CN105466977B - 适用于多种气体传感器的信号处理模块 - Google Patents

适用于多种气体传感器的信号处理模块 Download PDF

Info

Publication number
CN105466977B
CN105466977B CN201510802768.5A CN201510802768A CN105466977B CN 105466977 B CN105466977 B CN 105466977B CN 201510802768 A CN201510802768 A CN 201510802768A CN 105466977 B CN105466977 B CN 105466977B
Authority
CN
China
Prior art keywords
change
over switch
resistance
stationary contact
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510802768.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105466977A (zh
Inventor
石保敬
王明军
张静
任涛
高相臣
杨海波
朱斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Chicheng Electric Co Ltd
Original Assignee
Henan Chicheng Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Chicheng Electric Co Ltd filed Critical Henan Chicheng Electric Co Ltd
Priority to CN201510802768.5A priority Critical patent/CN105466977B/zh
Publication of CN105466977A publication Critical patent/CN105466977A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105466977B publication Critical patent/CN105466977B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种适用于多种气体传感器的信号处理模块，包括第一转换开关S1、第二转换开关S2、第三转换开关S3、运算放大器U1、跨阻放大器U2、场效应管Q1和气体传感器。本发明通过对现有应用于不同气体的传感器的信号处理电路进行分析，科学地找出它们的共同点和不同点，通过电路设计巧妙地将场效应管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻 R6、电阻 R8等五个电器元器件设置成活动插接方式，解决了现有不同气体传感器对其输出信号处理需要不同的电路模块的不足，即本使用新型的信号处理模块实现了具有通用性的效果。从而达到减少PCB（印刷电路板）使用量、减少PCB外协焊接时物料的准备及焊接时的工作量目的。

