• <del id="qqie6"><sup id="qqie6"></sup></del>
  • <tfoot id="qqie6"></tfoot>
  • <ul id="qqie6"></ul>
  • 產品推薦:水表|流量計|壓力變送器|熱電偶|液位計|冷熱沖擊試驗箱|水質分析|光譜儀|試驗機|試驗箱


    儀表網>技術中心>技術原理>正文

    歡迎聯系我

    有什么可以幫您? 在線咨詢

    二氧化碳傳感器TGS4160的原理及應用

       2011年12月31日 15:16  
      摘要:TGS4160是FIGARO(弗加邏)公司生產的一種固態電化學型二氧化碳(CO2)傳感器,該器件除具有體積小、壽命長、選擇性和穩定性好等特性外,同時還具有耐高濕和耐低溫等特點。因而可廣泛用于自動通風換氣系統或CO2氣體的長期監測等應用場合。文中敘述了該傳感器的內部結構和工作原理,給出了一個用TGS4160設計的模塊的基本應用電路原理圖。
      
      1、概述
      
      TGS4160二氧化碳傳感器是FIGARO(弗加羅)公司生產的固態電化學型氣體敏感元件。這種二氧化碳傳感器除具有體積小、壽命長、選擇性和穩定性好等特點外,同時還具有耐高濕低溫的特性可廣泛用于自動通風換氣系統或是CO2氣體的長期監測等應用場合。但是,由于TGS4160的預熱時間較長(一般為2小時),所以,該器件比較適合于在室溫下長時間通電連續工作。此外,為了方便客戶使用,FI-GARO公司還專門設計了帶溫度補償的傳感器處理模塊AM-4。該模塊采用微處理器進行控制,CO2氣體濃度的輸出信號電平為0.0~3.0V,相當于0~3000PPM的濃度,并有中繼轉接控制口,可輸出高、低兩種門限信號以供外接控制使用。TGS4160傳感器的主要技術參數如下:
      
      ●測量范圍:0~5000PPM;
      
      ●使用壽命:2000天;
      
      ●加熱器電壓:5.0±0.2VDC;
      
      ●加熱器電流:250mA;
      
      ●加熱器功耗:1.25W;
      
      ●內部熱敏電阻(補償用):100kΩ±5%;
      
      ●使用溫度:-10~+50℃
      
      ●使用濕度5~95%RH;
      
      ●產品尺寸:zui大外徑Φ24mm,高24mm,引腳長5.8mm。
      
      2、內部結構
      
      TGS4160二氧化碳傳感器是一種內含熱敏電阻的混合式CO2敏感元件。該元件在兩個電極之間充有陽離子固體電解質。它的陰極由鋰碳酸鹽和鍍金材料制成,而陽極只是鍍金材料。該敏感元件的基襯是用對苯二酯聚乙烯和玻璃纖維加固,然后采用不銹鋼網做圓柱型封裝。元件的內層采用100目雙層不銹鋼網套在鍍鎳銅環上,并用高強度樹脂粘合劑與基襯固定在一起。其外層頂蓋上又罩上了一層60目的不銹鋼網。為了達到降低干擾氣體影響的目的,TGS4160在內外兩層不銹鋼網之間還填充有吸附材料(沸石)。傳感器的6個引腳通過0.1mm的箔導線與內部相連。其等效的內部結構見圖1所示。圖中,陽極與傳感器的第3腳S(+)相連,陰極與傳感器的第4腳S(-)相連,Pt加熱器與傳感器的第1,6腳相連,內部熱敏電阻與傳感器的第2,5腳相連。內部熱敏電阻的作用是通過該電阻探測環境溫度,以便對該傳感器進行溫度補償,從而使校正后的測量值更加準確。
      
      3、工作原理
      
      TGS4160型CO2傳感器是一種電化學型氣體的敏感元件,當該元件暴露在CO2氣體環境中時,就會產生電化學反應。其反應式如下:
      
      陰極反應方程:
      
      4Li++2CO2+O2+4e-=2Li2CO3
      
      陽極反應方程:
      
      4NA++O2+4e-=2NA2O
      
      總的化學反應方程:
      
      Li2CO3+2NA+=NA2O+2Li++CO2
      
      作為電化學反應的結果,根據耐斯特方程(Nernst),該過程將產生如下電勢(EMF):
      
      EMF=Ec-(RF)/(2F)ln(PCO2)
      
      式中:PCO2為CO2的分壓;Ec為常數;R是氣體常數;T為溫度值(K);F是法拉第常數。
      
      從上式看出,通過監測S(+)、S(-)兩個電極之間所產生的電勢值EMF,就可以測量CO2的濃度值。為了使該傳感器保持在zui敏感的溫度上,一般需要給加熱器提供加熱電壓進行加熱,但加熱電壓的變化將直接影響傳感器的穩定性,因此加熱電壓必須穩定,其范圍應在5.0±0.2VDC之內。為了保證CO2的準確測量,除了保證加熱電壓穩定及對環境溫度的變化進行溫度補償外,更主要的是要測量兩電極之間變化的電勢值ΔEMF,而不是電勢值EMF,因為ΔEMF與CO2濃度變化之間有一個較好的線性關系。雖然EMF值隨環境溫度的上升而上升,ΔEMF卻保持常量,而且它在-10℃~+50℃溫度范圍內,基本不受溫度的影響。
      
