CN206223718U - 具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，包括电化学气体传感元件、电化学气体驱动电路、微处理器芯片U1、电源供电电路，还包括湿度传感器U5、湿度检测驱动电路和湿度补偿模块U3，所述湿度检测驱动电路包括运算放大器U4、采样保持模块、低通滤波器和编码器，所述湿度传感器U5通过低通滤波器连接至采样保持模块，所述采样保持模块连接至运算放大器U4，所述运算放大器U4通过编码器连接至湿度补偿模块U3，所述湿度补偿模块U3连接至微处理器芯片U1。本实用新型并不依赖温湿度曲线实施补偿，降低了系统的误差，提高了电化学气体传感器的灵敏度以及准确性。

Description

具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是涉及一种具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路。

背景技术

随着社会的进步技术的发展，空气污染问题越来越严重，而且已经开始对人们的身体健康造成了巨大的威胁。为了更好的控制空气的污染，人们需要对空气中污染物的浓度进行测量。人们一般通过空气污染物检测设备对空气中污染物的浓度进行测量。

现有的气体检测仪器多为单气体或固定气体种类的单气体检测仪器，气体传感器的体型大、检测气体品种单一、固定，且一般不具备数据处理功能，且传统的气体检测仪器由于多数采用半导体材料加热时产生的异性来实现气体浓度检测的，而这种检测气体浓度的方式灵敏性差，气体浓度变化范围小时不容易检测到，且使用环境湿度对半导体材料与空气接触表面阻值变化的影响较高，现有的气体检测仪器多数没有湿度补偿功能，有些具有湿度补偿功能的气体检测仪器湿度补偿原理是根据半导体材料本身的温湿度特性曲线，参照半导体材料的温度值通过软件计算出湿度相对值，进而得出湿度补偿数值。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，第一，通过增设湿度传感器U5以及湿度检测驱动电路通过及时的监控电化学气体传感器所在环境的湿度值，给予电化学气体传感器以单独的湿度补偿，并不依赖温湿度曲线实施补偿，降低了系统的误差，提高了电化学气体传感器的灵敏度以及准确性。第二，通过增设湿度补偿模块，通过单独的湿敏电阻曲线给予湿度传感器补偿，降低湿度传感器U5自身检测湿度值的误差范围。第三，设置滤除外界干扰的滤波器以及抗干扰模块，提高信号的稳定性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，包括电化学气体传感元件、电化学气体驱动电路、微处理器芯片U1、电源供电电路，所述电化学气体传感元件的供电引线连接至电化学气体驱动电路，所述电化学气体传感元件的检测极引线和对极引线连接至分压电阻R5，检测极引线的输出端通过AD转换电路连接至微处理器芯片U1的传感元件阻值输入端子，其特征在于，还包括湿度传感器U5、湿度检测驱动电路和湿度补偿模块U3，所述湿度检测驱动电路包括运算放大器U4、采样保持模块、低通滤波器和编码器，所述湿度传感器U5通过低通滤波器连接至采样保持模块，所述采样保持模块连接至运算放大器U4，所述运算放大器U4通过编码器连接至湿度补偿模块U3，所述湿度补偿模块U3连接至微处理器芯片U1。

进一步地，所述湿度传感器U5采用CHR-01型湿敏电阻。

进一步地，所述湿度补偿模块U3采用ATmega8型号的芯片。

进一步地，所述微处理器芯片U1采用R5F10268ASP型号的芯片。

进一步地，所述运算放大器U4采用LM358型号的芯片，所述LM358型号的芯片的引脚3为输入端，所述电阻R17和电容C4构成一个RC滤波器，所述电容C3为采样保持电容通过电阻R16连接至运算放大器U4的引脚2，所述运算放大器U4引脚1为输出端口，引脚1连接至湿度补偿模块U3ATmega8型号的芯片的引脚6，所述湿度补偿模块U3ATmega8型号的芯片的引脚2和引脚3分别连接至微处理器芯片U1U1的引脚16、引脚17。

