使用反對數轉換器線性化二氧化碳傳感器

2021-01-08 華強電子網
使用反對數轉換器線性化二氧化碳傳感器

來源：網際網路 作者：-- 時間：2015-01-30 14:47

　　儘管大多數二氧化碳傳感器採用紅外(IR)技術，但電化學傳感器因其靈敏度高、測量範圍廣且價格低廉等優勢成為不可小覷的競爭對手之一。一般情況下，電化學傳感器通過一個偏置電流極低(<1pA)的緩衝放大器連接到微控制器。這時需要微控制器將傳感器的對數響應線性化。該方案的一個較好例子就是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，但沒有說明具體精確度。

　　本設計實例針對該線性化問題給出了一種純硬體的解決方案，該解決方案電路簡單、成本低廉，並且便於調整、精確度高。輸出信號可以直接抵達面板表或微控制器，無需對數或反對數計算等複雜的數據操作。

　　MG-811傳感器可以測量400～10,000 ppm(0.04%～1%)範圍內的二氧化碳濃度。圖1顯示了傳感器的傳遞函數。圖中數據點來源於MG-811數據手冊，線條和方程式由微軟Excel的曲線擬合工具生成。

　　圖2為所設計的電路，它使用了一個四運算放大器和一對匹配電晶體。IC2A和IC2B形成一個調理電路，為傳感器提供高輸入電阻，去除來自傳感器響應的265mV偏置，並放大產生的信號。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和匹配電晶體構建，詳見參考文獻2)能夠實現elnC=C的恆等式，由此得出VOUT與二氧化碳濃度間的線性關係。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，傳感器會吸收大量電流。

　　該電路僅需一個滿量程調節器(R11)即可完成校準。精確度為±0.3%(見圖3)，可良好匹配3.5位面板表，並且大大優於這種傳感器的期望精確度。

　　

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