无线co电化学传感器应用设计

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1、www.seed17.net无线CO电化学传感器应用设计郭奇，等无线CO电化学传感器应用设计ApplicationDesignofWirelessCOElectrochemicalSensor郝芬路林专(上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240)摘要：传统CO传感器在很多场合存在布线难的问题，在研究其工作原理的基础上，采用C8051F单片机和CCll00无线收发器，设计了一个无线CO电化学传感器。该传感器除了具有实时显示、超标报警、无线通信和电流输出功能外，还具有温度修正和零点自调校等功能，可用于煤矿

2、或地下车库等场合的CO浓度在线监测，具有一定的工程应用价值。关键词：CO电化学传感器C8051FCCll00无线温度修正中图分类号：TP212+．6文献标志码：AAbstract：Inmanyoccasions，traditionalCOsensorsarefacingdifficultyofwiringproblem．OnthebasisofresearchingtheoperationaloftheC8051FandCCll00wirelessprinciplesensor，byadoptingsinglec

3、hipcomputertransceiver，thedesignofhardwareandsoftwareofthewirelessCOelectrochemicalsensorissensorfunctionsofreal．timeimplemented．Theprovidesdisplay，overlimitalarm，wirelesscommunicationandcurrentoutput，andalsoofferstemperaturecorrectionandzeropointself-adjustm

4、ent．ItcanbeusedinonlinemonitoringofCOconcentrationincoalmineoritcertainvalue．undergroundparkingarea，thuspossessesengineeringapplicableKeywords：COelectrochemicalsensorC8051FCCll00WirelessTemperaturecorrection通过电极上发生的电化学氧化还原反应，建立电0引言化学平衡，反应产生的电流与CO气体的浓度成正比，CO是一

5、种有毒且易燃易爆的气体，汽车尾气、煤矿化学反应方程式如下：井下气体和工厂废气中存在的CO给人们的生命安全CO+H20=C02+2H++2e(工作电极)带来巨大危害。为了及时准确地对生产生活中的CO02+4H++4e=2H：O(对电极)进行检测，设计一种灵敏度高、性能可靠、操作简单和功为保证最佳工作电极电位和最大反应电流的线性能完善的CO传感器是十分必要的。为此，本文设计了关系，信号放大电路需要将参考电极引入恒电位电路。一种无线CO电化学传感器。该传感器除具有实时监恒电位电路的作用是在自身没有电流流过的前提测、报警

6、指示和电流变送输出等功能外，还具有射频通下⋯，给工作电极提供稳定的电化学电位，使其不随化信、自动调校和温度补偿等多项功能。学反应而变化。1传感器工作原理2传感器硬件电路CO电化学传感器共有工作电极(WE)、参考电极传感器硬件电路以ME3一CO探头、C8051F005和(RE)和对电极(CE)这3个电极，其原理如图1所示。CCll00为核心，它由电源电路、信号放大调理电路、温度检测电路、变送输出电路和报警显示电路等组成，其硬件组成框图如图2所示。图1电化学传感器原理图Fig．1Principleofelectroc

7、hemicalsensor修改稿收到日期：2010—12—06。图2传感器硬件组成框图第一作者郭奇(1981一)，男，现为上海交通大学自动化专业在读硕士研究生；主要从事嵌入式系统等方面的研究。Fig．2Hardwareofthesensor《自动化仪表》第33卷第3期2012年3月73万方数据无线CO电化学传感器应用设计郭奇，等2．1放大电路设计引脚，其中SI／SO为SPI接口的数据线、SCLK为时钟ME3．CO气体探头对CO具有较好的气体选择性。输入、CSn为SPI接口的片选端、GDO。／GDO：为常规用考虑到

8、电流信号相当微弱，且恒电位电路需要保证尽途／测试输出控制引脚H]。量小的电流流过参考电极，本设计选用低噪声、高精度2．3零点自校准电路设计的运放OP07。它具有低输入失调电压(10恤V)、低输入传感器和外围电路受外界环境影响会产生一定漂偏置电流(2nA)、低温漂(o．2I山V／。C)、高输入阻抗和高移，如果长时间受老化等环境因素的影响，就可能产生共模抑制比(110dB)等