CN108318564A - 一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置 - Google Patents

一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108318564A
CN108318564A CN201810193570.5A CN201810193570A CN108318564A CN 108318564 A CN108318564 A CN 108318564A CN 201810193570 A CN201810193570 A CN 201810193570A CN 108318564 A CN108318564 A CN 108318564A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aging
adjustable
voltage
potentiometer
resistance
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.)
Pending
Application number
CN201810193570.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王李伟
卢革宇
张歆东
刘方猛
孙鹏
高原
梁喜双
闫旭
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.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
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 Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201810193570.5A priority Critical patent/CN108318564A/zh
Publication of CN108318564A publication Critical patent/CN108318564A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
    • 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
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes

Abstract

一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置，属于传感器老化装置技术领域，由老化电路、稳压芯片、单片机、模数转换器和液晶显示屏组成。老化电路由可调稳压器、滤波电容、定值电阻、电位器、传感器底座及采样电阻组成。该装置主要解决对加热电阻为5欧到10欧的基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化电流可调整、可实时显示的老化装置的问题。通过对老化电路电位器可调端的调节，可调整传感器的老化电流。通过模数转换器对老化电路采样电阻上电压值的采样，再由单片机进行计算，得到老化电流，并通过液晶显示屏显示老化电流。

Description

一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化 装置
技术领域
本发明属于传感器老化装置技术领域，具体涉及一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置。
背景技术
基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器在正式使用之前，需要施加300mA左右的电流进行老化处理，使其性能达到稳定。在进行老化时需要进行老化电流调整，并且需要实时显示老化电流，从而达到最佳老化效果。基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器由片式加热电阻、制备在片式加热电阻上的固体电解质、制备在固体电解质上且彼此分立的敏感电极和参考电极组成，片式加热电阻的阻值为5～10欧；此种传感器共有六个脚，片式加热电阻加热电极的两端分别占用一个脚；将对折的铂丝焊在敏感电极上作为电极引线，共占用两个脚；将对折的铂丝焊在参考电极上作为电极引线，共占用两个脚。在片式加热电阻的两端通入加热电流，构成加热回路，为敏感电极上的化学反应提供所需的温度；通过测量参考电极和敏感电极间的电势差，即可获取目标气体的浓度信息。传感器进行老化时，老化电流经由加热电极两端通入加热电阻，从而使加热电阻发热，进行对固体电解质材料的老化。目前尚未有针对此种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化电流可调整、可实时显示的老化装置。
发明内容
针对现有技术中国内尚未有针对基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化电流可调整、可实时显示的老化装置，本发明设计了一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器老化电路，并将多路此种老化电路与稳压芯片、单片机、模数转换器、液晶显示屏相结合，从而提供一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器老化装置。
本发明所述的一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置，由一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化电路、稳压芯片、单片机、模数转换器和液晶显示屏组成。
