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 三電極電化學傳感器
 對于三電極電化學傳感器，每一個電極都有特殊的用途：
感應電極（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)定感應電極電動勢。對于沒有偏壓的傳感器，感應電極電動勢必須與參考電極電動勢保持一致。對
于有偏壓的傳感器，感應電極電動勢相對參考電極電動勢有一定程度的偏離。對電極（C），用來還
原或氧化感應電極上被氧化或還原的物種，與感應電極一起形成電化學電路。對電極的電動勢允許隨
著氣體濃度的增加而漂移。對于三電極傳感器，其電勢是感應電極、參考電極和對電極電勢之和。
 所有的三電極電化學傳感器在推薦的工作氣體濃度范圍內(nèi)輸出信號與氣體濃度成線性關系，可以
用下面的公式來計算：
輸出信號(uA) = 靈敏度(uA/ppm) ×氣體濃度(ppm) 
 對于無偏壓的電化學傳感器，感應電極和參考電極的電勢差應該為零 (<15 mV)。對電極電動勢
允許漂移并隨著感應電流的產(chǎn)生發(fā)生極化。極化的程度取決于時間和氣體濃度。一旦極化電動勢達到
1.05 V，對電極就不再極化。這意味著對一個無偏壓電化學傳感器，其大理論電池電壓是 1.05 V。
 對于有偏壓的電化學傳感器，參考電極和對電極電動勢跟無偏壓的電化學傳感器一樣，但是其感
應電極電動勢和參考電極電動勢之差大于零。推薦的偏壓設置為：
ETO: +300 mV;
 NH3: +300 mV
NO: +300 mV;
HCl: +200 mV;
 O2: -600 mV.
 因此，對于有偏壓的電化學傳感器，其大理論電池電壓是 1.35 V。實際上，在有偏壓操作的
電化學傳感器上，其電池電壓一般小于 1.2 V。
 為了保證 Honeywell S 系列電化學傳感器能正常工作，必須給傳感器一個合適的電路。不論對于
無偏壓還是有偏壓的電化學傳感器，感應電極上被氧化的氣體，如 CO，H2S, PH3, ETO 和 HCN，其
輸出信號值是正值，相反的，感應電極上被還原的氣體，如 NO2和 Cl2等，其輸出信號值為負值。
 為了保證 Honeywell S 系列無偏壓三電極傳感器在關閉電源的狀態(tài)下也處于工作狀態(tài)，我們用
JFET Q1 場效應晶體管把感應電極和參考電極短接。同時，在 U1 上推薦一個小的偏置電壓
(<100uV)。對于有偏壓的電化學傳感器，感應電極要在比參考電*的多的電勢下工作。在有偏壓的
三電極電化學傳感器電路中，與感應電極相連接的 Rload 兩端的電壓不能太大，否則傳感器的性能會
受到影響。這個電阻可以在電路噪聲和響應時間之間達到一個較好的平衡。

Rload: 負載電阻，參考 Honeywell S 系列電化學傳感器 datasheet 進行設置
R3: 增益電阻，OUTPUT=輸出信號 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: 負載電阻，參考 Honeywell S 系列電化學傳感器 datasheet 進行設置
R3: 增益電阻，OUTPUT=輸出信號 x 增益電阻
Vcc 的典型值: 3.3 V 
Vref 的典型值: 1.2 V

2. 可燃氣體傳感器
 可燃氣體傳感器是一種微型催化氧化傳感器，用于測量空氣中的可燃氣體。可燃氣體傳感器由一
對檢測元件和補償元件組成，每個元件放置于惠斯通電橋的一個橋臂上。當沒有可燃氣體存在時，兩
個元件的電阻相等，電橋平衡，輸出信號為零。當有可燃氣體存在時，檢測元件將其氧化，產(chǎn)生的熱
量使其電阻增大，電橋不再平衡，產(chǎn)生與可燃氣體濃度成正比關系的輸出信號。
 目前 Honeywell S 系列有 2.3 V 和 4.25 V 的 4 系列和 7 系列兩種可燃氣體傳感器，下圖是可燃氣
體傳感器的推薦電路：

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