenamento e manuseio de combustíveis. Assim como os demais sensores da linha, o MQ-6 opera com base na variação de condutividade de um semicondutor de óxido de estanho aquecido, cuja resistência muda conforme a concentração de gases redutores.
A faixa típica de detecção do MQ-6 varia de 300 ppm a 10.000 ppm, cobrindo com eficiência concentrações críticas de GLP que já representam risco de explosão. O tempo de resposta é rápido, geralmente inferior a 10 segundos, com tempo de recuperação semelhante. O sensor opera com tensão de 5V e corrente em torno de 150 mA, com o elemento de aquecimento exigindo atenção especial ao projeto de alimentação. Sua faixa de temperatura ideal de operação está entre -10 °C e 50 °C.
O MQ-6 é empregado em detectores de vazamento para gás de cozinha, sistemas de alarme doméstico, projetos de segurança embarcada em veículos a gás e estações ambientais fixas. Pode ser integrado facilmente a um microcontrolador ESP32 com leitura analógica via ADC, utilizando os periféricos do ESP-IDF v5.5. Uma prática comum é combinar a leitura do sensor com um atuador (como um relé ou sirene) para acionamento em caso de concentração crítica.
Apesar de sua boa sensibilidade ao GLP, o MQ-6 pode apresentar respostas a outros hidrocarbonetos, como gasolina e solventes, sendo assim sujeito à sensibilidade cruzada. Por isso, a calibração com padrões conhecidos é fundamental. O tempo de pré-aquecimento recomendado é de pelo menos 24 horas, e após esse período o sensor deve ser calibrado com um resistor de carga adequado (geralmente entre 5 kΩ e 10 kΩ) para a curva de leitura desejada. Em ambientes com interferência de álcool ou vapores de limpeza, é recomendável implementar técnicas de filtragem digital e lógica de decisão com histerese.
Sensor MQ-9: Detecção de Monóxido de Carbono e Gases Combustíveis
O sensor MQ-9 é um modelo versátil da linha Hanwei, projetado para detectar tanto gases altamente tóxicos quanto inflamáveis — especialmente monóxido de carbono (CO), metano (CH₄) e GLP. Essa dualidade o torna particularmente adequado para aplicações em que há risco simultâneo de intoxicação e explosão, como cozinhas industriais, oficinas mecânicas, garagens e ambientes com motores a combustão interna. O MQ-9 se diferencia de sensores mais seletivos por empregar um ciclo térmico que alterna entre alta e baixa temperatura, o que favorece a detecção separada de CO e gases combustíveis.
A faixa típica de detecção de monóxido de carbono vai de 10 ppm até cerca de 1.000 ppm, enquanto para gases combustíveis como metano e GLP varia de 300 ppm a 10.000 ppm. O tempo de resposta é bastante rápido, inferior a 10 segundos para CO, com recuperação eficiente após ventilação do ambiente. O sensor opera com tensão de 5V, consumo médio em torno de 150 mA, e funciona adequadamente entre -10 °C e 50 °C. O elemento sensor também utiliza o semicondutor SnO₂, mas com um circuito interno que suporta o aquecimento cíclico para melhora da seletividade.
Entre as aplicações práticas do MQ-9 estão alarmes domésticos e industriais para detecção simultânea de CO e vazamento de gás, sistemas embarcados de segurança veicular, e estações fixas de monitoramento ambiental urbano. Sua integração ao ESP32 é direta via ADC, e sua leitura pode ser interpretada com mais precisão se o software realizar duas amostragens em ciclos diferentes: uma após aquecimento máximo (sensível a gases combustíveis), e outra após resfriamento (sensível a CO). Essa abordagem, conhecida como “ciclo duplo”, pode ser implementada via PWM no controle do pino de aquecimento, com lógica temporal no firmware.
No entanto, por se tratar de um sensor de leitura analógica e sensibilidade cruzada, o MQ-9 requer calibração cuidadosa e compensação por temperatura e umidade, principalmente em ambientes não controlados. Sua sensibilidade ao monóxido de carbono pode ser impactada por vapores de álcool e outros VOCs, o que torna o uso de filtros digitais e algoritmos de interpretação essencial para garantir a confiabilidade da detecção. Como nos demais sensores da série, recomenda-se um tempo de estabilização inicial de pelo menos 24 horas antes da calibração ou uso prático.
Sensor MQ-135: Monitoramento da Qualidade do Ar e Gases Tóxicos
O sensor MQ-135 é projetado para detectar uma ampla gama de gases tóxicos e poluentes atmosféricos, incluindo amônia (NH₃), dióxido de enxofre (SO₂), óxidos de nitrogênio (NOₓ), benzeno (C₆H₆), fumaça e vapores de compostos orgânicos voláteis (VOCs). Essa versatilidade o torna ideal para aplicações que exigem uma visão geral da qualidade do ar em ambientes internos e urbanos, como edifícios inteligentes, sistemas HVAC (aquecimento, ventilação e ar-condicionado) e estações ambientais. O MQ-135 é um dos sensores mais utilizados em projetos educacionais e prototipagem para análise de poluição.
Sua faixa de detecção depende do gás-alvo, mas geralmente cobre concentrações de 10 ppm até 1.000 ppm. Por exemplo, ele pode detectar benzeno a partir de 10 ppm e amônia a partir de 50 ppm. O tempo de resposta típico é de 10 a 30 segundos, com recuperação em tempo semelhante após a ventilação do ambiente. Opera a 5V com corrente de aquecimento em torno de 150 mA, exigindo cuidados no dimensionamento da fonte de alimentação e dissipação térmica. A faixa de temperatura ideal é de -10 °C a 50 °C, e o sensor apresenta sensibilidade significativa a variações de umidade relativa do ar.
Aplicações do MQ-135 incluem sistemas de alerta para ambientes poluídos, automação de purificadores de ar, estações meteorológicas de baixo custo e monitoramento contínuo da qualidade do ar em escolas, hospitais ou escritórios. No contexto de sistemas embarcados com ESP32, sua integração pode ser feita por meio de leitura ADC, com filtros digitais e compensações ambientais para melhorar a confiabilidade. É comum combiná-lo com sensores de temperatura e umidade (como o DHT22 ou BME280) para obter um índice de qualidade do ar (IAQ) mais robusto.
Devido à sua natureza não seletiva e alta sensibilidade cruzada, o MQ-135 não permite distinguir com precisão quais gases estão presentes sem uma análise de padrões ou uso combinado com sensores adicionais. Assim, para aplicações que exigem discriminação exata entre compostos, recomenda-se usar o MQ-135 em conjunto com sensores especializados (como MQ-3 ou MQ-9). A calibração é essencial, devendo ser feita com curvas experimentais para cada aplicação específica. Por fim, seu tempo de pré-aquecimento também é de pelo menos 24 horas, sendo esse cuidado fundamental antes da coleta de dados confiáveis.
Código Genérico para Leitura Unificada de Sensores MQ com ESP-IDF v5.5
Integrar sensores da linha MQ ao microcontrolador ESP32 utilizando o framework ESP-IDF v5.5 exige atenção à estrutura de ADC, fontes estáveis de alimentação e, principalmente, modularidade para manter o código escalável. O exemplo a seguir foi desenvolvido com foco em clareza e reutilização, e pode ser expandido para lidar com diferentes sensores MQ conectados a diferentes canais ADC.
Abaixo, a estrutura inicial define os tipos de sensores e os canais ADC correspondentes. Em seguida, é implementada a função obter_nivel_gas() que retorna o valor bruto da leitura (valor ADC linearizado, entre 0 e 4095), podendo ser convertida posteriormente em ppm com base nas curvas de calibração específicas:
// mq_proxy.h
#pragma once
#include "driver/adc.h"
typedef enum {
MQ2 = 0,
MQ3,
MQ6,
MQ9,
MQ135
} tipo_sensor_t;
void mq_proxy_init(void);
float obter_nivel_gas(tipo_sensor_t sensor);
// mq_proxy.c
#include "mq_proxy.h"
#include "esp_log.h"
static const char *TAG = "MQ_PROXY";
void mq_proxy_init(void) {
// Configuração inicial dos canais ADC
adc1_config_width(ADC_WIDTH_BIT_12);
adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_0, ADC_ATTEN_DB_11); // MQ2 - GPIO36
adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_3, ADC_ATTEN_DB_11); // MQ3 - GPIO39
adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_4, ADC_ATTEN_DB_11); // MQ6 - GPIO32
adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_5, ADC_ATTEN_DB_11); // MQ9 - GPIO33
adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_6, ADC_ATTEN_DB_11); // MQ135 - GPIO34
}
float obter_nivel_gas(tipo_sensor_t sensor) {
adc1_channel_t canal;
switch (sensor) {
case MQ2: canal = ADC1_CHANNEL_0; break;
case MQ3: canal = ADC1_CHANNEL_3; break;
case MQ6: canal = ADC1_CHANNEL_4; break;
case MQ9: canal = ADC1_CHANNEL_5; break;
case MQ135: canal = ADC1_CHANNEL_6; break;
default:
ESP_LOGE(TAG, "Sensor inválido!");
return -1;
}
int leitura_adc = adc1_get_raw(canal);
ESP_LOGI(TAG, "Sensor %d -> Leitura ADC: %d", sensor, leitura_adc);
// Retorno como valor normalizado entre 0.0 e 1.0 (opcional)
return (float)leitura_adc / 4095.0f;
}
Para estender o código a novos sensores, basta incluir um novo identificador no enum tipo_sensor_t, mapear um novo canal ADC e adicionar o respectivo case no switch. O código pode ser facilmente adaptado para usar ADC2 ou até o ADC contínuo com DMA, dependendo da precisão e taxa de amostragem necessárias. A função obter_nivel_gas() pode ser encapsulada com filtros digitais ou interpolação logarítmica para conversão em ppm com base na curva de Rs/Ro.
Esse modelo modular favorece projetos escaláveis e reusáveis, como estações móveis de monitoramento ambiental, sistemas de automação residencial multissensores ou aplicações industriais. Ele também pode ser usado em conjunto com displays OLED, servidores MQTT, ou BLE, promovendo integração com dashboards ou dispositivos móveis.
Considerações Finais e Recomendações de Uso
A integração dos sensores MQ com microcontroladores como o ESP32 oferece uma solução acessível, robusta e expansível para uma ampla gama de aplicações em segurança, automação e monitoramento ambiental. Com suas diversas variantes — como MQ-2 para fumaça e GLP, MQ-3 para álcool, MQ-6 para gás de cozinha, MQ-9 para CO e combustíveis, e MQ-135 para poluentes atmosféricos — é possível montar estações completas de análise da qualidade do ar com custo reduzido e rápida implementação.
Contudo, é fundamental compreender que os sensores MQ são sensores analógicos não calibrados, com forte dependência de temperatura, umidade e tempo de aquecimento. Portanto, projetos que exigem precisão absoluta devem considerar o uso de sensores com calibração digital de fábrica ou sistemas de compensação sofisticados. Ainda assim, os sensores MQ são extremamente úteis para detecção de tendências, alertas de presença e sistemas que atuam sobre faixas de concentração, como alarmes de segurança ou purificadores de ar.
Do ponto de vista de software, a estrutura modular apresentada com ESP-IDF permite escalar projetos com facilidade, integrar múltiplos sensores e encapsular lógica de leitura e filtragem. Com a adição de sensores ambientais auxiliares (como BME280 ou DHT22), é possível aplicar algoritmos de compensação para melhorar significativamente a confiabilidade dos dados. Técnicas como regressão logarítmica e curvas Rs/Ro baseadas em experimentação são recomendadas para quem deseja estimar ppm com mais precisão.
Como próximos passos, recomenda-se ao desenvolvedor embarcado explorar recursos como armazenamento local (NVS ou SPIFFS), comunicação via MQTT para envio remoto dos dados, e integração com servidores em nuvem ou dashboards locais (como Node-RED). Também é possível incluir aprendizado de máquina leve (TinyML) para classificação de gases com base em padrões de resposta cruzada entre sensores diferentes. Essas estratégias transformam sensores simples como os MQ em poderosas ferramentas de análise ambiental inteligente.
