Honeywell S 系列氣體傳感器使用指南

Honeywell S 系列氣體傳感器使用
1. CLE 三電極電化學(xué)傳感器
 對(duì)于三電極電化學(xué)傳感器，每一個(gè)電極都有特殊的用途：
感應(yīng)電極（S），用來氧化或還原氣體，并產(chǎn)生與該氣體濃度成比例的電流。參考電極（R），用來
穩(wěn)定感應(yīng)電極電動(dòng)勢(shì)。對(duì)于沒有偏壓的傳感器，感應(yīng)電極電動(dòng)勢(shì)必須與參考電極電動(dòng)勢(shì)保持一致。對(duì)
于有偏壓的傳感器，感應(yīng)電極電動(dòng)勢(shì)相對(duì)參考電極電動(dòng)勢(shì)有一定程度的偏離。對(duì)電極（C），用來還
原或氧化感應(yīng)電極上被氧化或還原的物種，與感應(yīng)電極一起形成電化學(xué)電路。對(duì)電極的電動(dòng)勢(shì)允許隨
著氣體濃度的增加而漂移。對(duì)于三電極傳感器，其電勢(shì)是感應(yīng)電極、參考電極和對(duì)電極電勢(shì)之和。
 所有的三電極電化學(xué)傳感器在推薦的工作氣體濃度范圍內(nèi)輸出信號(hào)與氣體濃度成線性關(guān)系，可以
用下面的公式來計(jì)算：
輸出信號(hào)(uA) = 靈敏度(uA/ppm) ×氣體濃度(ppm) 
 對(duì)于無偏壓的電化學(xué)傳感器，感應(yīng)電極和參考電極的電勢(shì)差應(yīng)該為零 (<15 mV)。對(duì)電極電動(dòng)勢(shì)
允許漂移并隨著感應(yīng)電流的產(chǎn)生發(fā)生極化。極化的程度取決于時(shí)間和氣體濃度。一旦極化電動(dòng)勢(shì)達(dá)到
1.05 V，對(duì)電極就不再極化。這意味著對(duì)一個(gè)無偏壓電化學(xué)傳感器，其大理論電池電壓是 1.05 V。
 對(duì)于有偏壓的電化學(xué)傳感器，參考電極和對(duì)電極電動(dòng)勢(shì)跟無偏壓的電化學(xué)傳感器一樣，但是其感
應(yīng)電極電動(dòng)勢(shì)和參考電極電動(dòng)勢(shì)之差大于零。推薦的偏壓設(shè)置為：
ETO: +300 mV;
 NH3: +300 mV
NO: +300 mV;
HCl: +200 mV;
 O2: -600 mV.
 因此，對(duì)于有偏壓的電化學(xué)傳感器，其大理論電池電壓是 1.35 V。實(shí)際上，在有偏壓操作的
電化學(xué)傳感器上，其電池電壓一般小于 1.2 V。
 為了保證 Honeywell S 系列電化學(xué)傳感器能正常工作，必須給傳感器一個(gè)合適的電路。不論對(duì)于
無偏壓還是有偏壓的電化學(xué)傳感器，感應(yīng)電極上被氧化的氣體，如 CO，H2S, PH3, ETO 和 HCN，其
輸出信號(hào)值是正值，相反的，感應(yīng)電極上被還原的氣體，如 NO2和 Cl2等，其輸出信號(hào)值為負(fù)值。
 為了保證 Honeywell S 系列無偏壓三電極傳感器在關(guān)閉電源的狀態(tài)下也處于工作狀態(tài)，我們用
JFET Q1 場(chǎng)效應(yīng)晶體管把感應(yīng)電極和參考電極短接。同時(shí)，在 U1 上推薦一個(gè)小的偏置電壓
(<100uV)。對(duì)于有偏壓的電化學(xué)傳感器，感應(yīng)電極要在比參考電*的多的電勢(shì)下工作。在有偏壓的
三電極電化學(xué)傳感器電路中，與感應(yīng)電極相連接的 Rload 兩端的電壓不能太大，否則傳感器的性能會(huì)
受到影響。這個(gè)電阻可以在電路噪聲和響應(yīng)時(shí)間之間達(dá)到一個(gè)較好的平衡。

Rload: 負(fù)載電阻，參考 Honeywell S 系列電化學(xué)傳感器 datasheet 進(jìn)行設(shè)置
R3: 增益電阻，OUTPUT=輸出信號(hào) x 增益電阻
Vcc 的典型值: 3.3 V 
Vref 的典型值: 1.2 V
JEFET Q1 任意可選. Q1 和 Q1 的控制電壓取決于 Vcc, Vref 和柵電壓。
Rload: 負(fù)載電阻，參考 Honeywell S 系列電化學(xué)傳感器 datasheet 進(jìn)行設(shè)置
R3: 增益電阻，OUTPUT=輸出信號(hào) x 增益電阻
Vcc 的典型值: 3.3 V 
Vref 的典型值: 1.2 V

2. 可燃?xì)怏w傳感器
 可燃?xì)怏w傳感器是一種微型催化氧化傳感器，用于測(cè)量空氣中的可燃?xì)怏w?？扇?xì)怏w傳感器由一
對(duì)檢測(cè)元件和補(bǔ)償元件組成，每個(gè)元件放置于惠斯通電橋的一個(gè)橋臂上。當(dāng)沒有可燃?xì)怏w存在時(shí)，兩
個(gè)元件的電阻相等，電橋平衡，輸出信號(hào)為零。當(dāng)有可燃?xì)怏w存在時(shí)，檢測(cè)元件將其氧化，產(chǎn)生的熱
量使其電阻增大，電橋不再平衡，產(chǎn)生與可燃?xì)怏w濃度成正比關(guān)系的輸出信號(hào)。
 目前 Honeywell S 系列有 2.3 V 和 4.25 V 的 4 系列和 7 系列兩種可燃?xì)怏w傳感器，下圖是可燃?xì)?br />體傳感器的推薦電路：

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