[實(shí)用新型]基于氫氣傳感器的自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720300683.1
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN206583845U
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏峰利;沈涼平;王浩
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北大學(xué)
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11471
• 代理人: 付登云

1.一種基于氫氣傳感器的自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路，其特征在于，包括惠斯通電橋模塊、分段線性放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、電壓信號校準(zhǔn)模塊、單片機(jī)和電源模塊，其中，所述電源模塊為所述惠斯通電橋模塊、分段線性放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊供電；

所述分段線性放大模塊包括儀表放大器和模擬開關(guān)單元，所述儀表放大器共有8個引腳，其中3號引腳儀表放大器正向輸入端和2號引腳儀表放大器反向輸入端分別與所述惠斯通電橋模塊的兩個輸出端連接，所述儀表放大器的6號引腳與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將所述儀表放大器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；

所述電壓信號校準(zhǔn)模塊由雙電壓比較器組成，所述雙電壓比較器的反向輸入端和正向輸入端分別與所述儀表放大器的輸出端和參考電壓輸入端連接；所述單片機(jī)的輸出端與所述惠斯通電橋模塊連接，所述單片機(jī)的輸出端向所述惠斯通電橋模塊下發(fā)控制信息，完成對所述惠斯通電橋模塊的控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路，其特征在于，所述惠斯通電橋模塊包括四個臂，其中，電橋左上臂由氫氣傳感器MQ-8和電阻R4串聯(lián)構(gòu)成，電橋右上臂由數(shù)字電位器CAT5113和電阻R3串聯(lián)構(gòu)成，其余的兩條電橋臂分別單獨(dú)由電阻R9、R10構(gòu)成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路，其特征在于，所述氫氣傳感器MQ-8內(nèi)部的氣敏電阻能夠根據(jù)被測環(huán)境中的氫氣濃度變化而變化，并轉(zhuǎn)換成電信號傳入所述惠斯通電橋模塊中。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路，其特征在于，所述數(shù)字電位器CAT5113有8個引腳，其中，6號引腳與所述儀表放大器的反向輸入端相連，5號引腳通過電阻R3與所述惠斯通電橋模塊的右下臂連接，1號引腳、2號引腳和7號引腳是輸入控制管腳，2號引腳與所述電壓信號校準(zhǔn)模塊的輸出端口相連，1號引腳和7號引腳與所述單片機(jī)相連，由單片機(jī)下發(fā)控制命令，實(shí)現(xiàn)對所述電位器CAT5113的可編程數(shù)字控制。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路，其特征在于，所述模擬開關(guān)單元包括一型號為CD4051的開關(guān)芯片，所述開關(guān)芯片共有16個引腳，其中，包括有八路輸入通道，一路公共輸出通道，三個二進(jìn)制控制輸入端。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路，其特征在于，所述儀表放大器2號引腳與所述惠斯通電橋的左上臂輸出端相連，3號引腳與惠斯通電橋右上臂輸出端連接，構(gòu)成差分放大電路；所述3號引腳與惠斯通電橋右上臂輸出端相連，并通過電容C4接地，構(gòu)成低通濾波電路；1號引腳分別通過電阻R6、R7、R8與所述模擬開關(guān)芯片的1號引腳、4號引腳、2號引腳相連，所述儀表放大器的8號引腳與所述模擬開關(guān)芯片的3號引腳連接；所述模擬開關(guān)芯片的三個二進(jìn)制控制輸入端分別與所述單片機(jī)相連，所述單片機(jī)通過控制所述模擬開關(guān)單元來選擇電阻R6、R7、R8中的一個作為所述儀表放大器的外接電阻，實(shí)現(xiàn)放大功能。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊由一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器和兩個保護(hù)電阻組成，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一個8位4通道的基于I2C總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘引腳和數(shù)據(jù)引腳分別通過電阻R11、R12與所述單片機(jī)連接，并通過I2C總線來控制數(shù)據(jù)傳輸。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路，其特征在于，所述電源模塊為所述惠斯通電橋模塊、分段線性放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊提供正負(fù)電壓，所述電源模塊包括電源極性轉(zhuǎn)換器和多個電容，所述電源極性轉(zhuǎn)換器共有8個引腳，1號、6號和7號引腳均置空，2號引腳與電容C1的正極相連，4號引腳與電容C1的負(fù)極相連，3號引腳接地，5號引腳與電容C3的正極相連，8號引腳與正電壓相連，并通過電容C2接地。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路，其特征在于，所述自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路中所有的電阻精度均相同。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的自適應(yīng)氫氣濃度檢測電路，其特征在于，所述儀表放大器的型號是AD620。