用于半导体气体传感器的高精度多种气体检测电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于半导体气体传感器的高精度多种气体检测电路，包括电源电路、加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路、微控制器电路，电源电路的输出端分别与加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路、微控制器电路相连接，微控制器电路分别与加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路相连接。本实用新型专利技术能够实现高精度的气体检测，并可用于多种气体的测量，其中加热电路和测温电路可实现气体检测温度的精确控制，使气体传感器能在相对稳定的温度下工作，消除温度波动的干扰；气体采样电路实现对多种气体的精确采样；485通信电路具备隔离功能，能直接与上位机进行通信或组成485网络实现大规模分布式应用。

【技术实现步骤摘要】
用于半导体气体传感器的高精度多种气体检测电路
本技术涉及一种高精度气体检测电路，具体涉及一种用于半导体气体传感器的高精度多种气体检测电路。
技术介绍
气体传感器是一种检测特定气体的传感器，它能够感知被测气体并把气体中的特定成分检测出来，并将之转为便于观测和分析的可输出信号。气体传感器最早用于可燃易爆性气体的泄露报警，保证生产和生命安全。经过逐渐的推广应用，目前，它在大气污染监控、工业、国防、食品安全以及医疗检测等领域，均具有非常重要的应用价值。现在，在工业发达的国家，如美国、日本、德国、英国等，气体传感器技术得到了较快发展，均已发展成为品种齐全、技术综合的关键技术产业。据有关统计分析，美国1996年?2002年气体传感器年均增长率均保持在25%以上。 根据分析检测方法的不同，气体传感器主要分为化学反应式、热传导式、光学式、电化学式、接触燃烧式和半导体式等类别。其中，半导体类传感器主要是以半导体为敏感材料，在各种物理量的作用下引起半导体材料内载流子浓度或分布的变化，通过检测这些物理特性的变化实现气体敏感。若气体接触到加热的金属氧化物其他半导体材料，这些半导体基材的电阻值会增大或减小，通过这种电学信号的变化量来辨别气体。这类传感器被广泛应用在日常生活、城市排放气体、丙烷气等应用领域，其灵敏度高，构造与电路简单，但信号输出与气体浓度线性易受影响。 其次，半导体式气体传感器件由于其灵敏度高、响应速率快、体积小、重量轻、易与Si基半导体工艺兼容等一系列优点，而备受人们的青睐。为此，半导体电阻型气体传感器在工业应用中逐渐占据主导地位。在功能上，半导体气体传感器正朝着“在不影响测量精度的前提下，检测多种气体”的方向发展。检测精度与反应温度、加热电路有很大的关系；目前大部分气体传感器都不具备智能温控的功能。另一方面，因为气体传感器用于检测环境气体，加热不当，或受热不平衡，有可能导致气体爆炸、燃烧或者电池的爆炸，因而对于其电源电路、加热电路的设计要求非常高。此外，随着物联网技术的发展，对于一些重要区域，如矿井，往往进行分布式监测。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种能够实现高精度的气体检测，并可用于多种气体的测量，其中加热电路和测温电路可实现气体检测温度的精确控制，使气体传感器能在相对稳定的温度下工作，消除温度波动的干扰；气体采样电路实现对多种气体的精确采样，可用于多种气体同时检测；485通信电路具备隔离功能，能直接与上位机进行通信，亦可组成485网络，实现大规模分布式应用的用于半导体气体传感器的高精度多种气体检测电路。 为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为: —种用于半导体气体传感器的高精度多种气体检测电路，其特征在于:包括电源电路、加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路、微控制器电路，所述电源电路的输出端分别与加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路、微控制器电路相连接，所述微控制器电路分别与加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路相连接。 