CN219179292U - 一种传感器零点低漂移电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种传感器零点低漂移电路，其特征在于，应用于氧传感器中，包括：氧传感器信号输入模块，将氧传感器采集到的电流信号转变为电压信号并放大；氧传感器零点输入模块，包括基准电压源芯片，将该芯片输出的基准电压源放大分压后输出零点电压信号；加法电路模块，对氧传感器信号输入模块和氧传感器零点输入模块的输出信号进行求和运算；第二级信号放大模块，对加法电路模块的输出信号进行放大；电压转电流模块，将第二级信号放大模块输出的电压信号转变为电流信号；电流输出模块，接收电压转电流模块的输出信号并输出；以及电源转换模块。本实用新型能够提高传感器的测量精度，减少传感器零点的漂移。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器检测电路技术领域，特别涉及一种传感器零点低漂移电路。
背景技术
库仑电解法原理的氧传感器，利用样气中的氧在电极上进行还原氧化反应交换电子产生电流的原理，可快速、准确地测试气体中的氧含量。适用于石油、化工、特气、钢铁等工业部门进行气体微量氧含量的检测以及工艺流程中的氧含量测量。氧传感器的工作原理是：样品气体流过样气管路进入传感器；氧分子通过扩散阻挡层后达到阴极；样品气体中的氧在阴极处发生电化学反应被还原成：O2+2H2O+4e- —— 4OH-；电解液中含有氢氧化钾（KOH）帮助氢氧根离子迁移至阳极；在阳极处氢氧根(OH-)被氧化重新形成氧分子排出，4OH- —— O2+2H2O+4e- 。传感器电极上加以直流电压，驱动氧化还原反应的进行，最终产生的电流值正比于样气中氧含量。通过测量传感器输出的电流信号，得到样气中的氧含量。氧传感器的输出电流值是极小的微安信号，电路处理中，先将电流先转化为电压信号，进行线性放大处理。为了使传感器在零点达到良好的性能，一般采用提高零点电压的方式，即在传感器原输出信号的基础上，加上一个固定的零点电压值，再叠加原信号进行二次放大处理后，作为传感器的输出信号。传统的电路设计，因基准电压不稳定，在零点附近的电压极容易出现漂移，零点漂移后，直接影响传感器的输出信号，进而影响测量精度。
实用新型内容
本实用新型提供了一种传感器零点低漂移电路，其优点是能够提高传感器的测量精度，减少传感器零点的漂移。
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种传感器零点低漂移电路，其特征在于，应用于氧传感器中，包括：
氧传感器信号输入模块，将氧传感器采集到的电流信号转变为电压信号并放大；
氧传感器零点输入模块，包括基准电压源芯片，将该芯片输出的基准电压源放大分压后输出零点电压信号；
加法电路模块，对氧传感器信号输入模块和氧传感器零点输入模块的输出信号进行求和运算；
第二级信号放大模块，对加法电路模块的输出信号进行放大；
电压转电流模块，将第二级信号放大模块输出的电压信号转变为电流信号；
电流输出模块，接收电压转电流模块的输出信号并输出；
以及为所述电路供电的电源转换模块。
本实用新型进一步设置为，所述氧传感器信号输入模块包括采样电阻R30以及运算放大器U1A，采样电阻R30将氧传感器采集到的电流信号转变为电压信号并经过运算放大器U1A进行放大。
本实用新型进一步设置为，所述基准电压源芯片为MAX6070芯片，提供+2.5V基准电压源。
本实用新型进一步设置为，所述氧传感器零点输入模块还包括运算放大器U3以及高精度低温漂电阻R13，R14，R141，基准电压源芯片的输出信号经过运算放大器U3放大后再经过高精度低温漂电阻R13，R14，R141分压后输出零点电压信号。
本实用新型进一步设置为，所述高精度低温漂电阻R13，R14，R141的精度为±0.1%或更高，所述高精度低温漂电阻R13，R14，R141的温度系数为25ppm/℃或更优。
本实用新型进一步设置为，所述加法电路模块包括运算放大器U1B以及低温漂电阻R11，R12，R142，低温漂电阻R11，R12，R142的温度系数为25ppm/℃或更优。
本实用新型进一步设置为，所述第二级信号放大模块包括运算放大器U4以及高精度电阻R32，R33，高精度电阻R32，R33的精度为±0.1%或更高。
本实用新型进一步设置为，所述电源转换模块的输出包括+12V输出、+5V输出以及-5V输出。
综上所述，本实用新型的有益效果有：
1．本实用新型通过氧传感器零点输入模块提供一个高精度的零点电压信号，该信号叠加氧传感器信号后输出，从而减少传感器零点的漂移，提高传感器检测精度，用来解决气体中微量氧测量领域氧传感器零点漂移的问题；
2．本实用新型通过采用高精度低温漂电阻，进一步提高氧传感器零点输入模块所提供的零点电压信号的精确度和稳定性，加法电路模块中的低温漂电阻以及第二级信号放大模块中的高精度电阻提高输出信号的稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的原理结构图；
图2是本实用新型实施例中氧传感器信号输入模块、氧传感器零点输入模块以及加法电路模块的电路原理图；
图3是本实用新型实施例中第二级信号放大模块、电压转电流模块以及电流输出模块的电路原理图；
图4是本实用新型实施例中电源转换模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
实施例：参考图1-4，一种传感器零点低漂移电路，应用于氧传感器中，包括氧传感器信号输入模块、氧传感器零点输入模块、加法电路模块、第二级信号放大模块、电压转电流模块、电流输出模块以及电源转换模块。
氧传感器信号输入模块，将氧传感器采集到的电流信号转变为电压信号并放大；所述氧传感器信号输入模块包括采样电阻R30以及运算放大器U1A，采样电阻R30将氧传感器采集到的微小电流信号转变为微电压信号，并经过运算放大器U1A进行放大后输出为0～1V的电压信号。
