Программа Сервисный Центр
0

Антилогарифмический преобразователь линеаризует датчик углекислого газа


, октябрь 2014

Jordan Dimitrov

EDN

Несмотря на то, что для определения концентрации углекислого газа чаще всего используются инфракрасные датчики, электромеханические аналоги составляют им серьезную конкуренцию благодаря высокой чувствительности, широкому диапазону измерений и дешевизне. Электромеханические датчики подключаются к микроконтроллеру, как правило, через буферный усилитель со сверхмалым входным током (менее 1 пА). Усилитель необходим для линеаризации логарифмического отклика датчика. Хорошим примером такого решения может служить модуль SEN-000007 компании Sandbox Electronics, в котором используется датчик CO2 MG-811, выпускаемый компанией Hanwei Electronics. К сожалению, в [1] приведены подробные схемы датчика и программные коды, но ни слова не сказано о его точности.

В статье представлено чисто аппаратное решение проблемы линеаризации, основанное на недорогой схеме, легко подстраиваемой и обеспечивающей хорошую точность. Выходной сигнал можно напрямую подключать к щитовому прибору или микроконтроллеру, причем сигнал не требует никакой сложной обработки, связанной с вычислениями логарифмов или антилогарифмов.

Антилогарифмический преобразователь линеаризует датчик углекислого газа
Рисунок 1.Датчик имеет логарифмическую характеристику
со смещением 265 мВ.

Датчик MG-811 измеряет концентрацию CO2 в диапазоне от 400 до 10,000 ppm (от 0.04% до 1%). На Рисунке 1 изображена передаточная характеристика датчика. Точки на графике взяты из технического описания MG-811 [1]. Аппроксимирующая кривая и уравнение подобраны с помощью Microsoft Excel.

Антилогарифмический преобразователь линеаризует датчик углекислого газа
Рисунок 2.Счетверенный операционный усилитель и согласованная пара
транзисторов позволяют просто и с минимальными затратами
линеаризовать характеристику датчика. R7 – это стандартный
компенсирующий резистор, такой например, как приборы серий
AT35 или ST35, выпускаемые компанией PRC.

Схема представлена на Рисунке 2. В ней использованы счетверенный операционный усилитель и согласованная пара транзисторов. Цепь нормализации на микросхемах IC2A и IC2B обеспечивает высокое входное сопротивление для датчика, вычитает из сигнала датчика постоянное смещение 265 мВ и усиливает результирующий сигнал. Конченой целью является преобразование отклика датчика, изначально имеющего логарифмический характер VS = lnC (C – концентрация CO2), к виду, обеспечивающему линейную связь выходного сигнала VOUT c концентрацией CO2. Для этого на микросхемах IC2C, IC2D и паре согласованных транзисторов Q1, Q2 [2] сделан антилогарифмический преобразователь, реализующий функцию elnC = C. Микросхема LM385-2.5 источника опорного напряжения 2.5 В позволяет использовать в схеме другие газовые датчики, например, TGS4161 компании Figaro [3], для которого требуется источник питания не 6 В, а 5 В. Не забывайте, что датчик потребляет весьма существенный ток.

Антилогарифмический преобразователь линеаризует датчик углекислого газа
Рисунок 3.Такой точности достаточно для 3.5-разрядного цифрового
измерительного прибора.

Для настройки схемы не требуется ничего, кроме калибровки полной шкалы с помощью подстроечного резистора R11. Точность ±0.3% (см. Рисунок 3) соответствует параметрам 3.5-разрядного цифрового измерительного прибора. Это намного лучше того, что можно было бы ожидать от датчика такого типа.

Ссылки

  • MG-811 CO2 Sensor Module
  • AN-30 Log Converters, National Semiconductor (TI)
  • TGS4161 Carbon Dioxide detector
  • Хотите получать уведомления о выходе новых материалов на сайте?
    Подпишитесь на рассылку!

    MG-811 на РадиоЛоцман.ЦеныCO2 Sensor
    ПоставщикНаименованиеЦена
    МосЧипMG811по запросу
    Подробнее об условиях поставки »
    Цены»Профессиональная электроника и электротехника
     
     
    Информация
    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
     
    Обратная связь

    Наши партнеры

     

    Опросы

    Есть ли справедливость в жизни?
    Конечно есть, уверен!
    Вроде как должна быть, но...
    Затрудняюсь ответить...
    Какая справедливость? О чем Вы?
    Эх.., нет правды на свете!

     

    Облако тегов

    Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

    Показать все теги
     

    Календарь публикаций

    «    Декабрь 2016    »
    ПнВтСрЧтПтСбВс
     
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30
    31
     
     

    Архив новостей

    Декабрь 2016 (7)
    Ноябрь 2016 (42)
    Октябрь 2016 (34)
    Сентябрь 2016 (38)
    Август 2016 (34)
    Июль 2016 (36)
     
    Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"