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关于SB传感器设计在报警器电路上的应用
2006年3月9日 16:43  
  1.电热驱动 
    
  电热电压的驱动方法可以选折DC驱动或是DD驱动(脉冲驱动)。
    
    DC驱动所推荐的回路,是用运算放大器制作相当于电热电压的基准电压,将安定化的运算放大器输出外加到电热上。而用电热和电阻组合的电热电压的电阻分压方式,由于部品的公差会产生电压的偏差较大,不可以使用。 
    
    DD驱动(脉冲驱动)所推荐的回路,是从微电脑上控制功率晶体管(东芝2SA1314)将电压外加到电热上。波形计算如右图的或参照「DD驱动条件」(见其他资料)。(图)
    
    脉冲电压的外加时间(Ton)或周期可以配合电力自由设定,但是外加时间(Ton)、外加电压须在右图的斜线范围内。
    
    瞬间电流会达到1A左右,因此为了对策无线干扰,在使用电容器等时须注意。 
    
  2.信号的读取
    
    SB传感器,由于传感器材料是覆盖在电热丝上形成的,因此传感器信号上会加上电热电压。根据经验约有1/2VH(VH指电热电压)会加在传感器信号电压上。
    
    对于传感器信号外加的检出电压DC5V,电热DC驱动的场合,只有0.9V的一半0.45V加在传感器的信号上,并且由于是连续的电热电压可以忽视加在传感器信号上的量。
    
    但是,电热电压用DD驱动(脉冲驱动)控制的场合,由于一般情况下是外加DC5V的脉冲电压,这样一半的2.5V的电热电压将间歇性地加在传感器信号上,并且传感器信号和电热的外加脉冲同步将相互干扰。
    
    因此在电热电压用DD驱动(脉冲驱动)控制的场合,应注意传感器信号须在不外加电热电压时读取,或是用电容器等将传感器信号进行滤波。
    
    3.温度补偿方法例
    
    半导体式气体传感器会受到绝对湿度的影响。
 如果湿度上升的话,电阻值会下降,就是对于绝对湿度呈向右下降的变化,因此用绝对湿度进行补偿的话,是最理想的。但是由于现实没有适当的传感器和成本上的问题,一般的还是采用热敏电阻进行温度补偿。
    
    由于最近的报警器采用微电脑控制,因此经常使用将热敏电阻信号写入芯片的方法。我们将气体传感器和热敏电阻的信号分别输入微电脑,而且将预先记忆入ROM的温度补偿的近似式或数据表作为温度补偿的数据。
    
    这样从输入到微电脑的热敏电阻信号,取出温度补偿的数据从而就能对气体传感器信号值进行补偿计算。
    
    这种温湿度补偿方法,根据温度变化即使气体传感器的阻值变化不是呈直线性的变化,也还是能够比较高精度的进行补偿。
    
    1.设计顺序例
    
    1.调查气体传感器的温湿度特性。
    
    2. 半导体式气体传感器由于是电阻变化,从温湿度特性数据计算出阻值比,从这个阻值比算出近似的曲线。
    
    3.将此近似式或是从近似式作成温度补偿表放入微电脑的ROM中。
    
    4.用实际的报警器来确认补偿性能,如果有偏差的话,变更近似的曲线。
    
    2.温度补偿及警报判定方法例
    
    1.从热敏电阻信号(VtI)求得微电脑的ROM的补正数据(K)。
    
    2.将气体传感器信号(VsI)变换成气体传感器阻值(Rsi)。
    
    3.将气体传感器阻值(Rsi)变换成20℃时的传感器阻值比(Rsc)。(变换成和调整时的周围温度20℃的阻值比)
    
    4.将传感器阻值比(Rsc)变换成温度补正传感器信号(Vsc)。
    
    5.将温度补正传感器信号(Vsc)和报警水平(VR1、VR2)比较进行警报判断。
    
    Vsi:气体传感器电压的AD值
    
    Vti:热敏电阻电压的AD值
    
    Rsi:气体传感器阻值 Rsi=255*Vsi/(255-Vsi)
    
    K:温度补正系数(RL=255) 将热敏电阻电压的AD值(0~255)加算在数据表的最前面的地址,将所得的地址数据作为此温度的温度补正系数。
    
    Rsc:温度补正阻值 Rsc=16*K*Vsi/(255-Vsi);K=16没有补正、作为20℃的补正系数。
    
    Vsc:温度补正传感器信号(RL=255) 
    
    Vsc=255-(65535/(255+Rsc))
    
    VR1:第一段的报警水平(调整值)
    
    VR2:第二段的报警水平
    
    3.第二段报警点的软件
    
    1)VR1以A/D输入
    
     VR1;调整点(第一段报警点)
    
    2)RVR1=VR1×(255-VR1)
    
    RVR1;调整点的传感器阻值
    
    3)RVR2=RVR1×0.43RVR2;第二段报警点的传感器阻值
    (0.43从传感器气体浓度特性中算出)
    
    4)VR2=(255×RVR2)/(255+RVR2) 
    VR2; 调整点(第二段报警点)
    
    5)比较Vsc和VR1、如果Vsc低于VR1的话,第一段报警
    
    6)比较Vsc和VR2、如果Vsc低于VR2的话,第二段报警
    
    4. 磁滞的推荐值 Vs值
    
    一般的是在停止报警的方向设置磁滞。以下就SB-95的磁滞为例说明一下。
    
    CO侧 0.3v (以调整浓度的20%为目标)
    
    CH4侧 0.1v (以调整浓度的20%为目标)
    
    4.回路部品
    
    须使用不含硅物质的回路部品。
    
    并且,电源变压器所使用的p-二甲苯等的芳香族系的物质比较容易吸附于传感器的活性炭上,因此推荐使用模制品的电源变压器。如果不能使用模制品的话,必须进行脱气作业。
 
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