CN110161937A - 电化学传感器自动识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电化学传感器自动识别方法，解决现有技术面临诸多种类的电化学传感器识别困难的问题。采用电化学传感器自动识别驱动电路进行电化学传感器自动识别，所述电化学传感器自动识别驱动电路连接有单片机，用于通过单片机控制电化学传感器自动识别驱动电路运行，所述单片机还通过AD转换电路与所述电化学传感器自动识别驱动电路的输出端连接，所述单片机内置有存储器，所述单片机连接有电源。本发明方法流程简单、设计科学合理，使用方便，可对电化学传感器进行精准自动识别，适用电化学传感器种类范围广，识别效率高。

Description

电化学传感器自动识别方法

技术领域

本发明涉及电化学传感器自动识别方法。

背景技术

电化学传感器应用到各行各业气体检测。原有的电化学传感器的检测仪测试气体种类单一。随到社会需求复杂化，检测仪器要求检测气体种类越来越多，检测环境越来越复杂，需要测试的气体在不同环境要求电化学传感器种类不同，单一功能的设备不能满足要求。多合一气体检测仪应运而生，但是都支持固定的气体，若要更换种类，需返回原厂进行更换，周期长，造成使用不便，更有甚者就不能更换检测模块。因此，解决电化学传感器自动识别技术在提高电化学传感器检测仪的测试环境的复杂性有非常重要的意义，为电化学传感器检测仪器研制提供了重要技术方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供电化学传感器自动识别方法，解决现有技术面临诸多种类的电化学传感器识别困难的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

电化学传感器自动识别方法，采用电化学传感器自动识别驱动电路进行电化学传感器自动识别，所述电化学传感器自动识别驱动电路连接有单片机，用于通过单片机控制电化学传感器自动识别驱动电路运行，所述单片机还通过AD转换电路与所述电化学传感器自动识别驱动电路的输出端连接，所述单片机内置有存储器，所述单片机连接有电源。

进一步地，包括以下步骤：

步骤1、在存储器中存入消防用电化学传感器的官方信息，并建立电化学传感器数据库；

步骤2、通过人工测试待识别电化学传感器，测出待识别电化学传感器在实际系统中的空载输出值、以及上电过程中输出曲线的特征值，并将所测得的空载输出值和特征值录入存储器；

步骤3、将待识别电化学传感器接入电化学传感器自动识别驱动电路，并给单片机上电，单片机从存储器读取待识别电化学传感器的空载输出值和特征值；

步骤4、单片机根据待识别电化学传感器的空载输出值和特征值，分别对电化学传感器自动识别驱动电路进行正确配置；

步骤5、单片机通过电化学传感器自动识别驱动电路给待识别电化学传感器上电，并通过AD转换电路，监测待识别电化学传感器上电过程在各个时段的电压值，同时将所监测到的电压值与存储器内电化学传感器数据库中的电化学传感器进行匹配，从而对待识别电化学传感器进行自动识别。

进一步地，在所述步骤1中，电化学传感器官方信息包括电化学传感器的厂家ID、电化学传感器的分辨率、以及电化学传感器的参数配置。

进一步地，所述存储器为SD卡、TF卡、E2PROM、以及RAM中的任意一种。

进一步地，所述电化学传感器自动识别驱动电路包括设CE引脚接入端、RE引脚接入端和WE引脚接入端的电化学传感器接入端口，可编程可调电阻U1，MOS管Q1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电容C1，电容C2，电容C3，电容C5，放大器OP1，自动增益调整电路，以及自动偏压产生电路，所述CE接入端、所述RE接入端和所述WE接入端分别用于接入电化学传感器的CE引脚、RE引脚和WE引脚；

所述CE引脚接入端、所述电阻R1、以及所述放大器OP1的输出端依次串接，所述RE引脚接入端、所述电阻R2、所述电阻R3、以及所述放大器OP1的同向输入端依次串接，所述WE引脚接入端、所述可编程可调电阻U1、所述自动增益调整电路、所述电阻R4、所述电阻R5、以及所述放大器OP1的反向输入端依次串接；

