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借助MG-811二氧化碳传感器模块实现对数响应线性化的纯硬件解决方案
发布时间:2020-07-31
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借助MG-811二氧化碳传感器模块实现对数响应线性化的纯硬件解决方案
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尽管大多数二氧化碳传感器采用红外(IR)技术,但电化学传感器因其灵敏度高、测量范围广且价格低廉等优势成为不可小觑的竞争对手之一。一般情况下,电化学传感器通过一个偏置电流极低(<1pA)的缓冲放大器连接到微控制器。这时需要微控制器将传感器的对数响应线性化。该方案的一个较好例子就是SandboxElectronics公司的SEN-000007模块,该模块使用的是汉威电子公司生产的MG-811二氧化碳传感器。参考文献1中给出了电路和代码,但没有说明具体度。

    本设计实例针对该线性化问题给出了一种纯硬件的解决方案,该解决方案电路简单、成本低廉,并且便于调整、度高。输出信号可以直接抵达面板表或微控制器,无需对数或反对数计算等复杂的数据操作。

    MG-811传感器可以测量400~10,000 ppm(0.04%~1%)范围内的二氧化碳浓度。图1显示了传感器的传递函数。图中数据点于MG-811数据手册,线条和方程式由微软Excel的曲线拟合工具生成。

    图2为所设计的电路,它使用了一个四运算放大器和一对匹配晶体管。IC2A和IC2B形成一个调理电路,为传感器提供高输入电阻,去除来自传感器响应的265mV偏置,并放大产生的信号。其目标是将传感器响应调整为VS=lnC(C为二氧化碳浓度)的形式,使反对数转换器(由IC2C、IC2D和匹配晶体管构建,详见参考文献2)能够实现elnC=C的恒等式,由此得出VOUT与二氧化碳浓度间的线性关系。IC1电压参考为2.5V,因而电路可与其他需要5V而非6V电源的气体传感器共同使用,例如Figaro公司的TGS4161。请注意,传感器会吸收大量电流。

    该电路仅需一个满量程调节器(R11)即可完成校准。度为±0.3%(见图3),可良好匹配3.5位面板表,并且大大优于这种传感器的期望度。

 

来源:维库电子市场网

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