|
盡管大多數二氧化碳傳感器采用紅外(IR)技術(shù)，但電化學(xué)傳感器因其靈敏度高、測量范圍廣且價(jià)格低廉等優(yōu)勢成為不可小覷的競爭對手之一。一般情況下，電化學(xué)傳感器通過(guò)一個(gè)偏置電流極低(＜1pA)的緩沖放大器連接到微控制器。這時(shí)需要微控制器將傳感器的對數響應線(xiàn)性化。該方案的一個(gè)較好例子就是SandboxElectronics公司的SEN-000007模塊，該模塊使用的是漢威電子公司生產(chǎn)的MG-811二氧化碳傳感器。參考文獻1中給出了電路和代碼，但沒(méi)有說(shuō)明具體精確度。 本設計實(shí)例針對該線(xiàn)性化問(wèn)題給出了一種純硬件的解決方案，該解決方案電路簡(jiǎn)單、成本低廉，并且便于調整、精確度高。輸出信號可以直接抵達面板表或微控制器，無(wú)需對數或反對數計算等復雜的數據操作。 MG-811傳感器可以測量400～10,000 ppm(0.04%～1%)范圍內的二氧化碳濃度。圖1顯示了傳感器的傳遞函數。圖中數據點(diǎn)來(lái)源于MG-811數據手冊，線(xiàn)條和方程式由微軟Excel的曲線(xiàn)擬合工具生成。 圖1：傳感器具有對數響應特性，偏置為265mV。 圖2為所設計的電路，它使用了一個(gè)四運算放大器和一對匹配晶體管。IC2A和IC2B形成一個(gè)調理電路，為傳感器提供高輸入電阻，去除來(lái)自傳感器響應的265mV偏置，并放大產(chǎn)生的信號。其目標是將傳感器響應調整為VS=lnC(C為二氧化碳濃度)的形式，使反對數轉換器(由IC2C、IC2D和匹配晶體管構建，詳見(jiàn)參考文獻2)能夠實(shí)現elnC=C的恒等式，由此得出VOUT與二氧化碳濃度間的線(xiàn)性關(guān)系。IC1電壓參考為2.5V，因而電路可與其他需要5V而非6V電源的氣體傳感器共同使用，例如Figaro公司的TGS4161。請注意，傳感器會(huì )吸收大量電流。 圖2：一個(gè)四運算放大器和一對匹配晶體管即可簡(jiǎn)單明了地完成線(xiàn)性化操作。R7是一種標準的補償電阻器，如由PRC公司提供。 該電路僅需一個(gè)滿(mǎn)量程調節器(R11)即可完成校準。精確度為±0.3%(見(jiàn)圖3)，可良好匹配3.5位面板表，并且大大優(yōu)于這種傳感器的期望精確度。 圖3：精確度足以支持3.5位面板表。 參考文獻: 1. MG-811 CO2 Sensor Module http://sandboxelectronics.com/?p=147 2. AN-30 Log Converters, National Semiconductor (TI) http://www.ti.com/analog/docs/litabsmultiplefilelist.tsp?literatureNumber=snoa641b&docCategoryId=1&familyId=57 |