所述电容C1的两端分别与所述CE引脚接入端和所述RE引脚接入端连接，所述电容C3的两端分别与所述放大器OP1的同向输入端和所述放大器OP1的输出端连接；所述电容C5的一端与所述可编程可调电阻U1连接，其另一端接地；所述电容C2的一端连接在所述电阻R2和所述电阻R3之间，其另一端连接在所述电阻R1和所述放大器OP1的输出端之间；

所述自动偏压产生电路与所述放大器OP1的反向输入端连接，所述自动偏压产生电路还接地，所述MOS管Q1的漏极D与所述WE引脚接入端连接，所述MOS管Q1的源极S与所述RE引脚接入端连接，所述MOS管Q1的栅极G和所述自动偏压产生电路分别与所述单片机的一个引脚连接，所述单片机的一个引脚连接在所述电阻R4和所述电阻R5之间，所述自动增益调整电路通过所述AD转换电路与所述单片机连接。

进一步地，所述自动增益调整电路包括放大器OP2、可编程可调电阻U3、可编程可调电阻U4、可编程可调电阻U5、以及电容C6，所述放大器OP2的反向输入端、所述可编程可调电阻U3、所述可编程可调电阻U4、所述可编程可调电阻U5、以及所述放大器OP2的输出端依次串接，所述电容C6的两端分别与所述放大器OP2的反向输入端和所述放大器OP2的输出端连接，所述放大器OP2的反向输入端与所述可编程可调电阻U1连接，所述放大器OP2的同向输入端与所述电阻R4连接，所述放大器OP2的输出端通过所述AD转换电路与所述单片机连接。

进一步地，所述自动偏压产生电路包括MOS管Q2、可编程可调电阻U2、可编程可调电阻U6、以及电容C4，所述MOS管Q2的漏极D、所述电容C4、所述可编程可调电阻U6、所述可编程可调电阻U2、以及所述MOS管Q2的源极S依次串接，所述MOS管Q2的漏极D与所述放大器OP1的反向输入端连接，所述MOS管Q2的栅极G与所述单片机的一个引脚连接，所述电容C4和所述可编程可调电阻U6之间接地。

进一步地，所述可编程可调电阻U1为X9C102可编程电阻，其电阻值可调范围为0-1KΩ，所述可编程可调电阻U2、所述可编程可调电阻U3、所述可编程可调电阻U4、所述可编程可调电阻U5、以及所述可编程可调电阻U6均为X9C104可编程电阻，其电阻值可调范围为0-100KΩ。

进一步地，所述电阻R1的电阻值为1KΩ，所述电阻R2的电阻值为10KΩ，所述电阻R3的电阻值为10KΩ，所述电阻R4的电阻值为47.5KΩ，所述电阻R5的电阻值为27.4KΩ。

进一步地，所述电容C1为10nf电容，所述电容C2为10nf电容，所述电容C3为10nf电容，所述电容C4为10nf电容，所述电容C5为100nf电容。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明方法流程简单、设计科学合理，使用方便，可对电化学传感器进行精准自动识别，适用电化学传感器种类范围广，识别效率高。

附图说明

图1为本发明电化学传感器自动识别驱动电路的驱动原理图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供的电化学传感器自动识别方法，流程简单、设计科学合理，使用方便，可对电化学传感器进行精准自动识别，适用电化学传感器种类范围广，识别效率高。本发明采用电化学传感器自动识别驱动电路进行电化学传感器自动识别，所述电化学传感器自动识别驱动电路连接有单片机，用于通过单片机控制电化学传感器自动识别驱动电路运行，所述单片机还通过AD转换电路与所述电化学传感器自动识别驱动电路的输出端连接，所述单片机内置有存储器，所述存储器为SD卡、TF卡、E2PROM、以及RAM中的任意一种，所述单片机连接有电源。

本发明电化学传感器自动识别方法包括以下步骤：

步骤1、在存储器中存入消防用电化学传感器的官方信息，并建立电化学传感器数据库，该官方信息包括电化学传感器的厂家ID、电化学传感器的分辨率、以及电化学传感器的参数配置；