优选地，所述电源电路包括电源转换芯片U1，9V电池Vin，二极管D1，发光二极管LEDl，电阻 Rl ?R7,电容 Cin_l、Cin_2、Cout_l、C4、C5，按键 SI，PNP 三极管 Ql, TVS 管 Tl,电感Lout_l和隔离电源模块V2 ；9V电池Vin的正极通过按键SI与二极管Dl的阳极相连接，二极管Dl的阴极同时与电源转换芯片Ul的10、12、13脚以及电容Cin_l的一端相连接，电容Cin_l的另一端与9V电池Vin的负极以及电源转换芯片Ul的5、6、8、15、17脚相连接；电源转换芯片Ul的9脚通过电容Cin_2连接到9V电池Vin的负极，电源转换芯片Ul的I脚通过电感Lout_l与电源转换芯片Ul的7、14脚及电阻Rl的一端相连接，电阻Rl的另一端接电源转换芯片Ul的4脚；电源转换芯片Ul的14脚输出3.3V电压，通过电容Cout_l接9V电池Vin的负极，并通过电阻R2接发光二极管LEDl的阳极，发光二极管LEDl的阴极接9V电池Vin的负极；隔离电源模块V2的I脚接电源转换芯片Ul的14脚、2脚接9V电池Vin的负极，隔离电源模块V2的I脚和2脚两者之间通过电容C4相连接；隔离电源模块V2的3、4脚通过电容C5相连接，隔离电源模块V2的4脚输出5V电压；电源转换芯片Ul的10脚通过电阻R3与三极管Ql的发射极相连接；三极管Ql的发射极通过电阻R4接9V电池Vin的负极，三极管Ql的集电极与TVS管Tl的阴极及电阻R7的一端相连接，TVS管Tl的阳极接9V电池Vin的负极；电阻R7的另一端通过电阻R6后接9V电池Vin的负极；电阻R7、电阻R6的公共端与微控制器电路中微控制器U7的24脚相连接；三极管Ql的基极通过电阻R5与微控制器电路中微控制器U7的40脚相连接。 优选地，所述加热电路包括电阻R8?R16，NPN三极管Q2，PNP三极管Q3，稳压二极管D2、运算放大器U2，六路转换开关S2和微加热器Rh ;NPN三极管Q2的集电极通过电阻R8与电源电路中电源转换芯片Ul的10脚相连接；NPN三极管Q2的基极通过电阻R16与微控制器电路中微控制器U7的42脚相连接；NPN三极管Q2的发射极与电阻R9的一端及稳压二极管D2的阴极相连接，电阻R9的另一端通过电阻RlO与电阻Rll的一端相连接，电阻Rll的另一端通过电阻R12与电阻R13的一端相连接，电阻R13的另一端接电源电路中9V电池Vin的负极，稳压二极管D2的阳极通过电源电路中电阻R13也与9V电池Vin的负极相连接；NPN三极管Q2的发射极、电阻R9与电阻RlO的公共端、电阻RlO与电阻RlI的公共端、电阻Rll与电阻R12的公共端分别与六路转换开关S2中输入端的一脚相连接，六路转换开关S2的另一个输入脚接地，六路转换开关S2的公共输出脚与运算放大器U2的正向输入端相连接；运算放大器U2的负向输入端与电阻R14的一端及三极管Q3的发射极相连接，电阻R14的另一端与电源电路中电源转换芯片Ul的10脚相连接；PNP三极管Q3的基极通过电阻R15与运算放大器U2的输出端相连接，PNP三极管Q3的集电极通过微加热器Rh与电源电路中9V电池Vin的负极相连接。 优选地，所述测温电路包括NPN三极管Q4，电阻R17、R18、Rb、Rc、Rd，热敏电阻Ra，运算放大器U3 ;NPN三极管Q4的集电极接电源电路中电源转换芯片Ul的10脚，NPN三极管Q4的基极通过电阻R18与微控制电路中微控制器U7的41脚相连接；NPN三极管Q4的发射极与电阻Rd的一端及热敏电阻Ra的一端相连接，电阻Rd的另一端通过电阻Re与电源电路中9V电池Vin的负极相连接，热敏电阻Ra的另一端通过电阻Rb也与电源电路中9V电池Vin的负极相连接；电阻Rd与电阻Re的公共端与运算放大器U3的负向输入端相连接，并通过电阻R17与运算放大器U3的输出端相连接；热敏电阻Ra与电阻Rb的公共端与运算放大器U3的正向输入端相连接，运算放大器U3的输出端与微控制电路中微控制器U7的22脚相连接。 优选地，所述气体采样电路包括电阻R1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体气体传感器的高精度多种气体检测电路，其特征在于：包括电源电路、加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路、微控制器电路，所述电源电路的输出端分别与加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路、微控制器电路相连接，所述微控制器电路分别与加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路相连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于半导体气体传感器的高精度多种气体检测电路，其特征在于:包括电源电路、加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路、微控制器电路，所述电源电路的输出端分别与加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路、微控制器电路相连接，所述微控制器电路分别与加热电路、测温电路、气体采样电路、485通信电路相连接。