本发明所述的一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化电路，由可调稳压器U1、滤波电容C1、定值电阻R1、电位器R2、传感器底座S1及采样电阻R3组成；可调稳压器U1的输入端3与电源相连，可调稳压器U1的可调端1与电位器R2的可调端相连；滤波电容C1的一端与可调稳压器U1的输出端2相连，另一端接地；定值电阻R1与电位器R2串联，定值电阻R1的另一端与可调稳压器U1的输出端2相连，电位器R2的另一端接地；传感器底座S1具有六个端口，其中HEAT_1与HEAT_2分别与传感器加热电极的两脚相连；传感器底座S1的HEAT_1与可调稳压器U1的输出端2相连，从而为传感器提供老化电流；传感器底座S1的HEAT_2与采样电阻R3串联后接地，同时传感器底座S1的HEAT_2与模数转换器的输入端相连，由模数转换器采集采样电阻R3上的电压值；可调稳压器U1的输出端2与可调端1之间的电压差为固定值，当调节电位器R2的可调端时，可调稳压器U1输出端2的输出电压随即发生改变，从而改变传感器的老化电流。
根据可调稳压器U1输出电压的噪声频率，滤波电容C1的大小范围可为10μf～47μf，从而使调稳压器U1输出电压稳定。电位器R2的最大阻值至少为定值电阻R1的8倍，以便获得较大的老化电流，且电位器R2和定值电阻R1的阻值不能过小，保证可调稳压器U1输出电压过大时，电位器R2和定值电阻R1不会损坏，因此电位器R2的阻值范围为5K～10K欧，定值电阻R1的阻值范围为500～1K欧。采样电阻R3的阻值在0.5～1欧之间，避免老化电流过大使其损坏。
单片机与模数转换器、液晶显示屏的数据端分别相连，对与模数转换器输入端相连的采样电阻R3上的电压值进行采样，读取采样电阻R3上的电压值；单片机根据采样电阻R3的阻值进行传感器的老化电流计算，并最终通过由单片机控制的液晶显示屏进行显示。
老化电路直接接入电源电压，从而获得较大老化电流；稳压芯片将电源电压降压后可分别为单片机、模数转换器、液晶显示屏供电并作为模数转换器的参考电压。
附图说明
图1：本发明所述的一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化电路结构示意图(实施例1)；
图2：本发明所述的一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置结构示意图(实施例2)；
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例及附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：
实施例1提供的老化电路部分，由可调稳压器U1、滤波电容C1、定值电阻R1、电位器R2、传感器底座S1及采样电阻R3组成，其中可调稳压器U1选用LM1086ADJ，定值电阻R1的阻值为1K欧，电位器R2的阻值为10K欧，采样电阻R3为1欧(即图1中所示的1R)，滤波电容C1为10μf的钽电容；可调稳压器U1的输入端3与9V电源相连，从而使得传感器的老化电流范围能够达到220～400mA；可调稳压器U1的输出端2与定值电阻R1、滤波电容C1相连；可调稳压器U1的可调端1与电位器R2的可调端相连；滤波电容C1接在可调稳压器U1的输出端2和地之间，使可调稳压器U1的输出电压具有更好的稳定性；电位器R2的两个固定端接在定值电阻R1与地之间，定值电阻R1的另一端与可调稳压器U1的输出端2相连；传感器底座S1的HEAT_1端与可调稳压器U1的输出端2相连，从而为传感器提供老化电流；传感器底座S1的HEAT_2端与采样电阻R3以及模数转换器的ADC输入端相连；采样电阻R3的另一端与电源地相连，从而便于采集得到采样电阻上的电压值。
传感器底座共六个端口，分别与传感器的六个脚相对应；当有传感器插入传感器底座时，HEAT_1与HEAT_2与传感器加热电极相连，为传感器接入老化电流；SENS_A1与SENS_A2与敏感电极两脚相连并悬空；SENS_B1与SENS_B2与参考电极两脚相连并悬空。
可调稳压器LM1086ADJ的输出端2与可调端1间电压差为固定的1.25V，其输出电压与定值电阻R1及电位器R2上的电压值之和相等；当调节电位器R2的可调端时，可调稳压器LM1086ADJ的输出电压发生改变，从而改变输入传感器加热电阻上的电压，便可改变传感器的老化电流。
实施例2：
实施例2提供的老化装置，整体采用9V电源供电，可选用LM7805稳压芯片将9V电压转换为5V电压；选用AMS1117-3.3稳压芯片将5V电压转换为3.3V电压。老化电路直接采用9V电压供电，3.3V电压可为单片机STM32F429IGT6、液晶显示屏HD35-I2C供电，并且作为模数转换器TLC2543的参考电压；5V电压可为模数转换器TLC2543供电。
本实施例所述的老化装置，可同时对多只待老化半导体气敏传感器进行老化。单片机可选用STM32F429IGT6单片机，模数转换器可选用TLC2543，并通过STM32F429IGT6单片机设定为12位工作方式。模数转换器TLC2543的输入端AIN与采样电阻相连。STM32F429IGT6单片机通过四线制SPI通信对模数转换器TLC2543进行控制，使得此模数转换器分时对多路老化电路的采样电阻上的电压值进行循环采样。每采样一次电压值，单片机通过对模数转换器寄存器的读取，得到一个采样电阻上的数字电压值；之后通过对模数转换器寄存器的写入，控制模数转换器进行下一次采样。传感器上的老化电流可在单片机内部通过计算得到。单片机STM32F429IGT6可通过二线制IIC通信对液晶显示屏HD35-I2C进行控制，从而循环显示8只传感器上的老化电流情况。

Claims (5)

