アルコールセンサ（MQ-3）完全ガイド：ピン配列、Arduino接続、呼気アルコール検知の仕組み

飲酒運転は世界中で重大な犯罪とされており、血中アルコール濃度の測定は警察官の重要な業務です。本記事では、アルコールセンサ（MQ-3）を用いてアルコール濃度を検知し、Arduinoなどのマイコンでデバイスを構築する方法を詳しく解説します。

アルコールセンサ（MQ-3）とは

MQ-3センサは、エタノールガスの濃度を測定し、アナログ出力として結果を出力する電子デバイスです。MQシリーズの代表的なアルコールセンサで、酸化金属半導体（MOS）を採用し、5V DCで動作、25〜500 ppmのアルコール濃度を検知可能です。

MQ-3センサモジュールのピン配列

MQ-3センサ本体のピン説明

• Aピン：電源電圧に接続（2本とも同一）
• Bピン：1本はGND、もう1本は信号出力
• Hピン（ヒータ）：1本は電源（VCC）、もう1本はGND

※AピンとBピンは互換性があるため、入れ替えても動作します。

主な特徴・仕様

特長

1. 内部に2層のメッシュ構造を持ち、ヒータ部品を爆発から保護（アルコールは可燃性のため）
2. チューブラ検知素子に酸化アルミニウムセラミックと二酸化スズ（SnO₂）コーティングを採用、アルコールに高感度
3. 高アルコール感度、低コスト、低消費電力スタンバイモード搭載
4. 多くのマイコン（Arduino、ESP32、STM32等）と互換性あり

アルコール検知の原理

クリーンな空気中では、SnO₂半導体層が高温で加熱されると酸素吸着が起こり、酸素分子がSnO₂の電子を引き寄せます。これによりSnO₂表面下に電子欠乏層が形成され、高抵抗状態で電流が流れにくくなります。

一方、人の呼気中にアルコールが存在すると、吸着酸素の表面密度が低下し、ポテンシャル障壁が減少。電子が二酸化スズ内に押し出され、電流がセンサを流れるようになります。この電流変化を検知することでアルコール濃度を測定します。

濃度単位にはppm（parts-per-million）を使用。500 ppmとは、ガス100万分子中にアルコール分子が500個存在することを意味します。

主な用途

• 飲酒検知器（飲酒運転取締り）
• 産業用・家庭用エタノールガス警報器
• バックグラウンドセンシングデバイス

アナログ出力によるアルコール濃度測定（Arduino連携）

配線方法

センサのVCCをArduino 5Vに、GNDをGNDに、AO（アナログ出力）をArduinoのアナログピンA0に接続します。

キャリブレーション（校正）

センサ値をパーセントや濃度レベルに対応付ける作業です。飲酒前後の呼気をセンサに吹きかけたり、飲酒しない場合はイソプロピルアルコールやハンドサニタイザーの蒸気を当ててテストします。MQ-3はヒータ駆動型のため、正確な結果を得るには20秒以上ウォームアップが必要です。

完成プログラムの判定閾値例

• シラフ（Sober）：< 120
• 飲酒・基準値内（Legal limit）：120〜400
• 酔っ払い（Drunk）：> 400

※閾値はご自身のキャリブレーション結果に合わせて調整してください。

デジタル出力によるアルコール検知

内蔵ポテンショメータで閾値を設定し、それを超えるとステータスLEDが点灯して「High」出力になります。

1. 配線：VCC→5V、DO（デジタル出力）→Arduinoデジタルピン、GND共通。アナログ出力は未接続でOK。
2. キャリブレーション：ポテンショメータを回して閾値設定。アルコール蒸気を吹きかけ、LEDが点灯する位置で時計回りに調整、消灯位置で反時計回りに微調整。
3. Arduinoコード：

Arduinoで本格的なアルコール濃度計を作る（RS/R0法）

MQ-3はアルコール以外のガスも検知可能です。より正確な濃度測定には、クリーン空気中での基準抵抗値（R0）と、対象ガス存在時の抵抗値（RS）の比を用います。

1. RS/R0の算出

RS：特定濃度ガス存在時の抵抗値、R0：クリーン空気中の抵抗値

2. Arduinoスケッチ（基本版）

3. LCD表示付きブレーザースケッチ

まとめ

アルコールセンサ（MQ-3）のセットアップは難しくありません。本ガイドに従って仕組みを理解し、MQ-3のポテンシャルを最大限に引き出してください。長寿命化のため、腐食性ガス（アルカリ、シリコン蒸気）や凍結環境を避けて保管・使用してください。ご質問はお気軽にどうぞ。