[發(fā)明專利]一種電阻型氣體傳感器柔性電路及氣體濃度計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110688595.4
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113252734B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 太惠玲;張明祥;劉燦;蔣亞東;袁震;謝光忠
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張冉

1.一種電阻型氣體傳感器柔性電路，其特征在于，包括溫濕度信息采集模塊(11)、DSP信號處理電路(12)和傳感器信號調理電路(13)；

溫濕度信息采集模塊(11)為數字式溫濕度傳感器，用于采集所處環(huán)境的溫度和濕度信息；

DSP信號處理電路(12)為DSP芯片U5，溫濕度信息采集模塊(11)通過串行外設接口將采集信息傳輸至DSP芯片U5；

傳感器信號調理電路(13)包括傳感器信號變換電路(131)、一級RC低通濾波電路(132)、同相比例放大電路(133)和模數采集轉換電路(134)；

傳感器信號變換電路(131)包括電阻R2、電阻R3、氣體傳感器模塊U2和參考電阻切換電路；電阻R2的一端和電阻R3的一端相連，電阻R2的另一端與電壓V1相連，電阻R3的另一端與電源地GND相連；參考電阻切換電路包括電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8和模擬開關芯片U4；電阻R5、電阻R6、電阻R7和電阻R8的一端分別與模擬開關芯片U4的引腳S1、引腳S2、引腳S3和引腳S4相連，另一端均與電壓V1相連；模擬開關芯片U4的通道控制引腳A0和通道控制引腳A1分別與DSP芯片U5的引腳IO2和引腳IO3相連；氣體傳感器模塊U2的接口INA連接模擬開關芯片U4的引腳D，接口INB連接電源地GND；

一級RC低通濾波電路(132)由電阻R1和電容C1組成；電阻R1的一端連接電阻R2和電阻R3的中間，另一端連接電容C1的一端，電容C1的另一端與電源地GND相連；

同相比例放大電路(133)包括電阻R4、電阻R9和運算放大器U1；運算放大器U1的正向輸入端連接電阻R1和電容C1的中間，反向輸入端通過電阻R9與電源地GND相連；運算放大器U1的反向輸入端和輸出端之間并聯有電阻R4；

模數采集轉換電路(134)為A/D轉換芯片U3，A/D轉換芯片U3的正參考電壓輸入引腳vref+連接電壓V1，負參考電壓輸入引腳vref-連接模擬開關芯片U4的引腳D；模擬電壓輸入引腳AIN連接運算放大器U1的輸出端；數字量輸出引腳Dout與DSP芯片U5的引腳IO1相連；

氣體傳感器模塊U2包括偏置電壓控制電路(1311)、信號選通電路(1312)、傳感器陣列響應信號變換電路(1313)和響應傳感器位號計算電路(1314)；

偏置電壓控制電路(1311)為單通道模擬開關芯片SW1，單通道模擬開關芯片SW1的引腳S連接偏置電壓V2，使能端EN1連接DSP芯片U5的引腳IO0；

信號選通電路(1312)為模擬開關芯片U6，引腳D作為氣體傳感器模塊U2的接口INA，使能端EN2與DSP芯片U5的引腳IO4連接，通道控制引腳A(count)連接DSP芯片U5的引腳IO(5+count)，0≤count≤COUNT，其中COUNT由傳感器陣列的大小決定，需滿足：，表示向上取整；

傳感器陣列響應信號變換電路(1313)由個陣列單元構成，每個陣列單元包括電阻型氣體傳感器U（m，n）、匹配電阻R（m，n）、雙通道模擬開關芯片SW（m，n）、電壓比較器A1- U（m，n，1）和電壓比較器A2- U（m，n，2），1≤m≤M，1≤n≤N；匹配電阻R（m，n）的一端分別與單通道模擬開關芯片SW1的引腳D和雙通道模擬開關芯片SW（m，n）的使能端EN連接，另一端分別與雙通道模擬開關芯片SW（m，n）的引腳S1和引腳S2連接；雙通道模擬開關芯片SW（m，n）的引腳D1分別與電壓比較器A1- U（m，n，1）和電壓比較器A2- U（m，n，2）的正向電壓輸入端相連，引腳D2分別與電阻型氣體傳感器U（m，n）的一端和模擬開關芯片U6的引腳SY連接，；電阻型氣體傳感器U（m，n）的另一端作為氣體傳感器模塊U2的接口INB，連接電源地GND；電壓比較器A1- U（m，n，1）和電壓比較器A2- U（m，n，2）的反向電壓輸入端連接電源V3；

響應傳感器位號計算電路(1314)包括M+N個或門，電壓比較器A1- U（m，n，1）的輸出端與第m個或門的輸入端相連，電壓比較器A2- U（m，n，2）的輸出端與第（M+n）個或門的輸入端相連，第m個或門的輸出端Hm與DSP芯片U5的引腳IO(5+COUNT+m)相連，第（M+n）個或門的輸出端Ln與DSP芯片U5的引腳IO(5+COUNT+M+n)相連。

2.根據權利要求1所述的電阻型氣體傳感器柔性電路，其特征在于，電路基底為聚酰亞胺材料的柔性電路板。