1.一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置，其特征在于：
由老化电路、稳压芯片、单片机、模数转换器和液晶显示屏组成；
其中，老化电路由可调稳压器U1、滤波电容C1、定值电阻R1、电位器R2、传感器底座S1及采样电阻R3组成；可调稳压器U1的输入端3与电源相连，可调稳压器U1的可调端1与电位器R2的可调端相连；滤波电容C1的一端与可调稳压器U1的输出端2相连，另一端接地；定值电阻R1与电位器R2串联，定值电阻R1的另一端与可调稳压器U1的输出端2相连，电位器R2的另一端接地；
传感器底座S1的HEAT_1端口与HEAT_2端口分别与传感器加热电极的两脚相连；HEAT_1端口与可调稳压器U1的输出端2相连，从而为传感器提供老化电流；HEAT_2端与采样电阻R3串联后接地，同时HEAT_2端与模数转换器的输入端相连，由模数转换器采集采样电阻R3上的电压值；
可调稳压器U1输出端2与可调端1之间的电压差为固定值，当调节电位器R2的可调端时，可调稳压器U1输出端2的输出电压随即发生改变，从而改变传感器的老化电流；
单片机与模数转换器、液晶显示屏的数据端分别相连，对与模数转换器输入端相连的采样电阻R3上的电压值进行采样，读取采样电阻R3上的电压值；单片机根据采样电阻R3的阻值进行传感器的老化电流计算，并最终通过由单片机控制的液晶显示屏进行显示。
2.如权利要求1所述的一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置，其特征在于：老化电路直接接入电源电压；稳压芯片将电源电压降压后分别为单片机、模数转换器、液晶显示屏供电并作为模数转换器的参考电压。
3.如权利要求1所述的一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置，其特征在于：滤波电容C1的大小为10μf～47μf，电位器R2的最大阻值至少为定值电阻R1的8倍，电位器R2的阻值范围为5K～10K欧，定值电阻R1的阻值范围为500～1K欧，采样电阻R3的阻值范围为0.5～1欧。
4.如权利要求3所述的一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置，其特征在于：可调稳压器为LM1086ADJ，定值电阻R1的阻值为1K欧，电位器R2的阻值为10K欧，采样电阻R3为1欧，滤波电容C1为10μf的钽电容。
5.如权利要求1所述的一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置，其特征在于：稳压芯片为LM7805和AMS1117-3.3，单片机为STM32F429IGT6，模数转换器为TLC2543，液晶显示屏为HD35-I2C。
CN201810193570.5A 2018-03-09 2018-03-09 一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置 Pending CN108318564A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810193570.5A CN108318564A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810193570.5A CN108318564A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108318564A true CN108318564A (zh) 2018-07-24

Family

ID=62901483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810193570.5A Pending CN108318564A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108318564A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201340448Y (zh) * 2009-01-22 2009-11-04 无锡天和电子有限公司 开关三极管的老炼电路装置
CN104506034A (zh) * 2014-09-26 2015-04-08 武汉钢铁(集团)公司 基于三端稳压器最小输出电压0v连续可调节直流稳压电源电路
CN206804570U (zh) * 2017-04-06 2017-12-26 吉林大学 32路半导体气敏传感器老化装置
CN207882206U (zh) * 2018-03-09 2018-09-18 吉林大学 一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201340448Y (zh) * 2009-01-22 2009-11-04 无锡天和电子有限公司 开关三极管的老炼电路装置
CN104506034A (zh) * 2014-09-26 2015-04-08 武汉钢铁(集团)公司 基于三端稳压器最小输出电压0v连续可调节直流稳压电源电路
CN206804570U (zh) * 2017-04-06 2017-12-26 吉林大学 32路半导体气敏传感器老化装置
CN207882206U (zh) * 2018-03-09 2018-09-18 吉林大学 一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104839896A (zh) 一种自动控温钛丝电子烟
CN104881063A (zh) 一种自动控温铂金丝电子烟
Gallini et al. Impedance spectroscopy and proton transport number measurements on Sr-substituted LaPO4 prepared by combustion synthesis
CN106199204A (zh) 一种基于微控制器的溶液电导率测量仪表
CN206876841U (zh) 一种燃气表供电电源电压检测电路
CN207882206U (zh) 一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置
WO2022247088A1 (zh) 一种智能电表的无源校准方法
CN106770500A (zh) 一种mems金属氧化物半导体气体传感器低功耗工作方法
CN102541117B (zh) 离子迁移谱仪用多路温控装置
TW201243368A (en) Temperature compensation resistor testing circuit and method thereof
CN108318564A (zh) 一种基于稳定氧化锆固体电解质的高温气体传感器的老化装置
CN102759696A (zh) 太阳能电池i-v特性调节和取样装置
CN202710712U (zh) 太阳能电池i-v特性调节和取样装置
CN104897966B (zh) 一种氮氧传感器芯片铂电阻零度阻值检测系统及方法
Beckmann et al. Electrically heated cylindrical microelectrodes. Electrochemical measurements in THF
CN105466460A (zh) 生物传感器的电路温度漂移补偿系统及方法
CN106374834B (zh) 一种太阳电池伏安特性测量电路和方法
CN104808041A (zh) 一种氮氧传感器芯片泵电流的测试方法及装置
CN103472096B (zh) 一种用于电阻式水份测量传感器的电路的测量方法
CN203759092U (zh) 一种电容式光伏电池电压电流采集装置
CN108008228A (zh) 一种片式半导体气敏传感器老化装置
CN207964975U (zh) 一种片式半导体气敏传感器老化装置
CN204556709U (zh) 一种氮氧传感器芯片泵电流的测试装置
CN212988630U (zh) 一种温度采集电路、控制板以及电器设备
CN108710389A (zh) 无温度传感器稳定温控系统与方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination