CN107941869A

CN107941869A - 一种有毒气体探测器电路

Info

Publication number: CN107941869A
Application number: CN201711382267.1A
Authority: CN
Inventors: 庞晓柯
Original assignee: Zhengzhou Scholk Technology Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Scholk Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2018-04-20

Abstract

本发明公开了一种有毒气体探测器电路，包括探测电路和电源电路，所述探测电路设有基准电压源、放大器、气体传感器、模数转换器，所述基准电压源、所述放大器、所述气体传感器依次串联，所述气体传感器通过电阻R4与所述放大器串联，所述放大器通过电阻R5与所述模数转换器串联，所述基准电压源的输入端连接模拟电源AVCC，所述模数转换器的输出端连接外部SDP评估板；所述电源电路设有场效应管Q2、调节器、滤波器L2,所述场效应管Q2、所述调节器与所述滤波器依次串联，所述场效应管Q2的输入端连接电源,所述滤波器通过电容C12连接模拟地。本发明精密度更高，同时具有低噪声、微功耗的特点。

Description

一种有毒气体探测器电路

技术领域

本发明涉及到气体探测器领域，尤其涉及到一种有毒气体探测器电路。

背景技术

目前，在石油、化工、制药、钢铁、冶金等工业生产中都会产生一氧化碳气体。一氧化碳属于有毒气体，极易与血红蛋白结合并使之丧失携氧能力和作用，对工人的身体健康具有严重的威胁。一氧化碳有毒气体探测器可以及时检测到环境中的一氧化碳浓度，并在浓度到达威胁人体健康时报警，使工人快速撤离现场，保障生命健康安全。

现有技术中的探测器精度不够，导致测量不准确，引发误报、漏报的问题，且功耗高。

发明内容

本发明的目的在于，提出了一种有毒气体探测器电路，可检测有毒气体浓度，防止发生事故，而且具有低噪声、微功耗的特点。

本发明的技术方案如下：

一种有毒气体探测器电路，包括探测电路和电源电路，所述探测电路设有基准电压源、放大器、气体传感器、模数转换器，所述基准电压源、所述放大器、所述气体传感器依次串联，所述气体传感器通过电阻R4与所述放大器串联，所述放大器通过电阻R5与所述模数转换器串联，所述基准电压源的输入端连接模拟电源AVCC，所述模数转换器的输出端连接外部SDP评估板；

所述电源电路设有场效应管Q2、调节器、滤波器L2,所述场效应管Q2、所述调节器与所述滤波器依次串联，所述场效应管Q2的输入端连接电源 ,所述滤波器通过电容C12连接模拟地。

进一步，所述基准电压源采用ADR291GR，所述基准电压源的电压输入端口Vin连接模拟电源，所述基准电压源的接地端口GND连接模拟地，所述基准电压源的电压输出端口通过电容C2连接模拟地。

进一步，所述基准电压源连接的模拟电压源连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接模拟地。

进一步，所述放大器采用ADA4505-2，所述放大器的针脚1与所述气体传感器的CE极连接；所述电容C3的一端和电阻R1的一端均与所述放大器的针脚2连接，电容C3的另一端连接所述气体传感器的CE极，电阻R1与电阻R2串联，电阻R2的一端连接电容C4的一端，电阻R2的另一端连接所述气体传感器的RE极，电容C4的另一端连接放大器的针脚1；所述放大器的针脚3连接基准电压接口VREF；所述放大器的针脚4连接模拟地；所述放大器的针脚5连接基准电压端口VREF；所述放大器的针脚6连接电阻R4，所述放大器的针脚8连接连接模拟电源AVCC；

进一步，所述探测电路上还设有场效应管Q1，所述场效应管Q1的D极与所述气体传感器的RE极连接，所述场效应管的S极与电阻R4串联，所述场效应管的G极通过电阻R3连接模拟电源AVCC。

进一步，所述电阻R4通过滤波电路连接电阻R5，所述滤波电路有电容C5和电阻R8并联组成；电阻R5通过电容C6连接模拟地AGND。

进一步，所述模数转换器采用AD7798，所述模数转换器的针脚AVDD连接5V的模拟电源AVCC；所述模数转换器的针脚DVDD连接3.3V的数字电源；所述模数转换器的针脚GND和针脚REFIN（-）均连接模拟地；所述基准电压端口VREF和所述模数转换器的针脚REFIN(+)均与所述模数转换器的针脚AIN1(-)连接。

