El mundo de los sensores de gases se ha expandido enormemente en los Ćŗltimos aƱos, especialmente por la creciente preocupaciĆ³n por la calidad del aire y la salud en entornos interiores. Uno de los sensores que mĆ”s interĆ©s ha generado en la comunidad maker, educativa y profesional es el MH-Z19B. Su reputaciĆ³n se debe a su capacidad para medir con precisiĆ³n el diĆ³xido de carbono (CO2), su integraciĆ³n sencilla con plataformas como Arduino y ESP8266/ESP32, y un precio mĆ”s accesible en comparaciĆ³n con alternativas profesionales. Si te preguntas quĆ© es el MH-Z19B, cĆ³mo funciona, quĆ© lo hace tan especial y cĆ³mo puedes usarlo en tus proyectos, has llegado al lugar indicado.
En este artĆculo te adentrarĆ”s en todos los detalles del sensor MH-Z19B, desde sus principios de funcionamiento y especificaciones tĆ©cnicas, hasta las mejores prĆ”cticas de uso, calibraciĆ³n y aplicaciones reales. Todo ello presentado con un enfoque comprensible, accesible y Ćŗtil para quienes quieren ir mĆ”s allĆ” de las hojas tĆ©cnicas y experimentar con la mediciĆ³n de CO2 en distintos escenarios.
ĀæQuĆ© es el sensor MH-Z19B?
El MH-Z19B es un sensor de gas especializado en la mediciĆ³n de CO2 ambiental. Su diseƱo compacto, bajo coste y facilidad de uso lo han convertido en una de las opciones mĆ”s populares tanto para entusiastas de la tecnologĆa como profesionales y educadores. Fabricado por la compaƱĆa china Winsen, este sensor utiliza el principio de infrarrojo no dispersivo (NDIR) para cuantificar la concentraciĆ³n de diĆ³xido de carbono en el aire, evitando interferencias con otros gases y asegurando una mayor precisiĆ³n que los sensores electroquĆmicos o de Ć³xidos metĆ”licos.
El principio NDIR se basa en que el CO2 absorbe la luz infrarroja a determinada longitud de onda. Dentro del sensor hay una pequeƱa cĆ”mara donde se hace pasar este haz de luz a travĆ©s de una muestra del aire. El detector mide la atenuaciĆ³n producida por la presencia de CO2, permitiendo calcular la cantidad presente en partes por millĆ³n (ppm). Gracias a esta tecnologĆa, el MH-Z19B ofrece una baja sensibilidad cruzada (es decir, apenas le afectan otros gases como el oxĆgeno), larga vida Ćŗtil y buena fiabilidad.
CaracterĆsticas tĆ©cnicas y variantes del MH-Z19B
El MH-Z19B destaca, ante todo, por su versatilidad y facilidad de integraciĆ³n. No sĆ³lo estĆ” pensado para usuarios avanzados: es habitual ver cĆ³mo aparece en proyectos educativos, instalaciones domĆ³ticas, estaciones meteorolĆ³gicas caseras o incluso sistemas de monitorizaciĆ³n ambiental en colegios y oficinas. Veamos con detalle sus especificaciones principales:
Corriente media<60 mA
| CaracterĆstica | Valor |
|---|---|
| Tipo de sensor | NDIR (Infrarrojo no dispersivo) |
| Gas detectado | DiĆ³xido de carbono (CO2) |
| Rangos de mediciĆ³n | 0ā2000 ppm, 0ā5000 ppm, 0ā10000 ppm (segĆŗn versiĆ³n) |
| PrecisiĆ³n | Ā±50 ppm + 3% de la lectura |
| Voltaje de operaciĆ³n | 4.5ā5.5 V DC |
| Corriente mƔxima | 150 mA |
| Salida de seƱal | UART (Serie), PWM, AnalĆ³gica |
| Nivel de interfaz | 3.3 V (compatible 5 V) |
| Tiempo de precalentamiento | 3 minutos |
| Tiempo de respuesta | <120 s (T90) |
| Temperatura de funcionamiento | 0ā50Ā°C |
| Humedad relativa | 0ā90% RH (sin condensaciĆ³n) |
| Dimensiones | 33 x 20 x 9 mm |
| Peso | 5 gramos |
| Vida Ćŗtil | MĆ”s de 5 aƱos |
El MH-Z19B comparte familia con otros modelos como el MH-Z19C y MH-Z19D. Cada uno de ellos presenta ligeras diferencias, sobre todo en precisiĆ³n y tolerancia de voltaje de alimentaciĆ³n. De hecho, el MH-Z19C requiere un rango de alimentaciĆ³n muy estrecho (4.9 a 5.1 V), lo que puede complicar su uso sin una fuente bien estabilizada. Por otro lado, el MH-Z19D es mĆ”s reciente y todavĆa estĆ” pendiente de anĆ”lisis a fondo por la comunidad.