Description

适用于多种气体传感器的信号处理模块
技术领域
本发明涉及气体传感器输出信号处理电路模块，尤其是涉及适用于多种气体传感器的信号处理模块。
背景技术
现有市售的气体探测器有多种，如检测氧气的探测器、检测一氧化碳的探测器、检测乙醇气体的探测器等等。根据检测气体的不同，所使用的气体传感器也不同。而检测各种不同气体的传感器，对其输出信号的处理模块也不同，即不具有通用性，因此对不同的气体传感器需要制作不同的PCB（印刷电路板），这不仅增加了气体探测器的制造成本，而且也增加了使用者的购买成本。同时，各种不同气体检测传感器的输出信号处理模块的制造、储存都要区分开来进行，增加了材料的消耗量和仓储量。
发明内容
本发明目的在于提供一种适用于多种气体传感器的信号处理模块。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述适用于多种气体传感器的信号处理模块，包括第一转换开关S1、第二转换开关S2、第三转换开关S3、运算放大器U1、跨阻放大器U2、场效应管Q1和气体传感器；所述气体传感器的计数电极分为两路，一路通过电阻R2与所述第一转换开关S1的静触点j12和第二转换开关S2的静触点j22连接，另一路通过电阻R1与所述运算放大器U1的输出端连接；运算放大器U1的反向输出端通过由电阻R9和电阻R4构成的串联支路与气体传感器的参考电极连接，运算放大器U1的正向输出端通过电阻R10与所述第三转换开关S3的动触点j31连接；所述场效应管Q1的栅极G通过电阻R5与电源Vcc连接，场效应管Q1的源极S与气体传感器的参考电极连接，场效应管Q1的漏极D与气体传感器的感应电极连接；所述跨阻放大器U2的反向输入端通过R6分别与气体传感器的感应电极、第一转换开关S1的静触点j13和第二转换开关S2的静触点j23连接，并通过电阻R8与第一转换开关S1的静触点j12连接；跨阻放大器U2的正向输入端通过R7分别与第二转换开关S2的动触点j21和第三转换开关S3的静触点j32连接，跨阻放大器U2的输出端Vout为气体传感器的检测信号输出端；第一转换开关S1的静触点j12与第二转换开关S2的静触点j22连接，第一转换开关S1的动触点与第一参考电压Vref连接；第二转换开关S2的静触点j23通过电阻R3与第一转换开关S1的静触点j12连接；第三转换开关S3的静触点j33与第二参考电压Vbias连接；场效应管Q1、电阻R2、 电阻R3、电阻 R6、电阻 R8均为活动插接在印刷电路板的电路中。
所述气体传感器包括无偏压的三电极电化学传感器、两电极电化学传感器和带偏压的三电极电化学传感器。
本发明通过对现有应用于不同气体的传感器的信号处理电路进行分析，科学地找出它们的共同点和不同点，通过电路设计巧妙地将场效应管Q1、电阻R2、 电阻R3、电阻 R6、电阻 R8等五个电器元器件设置成活动插接方式，解决了现有不同气体传感器对其输出信号处理需要不同的电路模块的不足，即本发明的信号处理模块实现了具有通用性的效果。从而达到减少PCB（印刷电路板）使用量、减少PCB外协焊接时物料的准备及焊接时的工作量目的。同时便于在生产过程中对出现问题的处理和售后产品的检修，便于产品在检测应用过程中检测不同气体之间的切换。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
图2是本发明用于检测CO气体时的电路原理图。
图3是本发明用于检测O2气体时的电路原理图。
图4是本发明用于检测ETO气体时的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述适用于多种气体传感器的信号处理模块，包括第一转换开关S1、第二转换开关S2、第三转换开关S3、运算放大器U1、跨阻放大器U2、场效应管Q1和气体传感器1；气体传感器1的计数电极2分为两路，一路通过电阻R2与第一转换开关S1的静触点j12和第二转换开关S2的静触点j22连接，另一路通过电阻R1与运算放大器U1的输出端连接；运算放大器U1的反向输出端通过由电阻R9和电阻R4构成的串联支路与气体传感器1的参考电极3连接，运算放大器U1的正向输出端通过电阻R10与第三转换开关S3的动触点j31连接；场效应管Q1的栅极G通过电阻R5与电源Vcc连接，场效应管Q1的源极S与气体传感器1的参考电极3连接，场效应管Q1的漏极D与气体传感器1的感应电极4连接；跨阻放大器U2的反向输入端通过R6分别与气体传感器1的感应电极4、第一转换开关S1的静触点j13和第二转换开关S2的静触点j23连接，并通过电阻R8与第一转换开关S1的静触点j12连接；跨阻放大器U2的正向输入端通过R7分别与第二转换开关S2的动触点j21和第三转换开关S3的静触点j32连接，跨阻放大器U2的输出端Vout为气体传感器1的检测信号输出端；第一转换开关S1的静触点j12与第二转换开关S2的静触点j22连接，第一转换开关S1的动触点与第一参考电压Vref连接；第二转换开关S2的静触点j23通过电阻R3与第一转换开关S1的静触点j12连接；第三转换开关S3的静触点j33与第二参考电压Vbias连接；场效应管Q1、电阻R2、 电阻R3、电阻 R6、电阻 R8均为活动插接在印刷电路板的电路中。
实施例1：
如图2所示，现以检测一氧化碳（CO）为例作进一步说明：
当检测CO气体时，气体传感器1为CO气体传感器1。
首先将第一转换开关S1的动触点j11与静触点j12闭合，将第二转换开关S2的动触点j21与静触点j22闭合，将第三转换开关S3的动触点j31与静触点j32闭合，然后将电阻R2、R8自印刷电路板的电路插孔中拔出即可。
工作原理为：CO气体通过CO气体传感器1前面的薄膜扩散到其内部，并与感应电极4相互作用；参考电极3提供反馈信号，以便通过改变计数电极2上的电压保持感应电极4的恒定电位。在该电路中，运算放大器U1从计数电极2吸取足够的电流，以便在感应电极4和参考电极3引脚间保持0 V电位。
感应电极4上的电流方向取决于发生的反应是氧化反应还是还原反应。在一氧化碳情况下发生的是氧反应，因此，电流会流入感应电极4，通过跨阻放大器U2，电阻R7将该电流转换为与气体浓度成正比的电压，通过跨阻放大器U2的输出端Vout输出给气体探测器的A/D转换模块，将模拟量转换为数字量输出给单片机，经单片机内部程序处理后输出给显示器进行显示。
实施例2：
如图3所示，现以检测氧气（O2）为例作进一步说明：
当检测O2气体时，气体传感器1为O2气体传感器1。
首先将第一转换开关S1的动触点j11与静触点j13闭合，将第二转换开关S2的动触点j21与静触点j23闭合，将第三转换开关S3的动触点j31与静触点j32闭合，然后将场效应管Q1、电阻 R3、电阻R6自印刷电路板的电路插孔中拔出即可。
工作原理为：O2气体传感器1是一种电流源，电流大小相应地取决于氧气反应速度；通过电阻R2将电流转换为电压，由跨阻放大器U2、电阻R7、电阻R8将该电压进行放大后，通过跨阻放大器U2的输出端Vout输出给气体探测器的A/D转换模块，将模拟量转换为数字量输出给单片机，经单片机内部程序处理后输出给显示器进行显示。
实施例3：
当检测ETO气体时，气体传感器1为ETO气体传感器1。
首先将第一转换开关S1的动触点j11与静触点j12闭合，将第二转换开关S2的动触点j21与静触点j22闭合，将第三转换开关S3的动触点j31与静触点j33闭合，然后将场效应管Q1、电阻 R2、电阻R8自印刷电路板的电路插孔中拔出即可。
工作原理为：ETO气体通过ETO气体传感器1前面的薄膜扩散到其内部，并与感应电极4相互作用，参考电极3提供反馈信号，以便通过改变计数电极2上的电压保持感应电极4的恒定电位。在该电路中，第二参考电压Vbias通过运算放大器U1向参考电极3提供偏置电压，并从计数电极2吸取足够的电流，使感应电极4和参考电极3引脚间保持恒定电位差。
ETO气体传感器1感应电极4上的电流方向取决于发生的反应是氧化反应还是还原反应，此电流通过跨阻放大器U2，电阻R7转换为与气体浓度成正比的电压后，通过跨阻放大器U2输出端Vout输出给气体探测器的A/D转换模块，将模拟量转换为数字量输出给单片机，经单片机内部程序处理后输出给显示器进行显示。

