可燃气体测量仪器由传感器检测桥,DC放大器,A / D转换单元,零点,量程调节单元,单片机,报警显示电路和输出电路组成。系统框图如图1所示。
首先,传感器发出的对应于可燃气体浓度的小电压信号被放大,然后由A / D转换电路转换成数字信号并发送到单个芯片微电脑。然后,单个芯片过滤数字信号并分析处理过的数据以确定它是否大于或等于警报值。
如果大于报警值,则报警电路被激活,发出声光报警,否则正常。然后将数字信号发送到显示单元以显示相应的密度值。
经过实验对比,该设计采用半导体金属氧化物可燃气体传感器TGS842。这种高度稳定的传感器需要在一定的高温下运行以实现其氧化还原反应,因此必须有一个电压来加热它,并且加热电压由+ 5V电源供电。
传感器的测量方法是:惠斯通检测桥由惠斯通检测桥构成,当可燃混合气体扩散到检测元件上时,气敏元件表面发生氧化还原反应,电阻值变化。打破桥的平衡并产生与可燃气体浓度成比例的小电压差信号,从而达到检测可燃气体浓度的目的。
传感器输出的信号是弱信号,需要由集成运算放大器OP07线性放大,以满足A / D转换电路的电平信号要求。但是,在输入信号之前,增加了一个具有100个电阻值和精确调整漂移信号的高精度数字电位器X9C103,使输入漂移信号归零,使其不会进入运算放大器OP07。
具体过程如下:桥接信号输出的一端由X9C103归零(P3.4控制);进入OP07的反相输入端(2脚),输出电压为V.然后,通过电阻R9连接到反相输入端子(2脚)和归零端子(1脚),确保引入负面反馈;另一端由非反相输入端子(3个引脚)引入放大器,并由另一个X9C103放大。 (P3.5控制)实现范围的外部调整。
信号通过两个数字电位器到达A / D转换单元。 A / D转换单元由TLC549芯片实现,通过8位开关电容逐次逼近实现A / D转换。
传感器的励磁电压信号由电压/电流转换器转换成4至20mA的标准电流信号,并传输到主计算机控制系统。为了将电压信号转换为4~20 mA标准电流信号,使用XTR105精密电流变送器。
它包含一个高精度仪表放大器,一个电压/电流转换器和两个相同的0.8 mA精密恒流源参考。传感器的电压信号输入13英尺;滑动电阻连接在3到4英尺之间,以调节输出全幅; 1,2,14引脚连接到电源,I / O引脚连接到24 V电源的正极端子(并且是循环注入端)7脚通过负载电阻RL连接到电源负端(也是回路信号输出);外部BD235晶体管为8,9脚,三极管是主电流导通器件的4~20 mA电流环,可将外部电源电流与XTRl05内部消耗严格分开。