氧传感器零点输入模块，包括基准电压源芯片REG5，将该芯片输出的基准电压源放大分压后输出零点电压信号；所述基准电压源芯片REG5为美信半导体的MAX6070芯片，提供+2.5V基准电压源，电压精度为±0.04%，温度漂移典型值1.5ppm/℃，最大6ppm/℃，噪声4.8uV，功耗低，工作电流为150μA，最大负载电流为10mA，用于氧传感器零点输入模块的基准电压，保证电路的高精度和低温度漂移。MAX6070芯片采用SOT23-6封装，工作温度范围为﹣40至+125℃，可以保证芯片在极端工作温度条件下具有温度稳定性。所述氧传感器零点输入模块还包括运算放大器U3以及高精度低温漂电阻R13，R14，R141，基准电压源芯片的输出信号经过运算放大器U3放大后再经过高精度低温漂电阻R13，R14，R141分压后输出零点电压信号。所述高精度低温漂电阻R13，R14，R141的精度为±0.1%或更高，所述高精度低温漂电阻R13，R14，R141的温度系数为25ppm/℃或更优。本实施例中，经过高精度低温漂电阻R13，R14，R141分压后，氧传感器零点输入模块最终的输出电压信号为0.032V，即零点电压信号为0.032V。
加法电路模块，对氧传感器信号输入模块和氧传感器零点输入模块的输出信号进行求和运算；如图2所示，加法电路模块包括运算放大器U1B以及低温漂电阻R11，R12，R142，低温漂电阻R11，R12，R142的温度系数为25ppm/℃或更优。叠加后的信号为0.032～1.032V，送入第二级信号放大模块放大处理。
第二级信号放大模块，对加法电路模块的输出信号进行放大；如图3所示，第二级信号放大模块包括运算放大器U4以及高精度电阻R32，R33，高精度电阻R32，R33的精度为±0.1%或更高。
电压转电流模块，包括两个LM128芯片，将第二级信号放大模块输出的电压信号转变为电流信号，输出至电流输出模块，最终达到电流放大的要求。电流输出模块接收电压转电流模块的输出信号并输出。
电源转换模块的输出包括+12V输出、+5V输出以及-5V输出。电源转换模块中主要包括1个UA78M12、1个UA78M05、1个TPS60400芯片：芯片UA78M12将输入+24V电压转变为+12V输出，用于运算放大器LM258的正端供电；芯片UA78M05将+12V电压转变为+5V输出，用于TLC2262运算放大器的正端供电；芯片TPS60400将输入+5V电压转变为-5V输出，用于LM258和TLC2262运算放大器的负端供电；以上芯片的设置主要是为了满足放大电路中不同元器件正常工作的不同供电的需要。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种传感器零点低漂移电路，其特征在于，应用于氧传感器中，包括：
氧传感器信号输入模块，将氧传感器采集到的电流信号转变为电压信号并放大；
氧传感器零点输入模块，包括基准电压源芯片，将该芯片输出的基准电压源放大分压后输出零点电压信号；
加法电路模块，对氧传感器信号输入模块和氧传感器零点输入模块的输出信号进行求和运算；
第二级信号放大模块，对加法电路模块的输出信号进行放大；
电压转电流模块，将第二级信号放大模块输出的电压信号转变为电流信号；
电流输出模块，接收电压转电流模块的输出信号并输出；
以及为所述电路供电的电源转换模块。
2.根据权利要求1所述的传感器零点低漂移电路，其特征在于，所述氧传感器信号输入模块包括采样电阻R30以及运算放大器U1A，采样电阻R30将氧传感器采集到的电流信号转变为电压信号并经过运算放大器U1A进行放大。
3.根据权利要求1所述的传感器零点低漂移电路，其特征在于，所述基准电压源芯片为MAX6070芯片，提供+2.5V基准电压源。
4.根据权利要求1所述的传感器零点低漂移电路，其特征在于，所述氧传感器零点输入模块还包括运算放大器U3以及高精度低温漂电阻R13，R14，R141，基准电压源芯片的输出信号经过运算放大器U3放大后再经过高精度低温漂电阻R13，R14，R141分压后输出零点电压信号。
5.根据权利要求4所述的传感器零点低漂移电路，其特征在于，所述高精度低温漂电阻R13，R14，R141的精度为±0.1%或更高，所述高精度低温漂电阻R13，R14，R141的温度系数为25ppm/℃或更优。
6.根据权利要求1所述的传感器零点低漂移电路，其特征在于，所述加法电路模块包括运算放大器U1B以及低温漂电阻R11，R12，R142，低温漂电阻R11，R12，R142的温度系数为25ppm/℃或更优。
7.根据权利要求1所述的传感器零点低漂移电路，其特征在于，所述第二级信号放大模块包括运算放大器U4以及高精度电阻R32，R33，高精度电阻R32，R33的精度为±0.1%或更高。
8.根据权利要求1所述的传感器零点低漂移电路，其特征在于，所述电源转换模块的输出包括+12V输出、+5V输出以及-5V输出。
Priority Applications (1)
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| CN202223375197.6U CN219179292U (zh) | 2022-12-15 | 2022-12-15 | 一种传感器零点低漂移电路 |
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| CN219179292U true CN219179292U (zh) | 2023-06-13 |
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Family Applications (1)
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| CN202223375197.6U Active CN219179292U (zh) | 2022-12-15 | 2022-12-15 | 一种传感器零点低漂移电路 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN219179292U (zh) |
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2022
- 2022-12-15 CN CN202223375197.6U patent/CN219179292U/zh active Active
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