Claims (2)

1. 一种适用于多种气体传感器的信号处理模块，其特征在于：包括第一转换开关S1、第二转换开关S2、第三转换开关S3、运算放大器U1、跨阻放大器U2、场效应管Q1和气体传感器（1）；所述气体传感器（1）的计数电极（2）分为两路，一路通过电阻R2与所述第一转换开关S1的静触点j12和第二转换开关S2的静触点j22连接，另一路通过电阻R1与所述运算放大器U1的输出端连接；运算放大器U1的反向输出端通过由电阻R9和电阻R4构成的串联支路与气体传感器（1）的参考电极（3）连接，运算放大器U1的正向输出端通过电阻R10与所述第三转换开关S3的动触点j31连接；所述场效应管Q1的栅极G通过电阻R5与电源Vcc连接，场效应管Q1的源极S与气体传感器（1）的参考电极（3）连接，场效应管Q1的漏极D与气体传感器（1）的感应电极（4）连接；所述跨阻放大器U2的反向输入端通过R6分别与气体传感器（1）的感应电极（4）、第一转换开关S1的静触点j13和第二转换开关S2的静触点j23连接，并通过电阻R8与第一转换开关S1的静触点j12连接；跨阻放大器U2的正向输入端通过R7分别与第二转换开关S2的动触点j21和第三转换开关S3的静触点j32连接，跨阻放大器U2的输出端Vout为气体传感器（1）的检测信号输出端；第一转换开关S1的静触点j12与第二转换开关S2的静触点j22连接，第一转换开关S1的动触点与第一参考电压Vref连接；第二转换开关S2的静触点j23通过电阻R3与第一转换开关S1的静触点j12连接；第三转换开关S3的静触点j33与第二参考电压Vbias连接；场效应管Q1、电阻R2、 电阻R3、电阻 R6、电阻 R8均为活动插接在电路中。
2.根据权利要求1所述适用于多种气体传感器的信号处理模块，其特征在于：所述气体传感器（1）包括无偏压的三电极电化学传感器、两电极电化学传感器和带偏压的三电极电化学传感器。
CN201510802768.5A 2015-11-19 2015-11-19 适用于多种气体传感器的信号处理模块 Active CN105466977B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510802768.5A CN105466977B (zh) 2015-11-19 2015-11-19 适用于多种气体传感器的信号处理模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510802768.5A CN105466977B (zh) 2015-11-19 2015-11-19 适用于多种气体传感器的信号处理模块

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105466977A CN105466977A (zh) 2016-04-06
CN105466977B true CN105466977B (zh) 2017-12-12