进一步，所述场效应管Q2的G极通过电阻R6接地，所述场效应管Q2的S极通过电容C9接地。

进一步，所述调节器的针脚PVIN、针脚VIN、针脚EN均与所述场效应管Q2的S极连接；所述调节器的针脚SW1通过L1连接所述调节器的针脚SW2；所述调节器的针脚PGND和电容C11接地均与所述调节器的针脚VOUT连接；所述调节器的针脚VOUT连接5v模拟电源；所述调节器的针脚VOUT通过电阻R7串联电阻R6，电阻R6接地；所述调节器的针脚PGND接地；所述调节器的针脚FB通过电阻R6接地。

进一步，所述滤波器的a端连接所述调节的针脚VOUT；所述滤波器的b端连接5V的模拟电源AVCC，同时通过电容C12连接模拟地；所述滤波器的b端通过电容C13连接模拟地，电容C13接地。

有益效果：与现有技术相比，本发明通过采用双通道放大器ADA4505-2，功耗更小，采用ADR291基准电源，精密度更高，同时具有低噪声、微功耗的特点。

附图说明

为了更清楚的说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的电路连接示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

如图1所示，一种有毒气体探测器电路，包括探测电路和电源电路，所述探测电路设有基准电压源、放大器、气体传感器、模数转换器，所述基准电压源、所述放大器、所述气体传感器依次串联，所述气体传感器通过电阻R4与所述放大器串联，所述放大器通过电阻R5与所述模数转换器串联，所述基准电压源的输入端连接模拟电源AVCC，所述模数转换器的输出端连接外部SDP评估板；

进一步，所述基准电压源连接的模拟电压源连接电容C1，所述电容C1的另一端连接模拟地。

进一步，所述放大器采用ADA4505-2，所述放大器的针脚1与所述气体传感器的CE极连接；所述放大器的针脚2分别连接电容C3和电阻R1，电容C3的另一端连接所述气体传感器的CE极，电阻R1与电阻R2串联，电阻R2的一端连接电容C4，电阻R2的另一端连接所述气体传感器的RE极，电容C4的另一端连接放大器的针脚1；所述放大器的针脚3连接基准电压接口VREF；所述放大器的针脚4连接模拟地；所述放大器的针脚5连接基准电压端口VREF；所述放大器的针脚6连接电阻R4，所述放大器的针脚8连接连接模拟电源AVCC；

进一步，所述模数转换器采用AD7798，所述模数转换器的针脚AVDD连接5V的模拟电源AVCC；所述模数转换器的针脚DVDD连接3.3V的数字电源；所述模数转换器的针脚GND和针脚REFIN（-）连接模拟地；所述模数转换器的针脚AIN1(-)连接基准电压端口VREF，同时连接所述模数转换器的针脚REFIN(+)。

进一步，所述调节器采用ADP2503，所述调节器的针脚PVIN、针脚VIN、针脚EN均与所述场效应管Q2的S极连接；所述调节器的针脚SW1通过L1连接所述调节器的针脚SW2；所述调节器的针脚VOUT连接所述调节器的针脚PGND，同时通过电容C11接地；所述调节器的针脚VOUT连接5v模拟电源；所述调节器的针脚VOUT通过电阻R7串联电阻R6，电阻R6接地；所述调节器的针脚PGND接地；所述调节器的针脚FB通过电阻R6接地。

进一步，所述滤波器L2的一端连接所述调节的针脚VOUT；所述滤波器L2相对应的另一端连接5V的模拟电源AVCC，同时通过电容C12连接模拟地；所述滤波器L2相对应的另一端还通过电容C13连接模拟地，电容C13接地。

本实施例中，电路使用双通道微功耗放大器ADA4505-2，该器件在室温下的最大输入偏置电流为2 pA，每个放大器的功耗仅为10 μA。此外，ADR291 精密、低噪声、微功耗基准电压源的功耗仅为12 μA，可建立2.5 V共模伪地基准电压；两节AAA电池或2.3 V至5.5 V电源为此电路供电；场效应管Q2提供反向电压保护，调节器ADP2503将输入电源调节至传感器供电所需的5 V电压。

流入WE引脚的电流对于每ppm气体浓度低于100 nA；因此将此电流转换为输出电压需要具有极低输入偏置电流的跨阻放大器；而选用的ADA4505-2运算放大器在室温下具有最大输入偏置电流为2 pA的CMOS输入，因此很适合这种应用。

2.5 V ADR291为电路建立伪地基准电压，因此支持单电源供电同时消耗极低的静态电流。

放大器U2-A从CE引脚吸取足够的电流，以便在传感器的WE和RE引脚间保持0 V电位。RE引脚连接到U2-A的反相输入；因此其中无电流流动。这意味着电流从WE引脚流出，随气体浓度呈现线性变化。跨阻放大器U2-B将传感器电流转换为与气体浓度成正比的电压。

