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二氧化碳傳感器TGS4160的原理及應用
摘要:TGS4160是FIGARO(弗加邏)公司生產(chǎn)的一種固態(tài)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(wěn)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(tǒng)或CO2氣體的長期監(jiān)測等應用場合。文中敘述了該傳感器的內(nèi)部結構和工作原理,給出了一個用TGS4160設計的專用模塊的基本應用電路原理圖。關鍵詞:TGS4160;單片機;傳感器;二氧化碳
1 概述
TGS4160二氧化碳傳感器是FIGARO(弗加羅)公司生產(chǎn)的固態(tài)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(wěn)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(tǒng)或是CO2氣體的長期監(jiān)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(xù)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?shù)膫鞲衅魈幚砟KAM-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(shù)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(nèi)部熱敏電阻(補償用):100kΩ±5%;
●使用溫度:-10~+50℃?
●使用濕度?5~95%RH;
●產(chǎn)品尺寸:最大外徑Φ24mm,高24mm,引腳長5.8mm。
2 內(nèi)部結構
TGS4160二氧化碳傳感器是一種內(nèi)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(wǎng)做圓柱型封裝。元件的內(nèi)層采用100目雙層不銹鋼網(wǎng)套在鍍鎳銅環(huán)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(wǎng)。為了達到降低干擾氣體影響的目的,TGS4160在內(nèi)外兩層不銹鋼網(wǎng)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(nèi)部相連。其等效的內(nèi)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(nèi)部熱敏電阻與傳感器的第2,5腳相連。內(nèi)部熱敏電阻的作用是通過該電阻探測環(huán)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
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