TGS4160中文资料.doc

二氧化碳传感器TGS4160中文资料TGS4160是FIGARO（弗加逻）公司生产的一种固态电化学型二氧化碳（CO2）传感器，该器件除具有体积小、寿命长、选择性和稳定性好等特性外，同时还具有耐高湿和耐低温等特点。因而可广泛用于自动通风换气系统或CO2气体的长期监测等应用场合。文中叙述了该传感器的内部结构和工作原理，给出了一个用TGS4160设计的专用模块的基本应用电路原理图。.TGS4160概述二氧化碳传感器是（弗加罗）公司生产的固态电化学型气体敏感元件。这种二氧化碳传感器除具有体积小、寿命长、选择性和稳定性好等特点外，同时还具有耐高湿低温的特性可广泛用于自动通风换气系统或是气体的长期监测等应用场合。但是，由于的预热时间较长（一般为小时），所以，该器件比较适合于在室温下长时间通电连续工作。此外，为了方便客户使用，-公司还专门设计了带温度补偿的传感器处理模块。该模块采用微处理器进行控制，气体浓度的输出信号电平为，相当于的浓度，并有中继转接控制口，可输出高、低两种门限信号以供外接控制使用。传感器的主要技术参数如下：测量范围：；使用寿命：天；加热器电压：；加热器电流：；加热器功耗：；内部热敏电阻（补偿用）：；使用温度：使用湿度:；产品尺寸：最大外径，高，引脚长。.TGS4160内部结构二氧化碳传感器是一种内含热敏电阻的混合式敏感元件。该元件在两个电极之间充有阳离子固体电解质。它的阴极由锂碳酸盐和镀金材料制成，而阳极只是镀金材料。该敏感元件的基衬是用对苯二酯聚乙烯和玻璃纤维加固，然后采用不锈钢网做圆柱型封装。元件的内层采用目双层不锈钢网套在镀镍铜环上，并用高强度树脂粘合剂与基衬固定在一起。其外层顶盖上又罩上了一层目的不锈钢网。为了达到降低干扰气体影响的目的，在内外两层不锈钢网之间还填充有吸附材料（沸石）。传感器的个引脚通过的箔导线与内部相连。其等效的内部结构见图所示。图中，阳极与传感器的第脚（）相连，阴极与传感器的第脚（）相连，加热器与传感器的第，脚相连，内部热敏电阻与传感器的第，脚相连。内部热敏电阻的作用是通过该电阻探测环境温度，以便对该传感器进行温度补偿，从而使校正后的测量值更加准确。.TGS4160工作原理型传感器是一种电化学型气体的敏感元件，当该元件暴露在气体环境中时，就会产生电化学反应。其反应式如下：阴极反应方程： 阳极反应方程： 总的化学反应方程：作为电化学反应的结果，根据耐斯特方程（），该过程将产生如下电势（）：（）（）（ ）式中： 为的分压；为常数；是气体常数； 为温度值（）；是法拉第常数。从上式看出，通过监测（）、（）两个电极之间所产生的电势值，就可以测量的浓度值。为了使该传感器保持在最敏感的温度上，一般需要给加热器提供加热电压进行加热，但加热电压的变化将直接影响传感器的稳定性，因此加热电压必须稳定，其范围应在之内。为了保证的准确测量，除了保证加热电压稳定及对环境温度的变化进行温度补偿外，更主要的是要测量两电极之间变化的电势值，而不是绝对电势值，因为与浓度变化之间有一个较好的线性关系。虽然绝对值随环境温度的上升而上升，却保持常量，而且它在温度范围内，基本不受温度的影响。值可由下式求得：其中，为的中的值；为所测量的的值。在温度为、湿度为、加热电压为、预热时间为天或大于天的条件下，测得传感器在浓度为中的值是，而在的浓度中的值是，因此在实际测量应用电路中，要根据传感器的特点要求，除使用高输入阻抗（）、低偏置电流（）的运算放大器外，还要对测得的信号进行处理。处理该信号通常有两种方案可供选择：一是使用费加罗（）公司的专用处理器模块，二是选用其它型号的单片机并通过自己编程进行信号处理。.TGS4160应用电路利用传感器并通过高输入阻抗、低偏置电流的运放进行放大，再作一些简单的运算处理，就可以在浓度为的范围内测得信号，该信号为几百毫伏的电压信号，可以供高精度采样使用。如果使用费加罗（）公司提供的 传感器模块，则可直接应用于自动通风换气系统或是气体监测。该模块内部带有转换器，并已对数据进行了采样并作了处理。它输出的电压信号与浓度值呈线性关系，输出的电压信号为，相当于的浓度。另外，该模块还提供有中继转接控制信号。当浓度高于设定值时，输出的转接控制信号为高电平，该信号可以使得红点亮；反之，它将转接控制信号为低电平以使绿点亮。但是，该模块的设定值是分档的，而不是连续可调的。共分为四档（可通过线路板上的跳线来实现），表和表分别给出了门限开关信号的浓度值及跳线连接方法。模块的实用电路原理图见图所示。点击看原图表1 门限信号浓度控制信号门限档次开关800ppm720ppm1000ppm900ppm1500ppm1350ppm2000ppm1800ppm表2 跳线连接连 接 方 式档次JP5JP6JP7JP8连连连断连连断连连断连连断连连连如果认为使用模块不方便或是认为价格太高，也可以自行设计电路，并自行编写程序进行处理。结束语型传感器特别适合于连续监测的场所，它不需断电，其稳定性好。但传感器不适于做便携式或