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运用反对数转换器轻松处理二氧化碳传感器的线性化问题

使用反对数转换器轻松解决二氧化碳传感器的线性化问题-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。

虽然大多数二氧化传感器选用红外(IR)技能,但电化学传感器因其灵敏度高、丈量规模广且价格低价等优势成为不行小觑的竞争对手之一。一般情况下,电化学传感器经过一个偏置电流极低(<1pA)的缓冲扩大器连接到微控制器。这时需求微控制器将传感器的对数呼应线性化。该计划的一个较好比如便是SandboxElectronics公司的SEN-000007模块,该模块运用的是汉威电子公司出产的MG-811二氧化碳传感器。参阅文献1中给出了电路和代码,但没有阐明详细精确度。

本规划实例针对该线性化问题给出了一种纯硬件的解决计划,该解决计划电路简略、本钱低价,而且便于调整、精确度高。输出信号可以直接抵达面板表或微控制器,无需对数或反对数核算等杂乱的数据操作。

MG-811传感器可以丈量400~10,000 ppm(0.04%~1%)规模内的二氧化碳浓度。图1显现了传感器的传递函数。图中数据点来源于MG-811数据手册,线条和方程式由微软Excel的曲线拟合东西生成。

图1:传感器具有对数呼应特性,偏置为265mV。

图2为所规划的电路,它运用了一个四运算扩大器和一对匹配晶体管。IC2A和IC2B构成一个调度电路,为传感器供给高输入电阻,去除来自传感器呼应的265mV偏置,并扩大发生的信号。其方针是将传感器呼应调整为VS=lnC(C为二氧化碳浓度)的方式,使反对数转换器(由IC2C、IC2D和匹配晶体管构建,详见参阅文献2)可以完结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电压参阅为2.5V,因此电路可与其他需求5V而非6V电源的气体传感器一起运用,例如Figaro公司的TGS4161。请注意,传感器会吸收很多电流。

图2:一个四运算扩大器和一对匹配晶体管即可简略明了地完结线性化操作。R7是一种规范的补偿电阻器,如由PRC公司供给。

该电路仅需一个满量程调节器(R11)即可完结校准。精确度为±0.3%(见图3),可杰出匹配3.5位面板表,而且大大优于这种传感器的希望精确度。

图3:精确度足以支撑3.5位面板表。

责任编辑:gt

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