步骤2、通过人工测试待识别电化学传感器，测出待识别电化学传感器在实际系统中的空载输出值、以及上电过程中输出曲线的特征值，并将所测得的空载输出值和特征值录入存储器；

步骤3、将待识别电化学传感器接入电化学传感器自动识别驱动电路，并给单片机上电，单片机从存储器读取待识别电化学传感器的空载输出值和特征值；

步骤4、单片机根据待识别电化学传感器的空载输出值和特征值，分别对电化学传感器自动识别驱动电路进行正确配置；

步骤5、单片机通过电化学传感器自动识别驱动电路给待识别电化学传感器上电，并通过AD转换电路，监测待识别电化学传感器上电过程在各个时段的电压值，同时将所监测到的电压值与存储器内电化学传感器数据库中的电化学传感器进行匹配，从而对待识别电化学传感器进行自动识别。

如图1所示，本发明所述电化学传感器自动识别驱动电路包括设CE引脚接入端、RE引脚接入端和WE引脚接入端的电化学传感器接入端口，可编程可调电阻U1，MOS管Q1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电容C1，电容C2，电容C3，电容C5，放大器OP1，自动增益调整电路，以及自动偏压产生电路，所述CE接入端、所述RE接入端和所述WE接入端分别用于接入电化学传感器的CE引脚、RE引脚和WE引脚。所述CE引脚接入端、所述电阻R1、以及所述放大器OP1的输出端依次串接，所述RE引脚接入端、所述电阻R2、所述电阻R3、以及所述放大器OP1的同向输入端依次串接，所述WE引脚接入端、所述可编程可调电阻U1、所述自动增益调整电路、所述电阻R4、所述电阻R5、以及所述放大器OP1的反向输入端依次串接。所述电容C1的两端分别与所述CE引脚接入端和所述RE引脚接入端连接，所述电容C3的两端分别与所述放大器OP1的同向输入端和所述放大器OP1的输出端连接；所述电容C5的一端与所述可编程可调电阻U1连接，其另一端接地；所述电容C2的一端连接在所述电阻R2和所述电阻R3之间，其另一端连接在所述电阻R1和所述放大器OP1的输出端之间。所述自动偏压产生电路与所述放大器OP1的反向输入端连接，所述自动偏压产生电路还接地，所述MOS管Q1的漏极D与所述WE引脚接入端连接，所述MOS管Q1的源极S与所述RE引脚接入端连接，所述MOS管Q1的栅极G和所述自动偏压产生电路分别与所述单片机的一个引脚连接，所述单片机的一个引脚连接在所述电阻R4和所述电阻R5之间，所述自动增益调整电路通过所述AD转换电路与所述单片机连接。

本发明所述自动增益调整电路包括放大器OP2、可编程可调电阻U3、可编程可调电阻U4、可编程可调电阻U5、以及电容C6，所述放大器OP2的反向输入端、所述可编程可调电阻U3、所述可编程可调电阻U4、所述可编程可调电阻U5、以及所述放大器OP2的输出端依次串接，所述电容C6的两端分别与所述放大器OP2的反向输入端和所述放大器OP2的输出端连接，所述放大器OP2的反向输入端与所述可编程可调电阻U1连接，所述放大器OP2的同向输入端与所述电阻R4连接，所述放大器OP2的输出端通过所述AD转换电路与所述单片机连接。

本发明所述自动偏压产生电路包括MOS管Q2、可编程可调电阻U2、可编程可调电阻U6、以及电容C4，所述MOS管Q2的漏极D、所述电容C4、所述可编程可调电阻U6、所述可编程可调电阻U2、以及所述MOS管Q2的源极S依次串接，所述MOS管Q2的漏极D与所述放大器OP1的反向输入端连接，所述MOS管Q2的栅极G与所述单片机的一个引脚连接，所述电容C4和所述可编程可调电阻U6之间接地。

本发明所述可编程可调电阻U1为X9C102可编程电阻，其电阻值可调范围为0-1KΩ，所述可编程可调电阻U2、所述可编程可调电阻U3、所述可编程可调电阻U4、所述可编程可调电阻U5、以及所述可编程可调电阻U6均为X9C104可编程电阻，其电阻值可调范围为0-100KΩ。所述电阻R1的电阻值为1KΩ，所述电阻R2的电阻值为10KΩ，所述电阻R3的电阻值为10KΩ，所述电阻R4的电阻值为47.5KΩ，所述电阻R5的电阻值为27.4KΩ。所述电容C1为10nf电容，所述电容C2为10nf电容，所述电容C3为10nf电容，所述电容C4为10nf电容，所述电容C5为100nf电容。

本发明可编程可调电阻U1-6均采用X9Cxxx系列可编程可调电阻，可以通过单片机来调整电阻的具体阻值。

本发明可编程可调电阻U1采用X9C102，可产生0～1K的电阻值，能满足所有电化学传感器负载电阻的需要，所以，该电路能适配市场上所有的电化学传感器，当不同品牌电化学传感器插入电路后，单片机可以根据不同电化学传感器的参数，对负载电阻进行调整。

本发明自动增益调整电路中的可编程可调电阻U3\U4\U5采用X9C104可编程可调电阻进行串联，单片机可以根据系统需要，对三个电阻进行自动调整，从而达到自动增益调整的目的，这样系统可以根据响应结果，来调整增益，当传感器输出电流较小，导致SEN_VOUT_OP输出太小而无法测量时，单片机可以适当调整U3\U4\U5的值，让增益变大；当传感器输出电流较大，导致SEN_VOUT_OP输出太大而超出量程，单片机可以适当调整U3\U4\U5的值，让增益变小，从而匹配后级AD电路的测量量程；

本发明自动偏压产生电路，当需要产生偏压来达到传感器检测功能或者某些传感器自身需要产生偏压时，单片机可以通过拉低Q2的BIAS_SWITCH引脚，让偏压电路U2/U6产生需要的偏压，U2\U6采用X9C104可编程可调电阻进行串联，单片机可以根据系统需要，对两个电阻进行自动调整，从而达到偏压调整的目的。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.电化学传感器自动识别方法，其特征在于，采用电化学传感器自动识别驱动电路进行电化学传感器自动识别，所述电化学传感器自动识别驱动电路连接有单片机，用于通过单片机控制电化学传感器自动识别驱动电路运行，所述单片机还通过AD转换电路与所述电化学传感器自动识别驱动电路的输出端连接，所述单片机内置有存储器，所述单片机连接有电源。

2.根据权利要求1所述的电化学传感器自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在存储器中存入消防用电化学传感器的官方信息，并建立电化学传感器数据库；

步骤2、通过人工测试待识别电化学传感器，测出待识别电化学传感器在实际系统中的空载输出值、以及上电过程中输出曲线的特征值，并将所测得的空载输出值和特征值录入存储器；

步骤3、将待识别电化学传感器接入电化学传感器自动识别驱动电路，并给单片机上电，单片机从存储器读取待识别电化学传感器的空载输出值和特征值；

步骤4、单片机根据待识别电化学传感器的空载输出值和特征值，分别对电化学传感器自动识别驱动电路进行正确配置；

步骤5、单片机通过电化学传感器自动识别驱动电路给待识别电化学传感器上电，并通过AD转换电路，监测待识别电化学传感器上电过程在各个时段的电压值，同时将所监测到的电压值与存储器内电化学传感器数据库中的电化学传感器进行匹配，从而对待识别电化学传感器进行自动识别。

3.根据权利要求2所述的电化学传感器自动识别方法，其特征在于，在所述步骤1中，电化学传感器官方信息包括电化学传感器的厂家ID、电化学传感器的分辨率、以及电化学传感器的参数配置。

4.根据权利要求3所述的电化学传感器自动识别方法，其特征在于，所述存储器为SD卡、TF卡、E2PROM、以及RAM中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的电化学传感器自动识别方法，其特征在于，所述电化学传感器自动识别驱动电路包括设CE引脚接入端、RE引脚接入端和WE引脚接入端的电化学传感器接入端口，可编程可调电阻U1，MOS管Q1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电容C1，电容C2，电容C3，电容C5，放大器OP1，自动增益调整电路，以及自动偏压产生电路，所述CE接入端、所述RE接入端和所述WE接入端分别用于接入电化学传感器的CE引脚、RE引脚和WE引脚；

所述CE引脚接入端、所述电阻R1、以及所述放大器OP1的输出端依次串接，所述RE引脚接入端、所述电阻R2、所述电阻R3、以及所述放大器OP1的同向输入端依次串接，所述WE引脚接入端、所述可编程可调电阻U1、所述自动增益调整电路、所述电阻R4、所述电阻R5、以及所述放大器OP1的反向输入端依次串接；

所述电容C1的两端分别与所述CE引脚接入端和所述RE引脚接入端连接，所述电容C3的两端分别与所述放大器OP1的同向输入端和所述放大器OP1的输出端连接；所述电容C5的一端与所述可编程可调电阻U1连接，其另一端接地；所述电容C2的一端连接在所述电阻R2和所述电阻R3之间，其另一端连接在所述电阻R1和所述放大器OP1的输出端之间；

所述自动偏压产生电路与所述放大器OP1的反向输入端连接，所述自动偏压产生电路还接地，所述MOS管Q1的漏极D与所述WE引脚接入端连接，所述MOS管Q1的源极S与所述RE引脚接入端连接，所述MOS管Q1的栅极G和所述自动偏压产生电路分别与所述单片机的一个引脚连接，所述单片机的一个引脚连接在所述电阻R4和所述电阻R5之间，所述自动增益调整电路通过所述AD转换电路与所述单片机连接。

6.根据权利要求5所述的电化学传感器自动识别方法，其特征在于，所述自动增益调整电路包括放大器OP2、可编程可调电阻U3、可编程可调电阻U4、可编程可调电阻U5、以及电容C6，所述放大器OP2的反向输入端、所述可编程可调电阻U3、所述可编程可调电阻U4、所述可编程可调电阻U5、以及所述放大器OP2的输出端依次串接，所述电容C6的两端分别与所述放大器OP2的反向输入端和所述放大器OP2的输出端连接，所述放大器OP2的反向输入端与所述可编程可调电阻U1连接，所述放大器OP2的同向输入端与所述电阻R4连接，所述放大器OP2的输出端通过所述AD转换电路与所述单片机连接。

7.根据权利要求6所述的电化学传感器自动识别方法，其特征在于，所述自动偏压产生电路包括MOS管Q2、可编程可调电阻U2、可编程可调电阻U6、以及电容C4，所述MOS管Q2的漏极D、所述电容C4、所述可编程可调电阻U6、所述可编程可调电阻U2、以及所述MOS管Q2的源极S依次串接，所述MOS管Q2的漏极D与所述放大器OP1的反向输入端连接，所述MOS管Q2的栅极G与所述单片机的一个引脚连接，所述电容C4和所述可编程可调电阻U6之间接地。

8.根据权利要求7所述的电化学传感器自动识别方法，其特征在于，所述可编程可调电阻U1为X9C102可编程电阻，其电阻值可调范围为0-1KΩ，所述可编程可调电阻U2、所述可编程可调电阻U3、所述可编程可调电阻U4、所述可编程可调电阻U5、以及所述可编程可调电阻U6均为X9C104可编程电阻，其电阻值可调范围为0-100KΩ。

9.根据权利要求8所述的电化学传感器自动识别方法，其特征在于，所述电阻R1的电阻值为1KΩ，所述电阻R2的电阻值为10KΩ，所述电阻R3的电阻值为10KΩ，所述电阻R4的电阻值为47.5KΩ，所述电阻R5的电阻值为27.4KΩ。

10.根据权利要求9所述的电化学传感器自动识别方法，其特征在于，所述电容C1为10nf电容，所述电容C2为10nf电容，所述电容C3为10nf电容，所述电容C4为10nf电容，所述电容C5为100nf电容。