进一步地，所述微处理器芯片U1的复位端子通过上拉电阻R3连接至电源供电电路的5V电源。

进一步地，所述微处理器芯片U1的工具输入端子通过上拉电阻R4连接至电源供电电路的5V电源。

进一步地，所述微处理器芯片U1的接地引脚接地。

进一步地，所述微处理器芯片U1的采样控制开关引脚为ANI18引脚、ANI19引脚、ANI20引脚，所述ANI18引脚、ANI19引脚、ANI20引脚分别通过电阻R9、R10、R11连接至电源供电电路的5V电源，所述微处理器芯片U1的VDD引脚连接至电源供电电路。

进一步地，还包括温度校正电路，所述微处理器芯片U1的引脚18连接至温度校正电路，所述温度校正电路包括热敏电阻TH1和分压电阻R8，所述热敏电阻TH1和分压电阻R8串联连接，热敏电阻TH1的一端连接至电源供电电路的5V电源，所述分压电阻R8的低端接地，所述微处理器芯片U1的引脚18连接至热敏电阻TH1与分压电阻R8之间。

进一步地，所述微处理器芯片U1的SDA引脚通过电阻R1连接至电源供电电路的5V电源。

进一步地，所述微处理器芯片U1的SCL引脚通过电阻R2连接至电源供电电路的5V电源。

进一步地，所述电化学气体驱动电路选用TGS2600型号的芯片U2，所述TGS2600型号芯片的第三引脚和第四引脚连接至电源供电电路的5V电源，所述电化学气体驱动电路的接地引线接地。

进一步地，所述电化学气体驱动电路的第二引脚和第三引脚之间设置有滤波电容C6，所述滤波电容C6为0.1uF的滤波电容。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

第一，通过增设湿度传感器U5以及湿度检测驱动电路通过及时的监控电化学气体传感器所在环境的湿度值，给予电化学气体传感器以单独的湿度补偿，并不依赖温湿度曲线实施补偿，降低了系统的误差，提高了电化学气体传感器的灵敏度以及准确性。第二，通过增设湿度补偿模块，通过单独的湿敏电阻曲线给予湿度传感器补偿，降低湿度传感器U5自身检测湿度值的误差范围。第三，设置滤除外界干扰的滤波器以及抗干扰模块，提高信号的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型的实施方式：

参见图1，具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，包括电化学气体传感元件、电化学气体驱动电路、微处理器芯片U1、电源供电电路，所述电化学气体传感元件的供电引线连接至电化学气体驱动电路，所述电化学气体传感元件的检测极引线和对极引线连接至分压电阻R5，检测极引线的输出端通过AD转换电路连接至微处理器芯片U1的传感元件阻值输入端子，其特征在于，还包括湿度传感器U5、湿度检测驱动电路和湿度补偿模块U3，所述湿度检测驱动电路包括运算放大器U4、采样保持模块、低通滤波器和编码器，所述湿度传感器U5通过低通滤波器连接至采样保持模块，所述采样保持模块连接至运算放大器U4，所述运算放大器U4通过编码器连接至湿度补偿模块U3，所述湿度补偿模块U3连接至微处理器芯片U1。

作为优选实施例，所述湿度传感器U5采用CHR-01型湿敏电阻。

作为优选实施例，所述湿度补偿模块U3采用ATmega8型号的芯片。

作为优选实施例，所述微处理器芯片U1采用R5F10268ASP型号的芯片。

作为优选实施例，所述运算放大器U4采用LM358型号的芯片，所述LM358型号的芯片的引脚3为输入端，所述电阻R17和电容C4构成一个RC滤波器，所述电容C3为采样保持电容通过电阻R16连接至运算放大器U4的引脚2，所述运算放大器U4引脚1为输出端口，引脚1连接至湿度补偿模块U3ATmega8型号的芯片的引脚6，所述湿度补偿模块U3ATmega8型号的芯片的引脚2和引脚3分别连接至微处理器芯片U1U1的引脚16、引脚17。

作为优选实施例，所述微处理器芯片U1的复位端子通过上拉电阻R3连接至电源供电电路的5V电源。

作为优选实施例，所述微处理器芯片U1的工具输入端子通过上拉电阻R4连接至电源供电电路的5V电源。

作为优选实施例，所述微处理器芯片U1的接地引脚接地。

作为优选实施例，所述微处理器芯片U1的采样控制开关引脚为ANI18引脚、ANI19引脚、ANI20引脚，所述ANI18引脚、ANI19引脚、ANI20引脚分别通过电阻R9、R10、R11连接至电源供电电路的5V电源，所述微处理器芯片U1的VDD引脚连接至电源供电电路。

作为优选实施例，还包括温度校正电路，所述微处理器芯片U1的引脚18连接至温度校正电路，所述温度校正电路包括热敏电阻TH1和分压电阻R8，所述热敏电阻TH1和分压电阻R8串联连接，热敏电阻TH1的一端连接至电源供电电路的5V电源，所述分压电阻R8的低端接地，所述微处理器芯片U1的引脚18连接至热敏电阻TH1与分压电阻R8之间。

作为优选实施例，所述微处理器芯片U1的SDA引脚通过电阻R1连接至电源供电电路的5V电源。

作为优选实施例，所述微处理器芯片U1的SCL引脚通过电阻R2连接至电源供电电路的5V电源。

作为优选实施例，所述电化学气体驱动电路选用TGS2600型号的芯片U2，所述TGS2600型号芯片的第三引脚和第四引脚连接至电源供电电路的5V电源，所述电化学气体驱动电路的接地引线接地。

作为优选实施例，所述电化学气体驱动电路的第二引脚和第三引脚之间设置有滤波电容C6，所述滤波电容C6为0.1uF的滤波电容。

Claims (9)

1.具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，包括电化学气体传感元件、电化学气体驱动电路、微处理器芯片U1、电源供电电路，所述电化学气体传感元件的供电引线连接至电化学气体驱动电路，所述电化学气体传感元件的检测极引线和对极引线连接至分压电阻R5，检测极引线的输出端通过AD转换电路连接至微处理器芯片U1的传感元件阻值输入端子，其特征在于，还包括湿度传感器U5、湿度检测驱动电路和湿度补偿模块U3，所述湿度检测驱动电路包括运算放大器U4、采样保持模块、低通滤波器和编码器，所述湿度传感器U5通过低通滤波器连接至采样保持模块，所述采样保持模块连接至运算放大器U4，所述运算放大器U4通过编码器连接至湿度补偿模块U3，所述湿度补偿模块U3连接至微处理器芯片U1。

2.根据权利要求1所述的具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，其特征在于，所述湿度传感器U5采用CHR-01型湿敏电阻。

3.根据权利要求2所述的具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，其特征在于，所述湿度补偿模块U3采用ATmega8型号的芯片。

4.根据权利要求3所述的具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，其特征在于，所述微处理器芯片U1采用R5F10268ASP型号的芯片。

5.根据权利要求4所述的具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，其特征在于，所述运算放大器U4采用LM358型号的芯片，所述LM358型号的芯片的引脚3为输入端，所述电阻R17和电容C4构成一个RC滤波器，所述电容C3为采样保持电容通过电阻R16连接至运算放大器U4的引脚2，所述运算放大器U4引脚1为输出端口，引脚1连接至湿度补偿模块U3ATmega8型号的芯片的引脚6，所述湿度补偿模块U3ATmega8型号的芯片的引脚2和引脚3分别连接至微处理器芯片U1U1的引脚16、引脚17。

6.根据权利要求1所述的具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，其特征在于，所述微处理器芯片U1的复位端子通过上拉电阻R3连接至电源供电电路的5V电源，所述微处理器芯片U1的工具输入端子通过上拉电阻R4连接至电源供电电路的5V电源。

7.根据权利要求6所述的具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，其特征在于，所述微处理器芯片U1的SDA引脚通过电阻R1连接至电源供电电路的5V电源；所述微处理器芯片U1的SCL引脚通过电阻R2连接至电源供电电路的5V电源。

8.根据权利要求7所述的具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，其特征在于，所述电化学气体驱动电路选用TGS2600型号的芯片U2，所述TGS2600型号芯片的第三引脚和第四引脚连接至电源供电电路的5V电源，所述电化学气体驱动电路的接地引线接地。

9.根据权利要求8所述的具有湿度补偿功能的气体传感器驱动电路，其特征在于，所述电化学气体驱动电路的第二引脚和第三引脚之间设置有滤波电容C6，所述滤波电容C6为0.1uF的滤波电容。