2.根据权利要求1所述的用于半导体气体传感器的高精度多种气体检测电路，其特征在于:所述电源电路包括电源转换芯片U1，9V电池Vin，二极管D1，发光二极管LED1，电阻R1 ?R7,电容 Cin_l、Cin_2、Cout_l、C4、C5，按键 S1,PNP 三极管 Q1,TVS 管 T1,电感 Lout_l和隔离电源模块V2 ；9V电池Vin的正极通过按键S1与二极管D1的阳极相连接，二极管D1的阴极同时与电源转换芯片U1的10、12、13脚以及电容Cin_l的一端相连接，电容Cin_l的另一端与9V电池Vin的负极以及电源转换芯片U1的5、6、8、15、17脚相连接；电源转换芯片U1的9脚通过电容Cin_2连接到9V电池Vin的负极，电源转换芯片U1的1脚通过电感Lout_l与电源转换芯片U1的7、14脚及电阻R1的一端相连接，电阻R1的另一端接电源转换芯片U1的4脚；电源转换芯片U1的14脚输出3.3V电压，通过电容Cout_l接9V电池Vin的负极，并通过电阻R2接发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极接9V电池Vin的负极；隔离电源模块V2的1脚接电源转换芯片U1的14脚、2脚接9V电池Vin的负极，隔离电源模块V2的1脚和2脚两者之间通过电容C4相连接；隔离电源模块V2的3、4脚通过电容C5相连接，隔离电源模块V2的4脚输出5V电压；电源转换芯片U1的10脚通过电阻R3与三极管Q1的发射极相连接；三极管Q1的发射极通过电阻R4接9V电池Vin的负极，三极管Q1的集电极与TVS管T1的阴极及电阻R7的一端相连接，TVS管T1的阳极接9V电池Vin的负极；电阻R7的另一端通过电阻R6后接9V电池Vin的负极；电阻R7、电阻R6的公共端与微控制器电路中微控制器U7的24脚相连接；三极管Q1的基极通过电阻R5与微控制器电路中微控制器U7的40脚相连接。3.根据权利要求2所述的用于半导体气体传感器的高精度多种气体检测电路，其特征在于:所述加热电路包括电阻R8?R16，NPN三极管Q2，PNP三极管Q3，稳压二极管D2、运算放大器U2，六路转换开关S2和微加热器Rh ;NPN三极管Q2的集电极通过电阻R8与电源电路中电源转换芯片U1的10脚相连接；NPN三极管Q2的基极通过电阻R16与微控制器电路中微控制器U7的42脚相连接；NPN三极管Q2的发射极与电阻R9的一端及稳压二极管D2的阴极相连接，电阻R9的另一端通过电阻R10与电阻R11的一端相连接，电阻R11的另一端通过电阻R12与电阻R13的一端相连接，电阻R13的另一端接电源电路中9V电池Vin的负极，稳压二极管D2的阳极通过电源电路中电阻R13也与9V电池Vin的负极相连接；NPN三极管Q2的发射极、电阻R9与电阻R10的公共端、电阻R10与电阻Rl 1的公共端、电阻Rl 1与电阻R12的公共端分别与六路转换开关S2中输入端的一脚相连接，六路转换开关S2的另一个输入脚接地，六路转换开关S2的公共输出脚与运算放大器U2的正向输入端相连接；运算放大器U2的负向输入端与电阻R14的一端及三极管Q3的发射极相连接，电阻R14的另一端与电源电路中电源转换芯片U1的10脚相连接；PNP三极管Q3的基极通过电阻R15与运算放大器U2的输出端相连接，PNP三极管Q3的集电极通过微加热器Rh与电源电路中9V电池Vin的负极相连接。4.根据权利要求3所述的用于半导体气体传感器的高精度多种气体检测电路，其特征在于:所述测温电路包括NPN三极管Q4，电阻R17、R18、Rb、Rc、Rd，热敏电阻Ra，运算放大器U3 ；NPN三极管Q4的集电极接电源电路中电源转换芯片U1的10脚，NPN三极管Q4的基极通过电阻R18与微控制电路中微控制器U7的41脚相连接；NPN三极管Q4的发射极与电阻Rd的一端及热敏电阻Ra的一端相连接，电阻Rd的另一端通过电阻Rc与电源电路中9V电池Vin的负极相连接，热敏电阻Ra的另一端通过电阻Rb也与电源电路中9V电池Vin的负极相连接；电阻Rd与电阻Rc的公共端与运算放大器U3的负向输入端相连接，并通过电阻R1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玲，李东风，许小霞，张晓婷，刘卫，姚冰，郭玉坤，
申请(专利权)人：安徽芯核防务装备技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34