CaracterĆsticas adicionales del sensor
- Baja sensibilidad cruzada: no le afecta la presencia de oxĆgeno ni otros gases comunes, lo que incrementa la fiabilidad de las mediciones.
- CĆ”mara de gas chapada en oro: esto le proporciona resistencia a la corrosiĆ³n y alarga su vida Ćŗtil.
- CompensaciĆ³n interna de temperatura: aunque el sensor incluye un termistor interno para ajustar sus medidas, la temperatura reportada no estĆ” pensada para su uso externo.
- Salida mĆŗltiple: puedes elegir entre UART, PWM y salida analĆ³gica para extraer la informaciĆ³n dependiendo de tus necesidades.
- Filtro de agua integrado: evita daƱos o contaminaciones por humedad.
- AutocalibraciĆ³n ABC: ajusta automĆ”ticamente el nivel base de CO2 si el sensor se expone a aire limpio durante al menos 20 minutos en un periodo de 24 horas, garantizando lecturas precisas en el tiempo.
Diferentes versiones del MH-Z19 y sus particularidades
La lĆnea MH-Z19 cuenta con varias iteraciones que pueden encontrarse en el mercado. El modelo MH-Z19B es el mĆ”s extendido y suele reconocerse como la opciĆ³n mejor equilibrada entre precio, precisiĆ³n y facilidad de integraciĆ³n. No obstante, existen otras variantes con diferencias importantes a tener en cuenta:
- MH-Z19 (original): versiones de 2000 y 5000 ppm, precisiĆ³n de Ā±50 ppm + 5% de la lectura. Algo anticuado pero aĆŗn funcional.
- MH-Z19B: versiones de 2000, 5000 y 10000 ppm, precisiĆ³n mejorada de Ā±50 ppm + 3%. Es la versiĆ³n mejorada y mĆ”s recomendable para uso general.
- MH-Z19C: mismo rango de 2000, 5000 o 10000 ppm, precisiĆ³n de Ā±50 ppm + 5% y exigiendo alimentaciĆ³n muy precisa (4.9-5.1V). Esta limitaciĆ³n lo hace menos recomendable para la mayorĆa de usuarios.
- MH-Z19D: la novedad mĆ”s reciente, con un comportamiento muy similar al C, aunque todavĆa estĆ” siendo estudiado por los entusiastas y carece de documentaciĆ³n extensa en inglĆ©s.
Una cuestiĆ³n crucial es la proliferaciĆ³n de sensores falsos en el mercado, especialmente en plataformas de importaciĆ³n. Suele advertirse que los sensores MH-Z19B con la PCB negra, en vez de la tradicional verde o azul, pueden ser versiones no oficiales o clones, con prestaciones inciertas. Para evitar problemas de fiabilidad conviene adquirir el sensor en distribuidores conocidos.
CĆ³mo funciona el MH-Z19B: principio NDIR
El corazĆ³n del sensor es su tecnologĆa NDIR, ampliamente utilizada en sensores profesionales. El funcionamiento del MH-Z19B puede resumirse en varios pasos clave:
- Se introduce una muestra de aire en la cƔmara interna del sensor, que contiene una fuente de luz infrarroja y un detector.
- La luz infrarroja atravesarĆ” la cĆ”mara, pero parte de esa luz serĆ” absorbida por las molĆ©culas de CO2 segĆŗn su concentraciĆ³n.
- El detector mide cuƔnta luz llega tras el paso por el aire de muestra, y calcula la cantidad de CO2 presente.
- El sensor proporciona el valor de CO2 en partes por millĆ³n (ppm).
Gracias a este mĆ©todo indirecto, la medida es muy poco sensible a la presencia de humedad, temperatura o gases distintos al CO2, siempre que se respeten los lĆmites de funcionamiento marcados en el datasheet.
Salidas de datos disponibles en el MH-Z19B
Una de las mĆŗltiples ventajas del MH-Z19B es su flexibilidad a la hora de obtener datos. Puedes escoger entre tres principios de salida, segĆŗn prefieras facilidad, precisiĆ³n o integraciĆ³n en tu sistema:
- UART (Serie TTL a 3.3V/5V): es la opciĆ³n mĆ”s sencilla pues el sensor envĆa directamente el valor en ppm. SĆ³lo se necesita una velocidad de 9600 baudios y puedes conectarlo fĆ”cilmente a un microcontrolador. Para ampliar tus conocimientos, tambiĆ©n puedes consultar nuestra guĆa sobre sensores de calidad ambiental y aprender a integrar diferentes sensores en tus proyectos.
- PWM: el sensor genera una seƱal modulada en pulsos, cuyo ciclo Ćŗtil refleja la concentraciĆ³n de CO2. Es ideal si necesitas una salida directa sin complicaciones y quieres aprovechar la lectura de pulsos en tu microcontrolador.
- Salida AnalĆ³gica: menos habitual pero permite leer una seƱal proporcional a la concentraciĆ³n de CO2. Puede requerir calibraciĆ³n adicional y no es la opciĆ³n preferida por la mayorĆa de usuarios.
Cada uno de estos mĆ©todos aporta sus ventajas. Para Arduino o ESP, la salida por UART es, con diferencia, la mĆ”s prĆ”ctica y precisa, ya que no precisa cĆ”lculos adicionales y la interpretaciĆ³n del dato es directa.
CalibraciĆ³n del MH-Z19B: asegurando la exactitud
La exactitud de cualquier sensor puede variar con el tiempo debido a factores ambientales y el propio envejecimiento del componente. El MH-Z19B incorpora dos mĆ©todos de calibraciĆ³n para garantizar que las lecturas permanezcan fiables:
CalibraciĆ³n manual (Zero Point Calibration)
Si quieres asegurarte de que tu sensor estĆ” bien ajustado, puedes realizar una calibraciĆ³n manual. Esto implica exponer el sensor a aire bien ventilado, idealmente en exteriores, donde la concentraciĆ³n de CO2 es de unos 400 ppm. Tras al menos 20 minutos de funcionamiento estable, una simple orden vĆa hardware (unir los pines HD y GND durante 7 segundos) o comando por software, marca ese punto como referencia cero para el sensor. Hay que tener en cuenta que esta calibraciĆ³n es fundamental tras el transporte o si se han alterado las condiciones ambientales del entorno donde se instala el sensor.
CalibraciĆ³n automĆ”tica ABC (Automatic Baseline Correction)
El MH-Z19B incorpora un algoritmo de autocalibraciĆ³n que, cada 24 horas, detecta el valor mĆ”s bajo de CO2 y lo usa para ajustar su referencia. Esto es muy cĆ³modo en entornos habitados donde periĆ³dicamente hay renovaciĆ³n de aire fresco. Es imprescindible que el sensor tenga acceso a aire limpio al menos 20 minutos cada 24 horas; de lo contrario, la correcciĆ³n podrĆa resultar inexacta. Si instalas el sensor en espacios cerrados y poco ventilados (como invernaderos) es mejor desactivar este modo y recurrir a calibraciones manuales periĆ³dicas.
Por Ćŗltimo, existe un mĆ©todo para calibrar el punto alto o Span Point, pero no suele estar recomendado a usuarios domĆ©sticos, ya que requiere una atmĆ³sfera estable con una concentraciĆ³n de CO2 conocida y controlada (por ejemplo, 2000 ppm) y equipos especĆficos de laboratorio.
Aplicaciones y ejemplos de uso del MH-Z19B
La versatilidad del MH-Z19B es tal que su aplicaciĆ³n se extiende mucho mĆ”s allĆ” de los tĆpicos medidores de calidad de aire caseros. A continuaciĆ³n, algunos de los entornos y casos de uso mĆ”s populares:
- Sistemas HVAC y aire acondicionado: monitoriza la concentraciĆ³n de CO2 para optimizar la renovaciĆ³n del aire en viviendas, oficinas y aulas.
- DomĆ³tica y hogares inteligentes: integra el sensor en plataformas como Home Assistant o similares para controlar ventiladores y purificadores de aire en funciĆ³n de los niveles detectados.
- MonitorizaciĆ³n educativa: numerosos centros educativos han implementado sensores MH-Z19B para garantizar una ventilaciĆ³n adecuada en las aulas, especialmente tras la pandemia de COVID-19.
- Invernaderos y agricultura de precisiĆ³n: controlar los niveles de CO2 en invernaderos permite optimizar el crecimiento de las plantas.
- Purificadores y sistemas de calidad del aire: algunos purificadores comerciales integran sensores NDIR para operar segĆŗn las necesidades reales del ambiente.
