使用電化學(xué)傳感器的單電源、微功耗有毒氣體探測器
電路功能與優(yōu)勢
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/160329.htm圖1所示電路是使用電化學(xué)傳感器的單電源、低功耗、電池供電、便攜式氣體探測器。本示例中使用Alphasense CO-AX一氧化碳傳感器。
對于檢測或測量多種有毒氣體濃度的儀器,電化學(xué)傳感器能夠提供多項優(yōu)勢。大多數(shù)傳感器都是針對特定氣體而設(shè)計,可用分辨率小于氣體濃度的百萬分之一(ppm),所需工作電流極小,非常適合便攜式電池供電的儀器。
圖1所示電路使用雙通道微功耗放大器ADA4505-2 ,該器件在室溫下的最大輸入偏置電流為2 pA,每個放大器的功耗僅為10 μA。此外,ADR291 精密、低噪聲、微功耗基準電壓源的功耗僅為12 μA,可建立2.5 V共模偽地基準電壓。
圖1. 低功耗氣體探測器電路
ADP2503 高效率、降壓/升壓調(diào)節(jié)器支持兩節(jié)AAA電池的單電源供電,在節(jié)能模式下的功耗僅為38 μA。
圖1所示電路(不包括 AD7798 ADC)的總功耗在正常條件下(未探測到氣體)約為110 μA,在最差條件下(探測到2000 ppm CO)約為460 μA。AD7798工作時的功耗約為180 μA(G = 1,緩沖模式),節(jié)能模式下僅為1 μA。
由于電路功耗極低,兩節(jié)AAA電池便可提供合適的電源。當連接到ADC和微控制器或者內(nèi)置ADC的微控制器時,電池壽命可從6個月以上到一年以上不等。
電路描述
圖2顯示電化學(xué)傳感器測量電路的原理示意圖。電化學(xué)傳感器的工作原理是允許氣體通過薄膜擴散到傳感器內(nèi),并與工作電極(WE)相互作用。傳感器參考電極(RE)提供反饋,以便通過改變反電極(CE)上的電壓保持WE引腳的恒定電位。WE引腳上的電流方向取決于發(fā)生的反應(yīng)是氧化還是還原。在一氧化碳情況下發(fā)生的是氧化;因此,電流會流入工作電極,這要求反電極相對于工作電極處于負電壓(通常為300 mV至400 mV)。驅(qū)動CE引腳的運算放大器相對于 VREF 應(yīng)具有±1 V的輸出電壓范圍,以便為不同類型的傳感器(Alphasense應(yīng)用筆記AAN-105-03,設(shè)計恒電位電路,Alphasense公司)提供充足裕量。
圖2. 簡化電化學(xué)傳感器電路
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