二氧化碳傳感器TGS4160的原理及應用

摘要：TGS4160是FIGARO（弗加邏）公司生產(chǎn)的一種固態(tài)電化學型二氧化碳（CO2）傳感器，該器件除具有體積小、壽命長、選擇性和穩(wěn)定性好等特性外，同時還具有耐高濕和耐低溫等特點。因而可廣泛用于自動通風換氣系統(tǒng)或CO2氣體的長期監(jiān)測等應用場合。文中敘述了該傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，給出了一個用TGS4160設(shè)計的專用模塊的基本應用電路原理圖。

    關(guān)鍵詞：TGS4160；單片機；傳感器；二氧化碳

１　概述

ＴＧＳ４１６０二氧化碳傳感器是ＦＩＧＡＲＯ（弗加羅）公司生產(chǎn)的固態(tài)電化學型氣體敏感元件。這種二氧化碳傳感器除具有體積小、壽命長、選擇性和穩(wěn)定性好等特點外，同時還具有耐高濕低溫的特性?可廣泛用于自動通風換氣系統(tǒng)或是ＣＯ２氣體的長期監(jiān)測等應用場合。但是，由于ＴＧＳ４１６０的預熱時間較長（一般為２小時），所以，該器件比較適合于在室溫下長時間通電連續(xù)工作。此外，為了方便客戶使用，ＦＩ-ＧＡＲＯ公司還專門設(shè)計了帶溫度補償?shù)膫鞲衅魈幚砟�塊ＡＭ－４。該模塊采用微處理器進行控制，ＣＯ２氣體濃度的輸出信號電平為０．０～３．０Ｖ，相當于０～３０００ｐｐｍ的濃度，并有中繼轉(zhuǎn)接控制口，可輸出高、低兩種門限信號以供外接控制使用。ＴＧＳ４１６０傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下：

●測量范圍：０～５０００ｐｐｍ；

●使用壽命：２０００天；

●加熱器電壓：５．０±０．２ＶＤＣ；

●加熱器電流：２５０ｍＡ；

●加熱器功耗：１．２５Ｗ；

●內(nèi)部熱敏電阻（補償用）：１００ｋΩ±５％；

●使用溫度：－１０～＋５０℃?

●使用濕度?５～９５％ＲＨ；

●產(chǎn)品尺寸：最大外徑Φ２４ｍｍ，高２４ｍｍ，引腳長５．８ｍｍ。

２　內(nèi)部結(jié)構(gòu)

ＴＧＳ４１６０二氧化碳傳感器是一種內(nèi)含熱敏電阻的混合式ＣＯ２敏感元件。該元件在兩個電極之間充有陽離子固體電解質(zhì)。它的陰極由鋰碳酸鹽和鍍金材料制成，而陽極只是鍍金材料。該敏感元件的基襯是用對苯二酯聚乙烯和玻璃纖維加固，然后采用不銹鋼網(wǎng)做圓柱型封裝。元件的內(nèi)層采用１００目雙層不銹鋼網(wǎng)套在鍍鎳銅環(huán)上，并用高強度樹脂粘合劑與基襯固定在一起。其外層頂蓋上又罩上了一層６０目的不銹鋼網(wǎng)。為了達到降低干擾氣體影響的目的，ＴＧＳ４１６０在內(nèi)外兩層不銹鋼網(wǎng)之間還填充有吸附材料（沸石）。傳感器的６個引腳通過０．１ｍｍ的箔導線與內(nèi)部相連。其等效的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖１所示。圖中，陽極與傳感器的第３腳Ｓ（＋）相連，陰極與傳感器的第４腳Ｓ（－）相連，Ｐｔ加熱器與傳感器的第１，６腳相連，內(nèi)部熱敏電阻與傳感器的第２，５腳相連。內(nèi)部熱敏電阻的作用是通過該電阻探測環(huán)境溫度，以便對該傳感器進行溫度補償，從而使校正后的測量值更加準確。

３　工作原理

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