- Proyectos DIY (hazlo tĆŗ mismo): es habitual encontrar tutoriales para montar semĆ”foros de CO2 que alertan mediante leds o avisos acĆŗsticos cuando la concentraciĆ³n supera ciertos umbrales.
El sensor MH-Z19B tambiĆ©n puede encontrarse integrado en sistemas de vigilancia medioambiental, medidores portĆ”tiles, estaciones meteorolĆ³gicas caseras y equipos de laboratorio de bajo presupuesto.
CĆ³mo conectar el MH-Z19B a microcontroladores
La conexiĆ³n elĆ©ctrica del MH-Z19B destaca por su sencillez. Dispone de pines claramente marcados en la serigrafĆa del sensor, y la configuraciĆ³n bĆ”sica requiere sĆ³lo cuatro conexiones (alimentaciĆ³n y datos). Este es un ejemplo de cĆ³mo se asociarĆan los pines para un Arduino MEGA:
| Arduino MEGA | MH-Z19B |
|---|---|
| 19 (RX1) | TX |
| 18 (TX1) | RX |
| GND | GND |
| 5V | Vin |
En otros modelos de placa o microcontrolador puede ser necesario emplear conversores de nivel lĆ³gico, aunque el MH-Z19B es compatible con 3.3V y 5V en su entrada de datos. Como buena prĆ”ctica, revisa siempre el esquema de pines de tu sensor especĆfico, ya que pueden presentarse pequeƱas variaciones segĆŗn el lote o fabricante.
Lectura y procesamiento de datos del MH-Z19B
Obtener datos Ćŗtiles del MH-Z19B es tan sencillo como conectar la salida UART a la placa de desarrollo y leer los datos transmitidos. La comunicaciĆ³n se realiza a 9600 baudios, con 8 bits de datos, 1 bit de stop y sin paridad. Puedes usar una librerĆa especĆfica para simplificar el trabajo con Arduino, por ejemplo MHZ19.h, o enviar los comandos manualmente segĆŗn la hoja de datos del fabricante.
Ejemplo bƔsico de uso en un programa Arduino:
#include <MHZ19.h>
MHZ19 mhz(&Serial1); // Usando Serial1 para la comunicaciĆ³n con el sensor
void setup() {
Serial.begin(115200);
Serial1.begin(9600);
}
void loop() {
MHZ19_RESULT response = mhz.retrieveData();
if (response == MHZ19_RESULT_OK) {
Serial.print("CO2: ");
Serial.println(mhz.getCO2());
}
delay(2000);
}
El resultado serĆ” la concentraciĆ³n de CO2 en ppm. Es igualmente posible acceder a la temperatura interna del sensor, aunque, como se ha mencionado anteriormente, este dato estĆ” orientado a la compensaciĆ³n interna y no debe emplearse como referencia de temperatura ambiental.
Modo PWM y cƔlculo manual de CO2
Si prefieres usar la salida PWM, la interpretaciĆ³n de la seƱal exige un pequeƱo cĆ”lculo para convertir la duraciĆ³n de los pulsos en la correspondiente concentraciĆ³n de CO2. La ecuaciĆ³n tĆpica proporcionada para el rango de 2000 ppm es:
CO2(ppm) = 2000 Ā· (T_H ā 2ms) / (T_H + T_L ā 4ms)
donde T_H es el tiempo en milisegundos del ciclo alto (HIGH), y T_L el tiempo en bajo (LOW). Para el rango 5000 ppm, simplemente sustituye el 2000 por 5000.
Comandos y funcionamiento avanzado
Para quienes desean exprimir todas las funciones del sensor, el MH-Z19B responde a distintos comandos de control vĆa UART. Algunos de los mĆ”s relevantes:
- Lectura de concentraciĆ³n de CO2: comando 0x86
- CalibraciĆ³n del punto cero: comando 0x87
- CalibraciĆ³n del punto SPAN: comando 0x88
- Activar/desactivar autocalibraciĆ³n: comando 0x79
- Consulta de rango de medida: comando 0x99
Las respuestas del sensor siempre incluyen un cĆ³digo CRC para verificaciĆ³n, lo que aumenta la seguridad ante errores de transmisiĆ³n.
Recomendaciones de uso, mantenimiento y precauciones
La operativa del MH-Z19B es bastante robusta, pero hay ciertas recomendaciones clave para prolongar su vida Ćŗtil y asegurar la calidad de las mediciones:
- Evita tocar los pines directamente para minimizar riesgos de electricidad estƔtica.