      ΔEMF值可由下式求得:
      
      ΔEMF=EMF1-EMF2
      
      其中,EMF1為350PPM的CO2中的EMF值;EMF2為所測量的CO2的EMF值。
      
      在溫度為20℃±2℃、濕度為65±5%RH、加熱電壓為5.0±0.05VDC、預熱時間為7天或大于7天的條件下,測得傳感器在濃度為350PPM中的EMF值是220~490mV,而ΔEMF在350~3500PPM的CO2濃度中的值是44~72mV,因此在實際測量應用電路中,要根據傳感器的特點要求,除使用高輸入阻抗(≥100GΩ)、低偏置電流(≤1PA)的運算放大器外,還要對測得的信號進行處理。處理該信號通常有兩種方案可供選擇:一是使用費加羅(FIGARO)公司的FIC98646處理器模塊,二是選用其它型號的單片機并通過自己編程進行信號處理。
      
      4、基本應用
      
      利用TGS4160傳感器并通過高輸入阻抗、低偏置電流的運放進行放大,再作一些簡單的運算處理,就可以在CO2濃度為300~5000PPM的范圍內測得信號,該信號為0~幾百毫伏的電壓信號,可以供高精度A/D采樣使用。如果使用費加羅(FIGARO)公司提供的AM-4CO2傳感器模塊,則可直接應用于自動通風換氣系統或是CO2氣體監測。該模塊內部帶有A/D轉換器,并已對數據進行了采樣并作了處理。它輸出的電壓信號與CO2濃度值呈線性關系,輸出的電壓信號為0~3.0V,相當于0~3000PPM的CO2濃度。另外,該模塊還提供有中繼轉接控制信號。當CO2濃度高于設定值時,輸出的轉接控制信號為高電平5V,該信號可以使得紅LED點亮;反之,它將轉接控制信號為低電平0V以使綠LED點亮。但是,該模塊的設定值是分檔的,而不是連續可調的。共分為四檔(可通過線路板上的跳線來實現),表1和表2分別給出了門限開關信號的濃度值及跳線連接方法。AM-4模塊的實用電路原理圖見圖2所示。
      
      表1門限信號濃度
      
      表2跳線連接
      
      如果認為使用AM-4模塊不方便或是認為價格太高,也可以自行設計電路,并自行編寫程序進行處理。
      
      5、結束語
      
      TGS4160型CO2傳感器特別適合于連續監測CO2的場所,它不需斷電,其穩定性好。但TGS4160傳感器不適于做便攜式或手持式CO2測量儀器。因為預熱時間太長,不能即時測量,同時傳感器的功率也較大。此外,傳感器暴露在某些氣體中(如氯氣)會降低靈敏度,由于沸石可以對某些干擾氣體(如乙醇)加以濾除。因此,不用時可置于干燥劑中,并用袋進行密封。

    免責聲明

    • 凡本網注明“來源:儀表網”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-儀表網合法擁有版權或有權使用的作品,未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的,應在授權范圍內使用,并注明“來源:儀表網”。違反上述聲明者,本網將追究其相關法律責任。
    • 本網轉載并注明自其它來源(非儀表網)的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點或和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時,必須保留本網注明的作品第一來源,并自負版權等法律責任。
    • 如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。
    聯系我們

    客服熱線: 15267989561

    加盟熱線: 15267989561

    媒體合作: 0571-87759945

    投訴熱線: 0571-87759942

    關注我們
    • 下載儀表站APP

    • Ybzhan手機版

    • Ybzhan公眾號

    • Ybzhan小程序

    企業未開通此功能
    詳詢客服 : 0571-87759942
    主站蜘蛛池模板: 成人在线视频免费| 成人一级黄色片| WWW夜片内射视频日韩精品成人 | 国产成人精品福利色多多| 国产成人综合日韩精品无码 | 久久成人免费大片| 成人狠狠色综合| 亚洲精品成人网站在线播放| 粗大黑人巨精大战欧美成人| 国产成人精品一区二区秒拍| 18岁日韩内射颜射午夜久久成人| 成人中文字幕在线| 久久婷婷成人综合色| 国产成人性色视频| 成人欧美一区二区三区黑人| 国产成人av三级在线观看| 成人国产永久福利看片| 91成人在线免费观看| 国产成人精品久久| 国产成人综合日韩精品婷婷九月| 中文字幕成人免费高清在线视频| 国产成人无码精品久久久露脸 | 鲁大师成人一区二区三区| 国产成人无码av在线播放不卡 | 欧美成人免费全部观看天天性色 | 成人爱做日本视频免费| 国产成人无码AⅤ片在线观看 | 成人午夜精品无码区久久| 欧美成人高清ww| 久久久久久成人毛片免费看| 国产成人做受免费视频| 成人理伦电影在线观看| 欧美亚洲国产成人综合在线| 久久亚洲国产成人精品性色| 久久成人福利视频| 久久成人无码国产免费播放| 国产69久久精品成人看| 六月丁香激情综合成人| 亚洲国产成人久久一区www | 成人试看120秒体验区| 成人精品一区二区三区中文字幕|