图1所示，电化学传感器的工作原理是允许气体通过薄膜扩散到传感器内，并与工作电极(WE)相互作用。传感器参考电极(RE) 提供反馈信号，以便通过改变反电极(CE)上的电压保持WE引脚的恒定电位。WE引脚上的电流方向取决于发生的反应是氧化还是还原。如有毒气体是一氧化碳则发生的是氧化反应；这时，电流会流入工作电极，这要求反电极相对于工作电极处于负电压。驱动CE引脚的运算放大器相对于 VREF 应具有±1 V的输出电压范围，以便为不同类型的传感器提供充足裕量。

与现有技术相比，本发明通过采用双通道放大器ADA4505-2和 ADR291基准电源，精密度更高，同时具有低噪声、微功耗的特点。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种有毒气体探测器电路，其特征在于，包括探测电路和电源电路，所述探测电路设有基准电压源、放大器、气体传感器、模数转换器，所述基准电压源、所述放大器、所述气体传感器依次串联，所述气体传感器通过电阻R4与所述放大器串联，所述放大器通过电阻R5与所述模数转换器串联，所述基准电压源的输入端连接模拟电源AVCC，所述模数转换器的输出端连接外部SDP评估板；

2.根据权利要求1所述的一种有毒气体探测器电路，其特征在于：所述基准电压源采用ADR291GR，所述基准电压源的电压输入端口Vin连接模拟电源，所述基准电压源的接地端口GND连接模拟地，所述基准电压源的电压输出端口通过电容C2连接模拟地。

3.根据权利要求1或2所述的一种有毒气体探测器电路，其特征在于：所述基准电压源连接的模拟电压源连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端连接模拟地。

4.根据权利要求1所述的一种有毒气体探测器电路，其特征在于：所述放大器采用ADA4505-2，所述放大器的针脚1与所述气体传感器的CE极连接；所述电容C3的一端和电阻R1的一端均与所述放大器的针脚2连接，电容C3的另一端连接所述气体传感器的CE极，电阻R1与电阻R2串联，电阻R2的一端连接电容C4的一端，电阻R2的另一端连接所述气体传感器的RE极，电容C4的另一端连接放大器的针脚1；所述放大器的针脚3连接基准电压接口VREF；所述放大器的针脚4连接模拟地；所述放大器的针脚5连接基准电压端口VREF；所述放大器的针脚6连接电阻R4，所述放大器的针脚8连接连接模拟电源AVCC。

5.根据权利要求1所述的一种有毒气体探测器电路，其特征在于：所述探测电路上还设有场效应管Q1，所述场效应管Q1的D极与所述气体传感器的RE极连接，所述场效应管的S极与电阻R4串联，所述场效应管的G极通过电阻R3连接模拟电源AVCC。

6.根据权利要求1所述的一种有毒气体探测器电路，其特征在于：所述电阻R4通过滤波电路连接电阻R5，所述滤波电路有电容C5和电阻R8并联组成；电阻R5通过电容C6连接模拟地AGND。

7.根据权利要求1所述的一种有毒气体探测器电路，其特征在于：所述模数转换器采用AD7798，所述模数转换器的针脚AVDD连接5V的模拟电源AVCC；所述模数转换器的针脚DVDD连接3.3V的数字电源；所述模数转换器的针脚GND和针脚REFIN（-）均连接模拟地；所述基准电压端口VREF和所述模数转换器的针脚REFIN(+)均与所述模数转换器的针脚AIN1(-)连接。

8.根据权利要求1所述的一种有毒气体探测器电路，其特征在于：所述场效应管Q2的G极通过电阻R6接地，所述场效应管Q2的S极通过电容C9接地。

9.根据权利要求1所述的一种有毒气体探测器电路，其特征在于：所述调节器的针脚PVIN、针脚VIN、针脚EN均与所述场效应管Q2的S极连接；所述调节器的针脚SW1通过L1连接所述调节器的针脚SW2；所述调节器的针脚PGND和电容C11接地均与所述调节器的针脚VOUT连接；所述调节器的针脚VOUT连接5v模拟电源；所述调节器的针脚VOUT通过电阻R7串联电阻R6，电阻R6接地；所述调节器的针脚PGND接地；所述调节器的针脚FB通过电阻R6接地。

10.根据权利要求1所述的一种有毒气体探测器电路，其特征在于：所述滤波器的a端连接所述调节的针脚VOUT；所述滤波器的b端连接5V的模拟电源AVCC，同时通过电容C12连接模拟地；所述滤波器的b端通过电容C13连接模拟地，电容C13接地。