- No apliques presiĆ³n sobre la carcasa mientras soldas: el cuerpo no es sĆ³lo un envoltorio, sino parte activa del sensor.
- Evita temperaturas extremas y exposiciĆ³n directa al sol en instalaciones permanentes.
- MantĆ©n ventilada la zona de instalaciĆ³n, especialmente la ventana de difusiĆ³n del sensor.
- Evita la acumulaciĆ³n de polvo durante periodos prolongados de uso.
- Revisa el voltaje de alimentaciĆ³n: la fuente debe estar bien estabilizada y suministrar al menos 150 mA para evitar lecturas errĆ³neas o fallos de funcionamiento.
- No uses soldadura por ola o inmersiĆ³n: limita el tiempo de soldadura a 3 segundos por pin y deja enfriar entre conexiĆ³n y conexiĆ³n.
- Realiza calibraciones periĆ³dicas, especialmente si el sensor se traslada, sufre cambios bruscos de temperatura o se instala en lugares poco ventilados.
Todas estas medidas alargarƔn la vida del sensor y garantizarƔn unas mediciones mƔs consistentes y fiables.
Modelos semejantes y sensores alternativos
Si bien el MH-Z19B es uno de los favoritos por su equilibrio calidad-precio, existen otros modelos y alternativas con prestaciones similares o complementarias. Uno de los sensores que podrĆa considerarse en este contexto es el MH-Z1311A, tambiĆ©n de Winsen, que presume de un consumo energĆ©tico muy bajo y es apto para proyectos alimentados por baterĆa. Por otro lado, el MG811 y la familia MQ (como MQ-135) han sido populares histĆ³ricamente, si bien sus lecturas pueden estar mĆ”s afectadas por la humedad, temperatura o gases diversos y requieren mĆ”s calibraciĆ³n y ajustes para obtener resultados fiables. En aplicaciones donde la precisiĆ³n real de CO2 es crĆtica, el MH-Z19B suele situarse por encima de estos modelos en cuanto a facilidad y exactitud.
Notas sobre sensores falsos y calidad de las mediciones
Uno de los retos actuales es la proliferaciĆ³n de sensores MH-Z19B de origen dudoso. La pista mĆ”s evidente suele ser el color de la placa (negra en vez de verde o azul) y la ausencia de documentaciĆ³n o etiquetas originales. Estos sensores pueden parecer funcionales, pero sus mediciones pueden ser poco fiables y su durabilidad sustancialmente menor. Es recomendable adquirir el sensor a distribuidores reputados y evitar gangas excesivas en plataformas no verificadas.
Mitos y aspectos poco conocidos del MH-Z19B
No todo en este tipo de sensores es oro, y conviene aclarar algunos puntos que suelen generar dudas:
- El sensor de temperatura integrado no es fiable para mediciĆ³n ambiental: su funciĆ³n es exclusivamente interna, para ajustar la lectura de CO2. No lo uses como termĆ³metro.
- El valor āUā reportado por algunos comandos es un parĆ”metro interno: no estĆ” documentado y no aporta informaciĆ³n Ćŗtil al usuario.
- No todas las variantes de rango son fĆsicamente diferentes: es posible, mediante comandos por software, cambiar el rango mĆ”ximo de detecciĆ³n del sensor, aunque la precisiĆ³n Ć³ptima se garantiza hasta 2000 ppm.
- La calidad de la alimentaciĆ³n elĆ©ctrica es crucial: en sensores como el MH-Z19C, la menor desviaciĆ³n fuera del rango de 4.9ā5.1V puede invalidar las lecturas, por lo que es fundamental un buen regulador o fuente de precisiĆ³n.
Fuentes de informaciĆ³n y recursos adicionales
El universo de documentaciĆ³n sobre el MH-Z19B es amplio. AdemĆ”s de los datasheets oficiales que puedes consultar en la web del fabricante Winsen, existen numerosos blogs, foros y repositorios en GitHub con ejemplos y librerĆas para distintos microcontroladores. Entre las fuentes mĆ”s completas destacan:
- Datasheets de fabricante: para obtener las instrucciones, comandos hexadecimales y detalles tƩcnicos mƔs precisos.
- Blogs tĆ©cnicos y foros: espEasy, Prometec, Emariete, entre otros, ofrecen tutoriales, comparativas y resoluciĆ³n de dudas en castellano.
- GitHub: para encontrar cĆ³digo fuente actualizado y librerĆas de manejo del MH-Z19B.
AdemƔs, hay grupos de usuarios activos en comunidades de makers, donde es posible compartir experiencias, trucos y problemas recurrentes.