Family

ID=55604908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510802768.5A Active CN105466977B (zh) 2015-11-19 2015-11-19 适用于多种气体传感器的信号处理模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105466977B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107543845B (zh) * 2016-06-23 2020-05-26 华邦电子股份有限公司 气体感测器
US10862436B2 (en) * 2017-05-04 2020-12-08 Analog Devices International Unlimited Company Sensor bias circuit for improved noise performance
CN107389603A (zh) * 2017-06-14 2017-11-24 北京航星网讯技术股份有限公司 基于光信号强度自适应多种环境的气体传感器
CN113920962A (zh) * 2021-09-18 2022-01-11 青岛信芯微电子科技股份有限公司 一种显示设备及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101341398A (zh) * 2005-12-19 2009-01-07 托马兹技术有限公司 传感器电路
CN102713596A (zh) * 2010-02-04 2012-10-03 费加罗技研株式会社 电化学气体检测装置
EP2687842A1 (en) * 2012-07-20 2014-01-22 Life Safety Distribution AG Systems and methods of fast power up for electrochemical sensors
CN205193002U (zh) * 2015-11-19 2016-04-27 河南驰诚电气股份有限公司 适用于多种气体传感器的信号处理模块

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009164681A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Nec Electronics Corp 読み出し回路、抵抗可変素子装置、及び撮像装置
JP2009229254A (ja) * 2008-03-24 2009-10-08 Riken Keiki Co Ltd 電気化学式ガス検知装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101341398A (zh) * 2005-12-19 2009-01-07 托马兹技术有限公司 传感器电路
CN102713596A (zh) * 2010-02-04 2012-10-03 费加罗技研株式会社 电化学气体检测装置
EP2687842A1 (en) * 2012-07-20 2014-01-22 Life Safety Distribution AG Systems and methods of fast power up for electrochemical sensors
CN205193002U (zh) * 2015-11-19 2016-04-27 河南驰诚电气股份有限公司 适用于多种气体传感器的信号处理模块

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Low cost, portable, fast multiparameter data acquisition system for organic transistor odour sensors;A. Das 等;《Sensors and Actuators B: Chemical》;20090119;第137卷;第586-591页 *
Multifunctional Platform with CMOS-Compatible Tungsten Microhotplate for Pirani, Temperature, and Gas Sensor;Jiaqi Wang 等;《Micromachines》;20151028;第6卷;第1597-1605页 *
基于化工生产过程的有害气体智能监测系统;陈昌涛 等;《仪表技术与传感器》;20111231(第10期);第56、57、63页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105466977A (zh) 2016-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105466977B (zh) 适用于多种气体传感器的信号处理模块
CN207601552U (zh) 空气质量集成检测装置
CN105784799A (zh) 一种基于核酸适配体和纳米模拟酶检测卡那霉素残留的电化学检测方法
CN103424465A (zh) 智能pid传感器模块
CN205193002U (zh) 适用于多种气体传感器的信号处理模块
CN204028089U (zh) 环境恶臭气体检测仪
CN101975733A (zh) 粉尘探测系统及粉尘探测电路
CN205246593U (zh) 可批量预标定可配置电化学传感器的气体检测装置
CN102095782B (zh) 基于微纳米碳纳米管薄膜三电极的气体在线检测装置
CN207281217U (zh) 一种兼容电流和温度检测的采样放大电路
CN104062288B (zh) 一种基于化学发光法的萘胺化合物的检测方法
CN104330446B (zh) 高精度便携式电化学检测前端
CN102706932B (zh) 一种电化学气体传感器正反向电流适配电路及方法
CN105699450A (zh) 一种智能电化学气体传感器模块
CN110462392A (zh) 具有改进的准确度和速度的电化学气体传感器系统
CN210015074U (zh) 一种基于二硫化钼的二氧化氮传感器
CN205484500U (zh) 一种便携式微电流测量电路
CN206772889U (zh) 电化学一氧化碳传感器
CN203949907U (zh) 一种气相色谱检测仪的微小电流检测系统
CN205027695U (zh) 一种通用氧气体分析仪
CN204740224U (zh) 一种甲醛检测装置
CN208860830U (zh) 一种室内空气质量检测仪
CN103837573A (zh) 一种棉花水分测试仪
CN102095792B (zh) 基于碳纳米管薄膜微纳米电极的气体在线检测装置
CN207675722U (zh) 一种用于高压套管油气综合在线监测装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant