一种电化学传感器调理电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电化学传感器调理电路，包括用于连接电化学传感器的电流信号采集处理电路和电压电流转化电路，电流信号采集处理电路和电压电流转化电路之间还串设有调零电路；调零电路包括调零运算放大器，调零运算放大器的同相输入端连接电流信号采集处理电路，调零运算放大器的反相输入端设有一个串联分压电路，串联分压电路中设有一个电位器，调零运算放大器的反相输入端连接电位器的输出端。本实用新型专利技术通过在调理电路中串设一个调零电路，使变送器的量程可以在一定范围内调整，以适应不同电化学传感器的输出。

Electrochemical sensor conditioning circuit

The utility model relates to an electrochemical sensor conditioning circuit, including signal acquisition and processing circuit and a voltage current conversion circuit is connected with the current electrochemical sensor, zero circuit in series between the current signal acquisition and processing circuit and a voltage current conversion circuit; zero adjustment circuit includes zero operational amplifier, in-phase input terminal of the operational amplifier is connected to zero the current signal acquisition and processing circuit, zero inverting input terminal of the operational amplifier is provided with a series of series voltage circuit, a potentiometer with a divider circuit, zero inverting input terminal of the operational amplifier is connected with the output end of the potentiometer. The utility model can adjust the range of the transmitter in a certain range by adapting a series of zeroing circuits in the conditioning circuit so as to adapt to the output of different electrochemical sensors.

【技术实现步骤摘要】
一种电化学传感器调理电路
本技术涉及一种电化学传感器调理电路，属于信号处理

技术介绍
在工业现场，模拟电流输出可以实现远程监控电机运行的状态，如果采集的信号经调理后是电压信号并且进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会很容易就受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题；为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，工业现场大量采用电流来传输信号，采用电流信号不容易受干扰。目前主要解决方案：1)运放加三极管调理电路，可以直接将电压转换成按线性比例输出的DC4-20mA恒流环标准信号，连续输送到接收装置，成本价格低，使得这一方案的性价比显得很高，但是受电磁辐射影响较大，对信号输出有一定影响。2)集成芯片方案，ADI公司提供一种电流环变送器驱动芯片，如AD694。可以将输入的电压转换为电流输出；这种芯片对开发4-20mA电流来说是极大的好消息，集成电路抗干扰能力强，极大增强了信号的稳定性。但是，现有的调理电路大都不适用于不同种类的有毒有害气体的电化学传感器。针对不同种类的电化学传感器，需要定制专用的调理电路。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种电化学传感器调理电路，用于解决针对不同种类的电化学传感器，需要定制专用的调理电路这一技术问题。为解决上述技术问题，本技术提供了一种电化学传感器调理电路，包括以下方案：方案一：该调理电路包括用于连接电化学传感器的电流信号采集处理电路和电压电流转化电路，所述电流信号采集处理电路和电压电流转化电路之间还串设有调零电路；所述调零电路包括调零运算放大器，所述调零运算放大器的同相输入端连接所述电流信号采集处理电路，所述调零运算放大器的反相输入端设有一个串联分压电路，所述串联分压电路中设有一个电位器，所述调零运算放大器的反相输入端连接所述电位器的输出端。方案二：在方案一的基础上，所述调零运算放大器的同相输入端还设置有低通滤波电路。方案三、四：分别在方案一、二的基础上，所述电流信号采集处理电路包括一个采样电阻，所述采样电阻用于连接电化学传感器的感应电极。方案五、六：分别在方案三、四的基础上，所述电流信号采集处理电路还包括一个用于保护电化学传感器的保护电路，所述保护电路包括一个场效应管和保护运算放大器；所述场效应管的漏极用于连接电化学传感器的参考电极，所述场效应管的源极用于连接电化学传感器的感应电极，所述场效应管的栅极用于连接触发电源；所述保护运算放大器的同相输入端用于连接参考电压，所述保护运算放大器的反相输入端用于连接电化学传感器的参考电极，所述保护运算放大器的输出端用于连接电化学传感器的对电极。方案七、八：分别在方案三、四的基础上，所述电流信号采集处理电路还包括一个电流转电压运算放大器，所述电流转电压运算放大器的同相输入端用于连接参考电压，所述电流转电压运算放大器的反相输入端与所述采样电阻相连，所述电流转电压运算放大器的输出端连接所述调零运算放大器的同相输入端。方案九、十：分别在方案一、二的基础上，所述电压电流转化电路包括跟随器电路以及标准电压电流转换电路；所述跟随器电路包括一个跟随器，所述跟随器的输入端连接所述调零运算放大器的输出端，所述跟随器的输出端连接所述标准电压电流转换电路。本技术的有益效果是：通过在调理电路中串设一个调零电路，使变送器的量程可以在一定范围内调整，以适应不同电化学传感器的输出。进一步的，通过设置一个保护电路对电化学传感器进行保护，同时减小了电化学传感器的稳定时间。进一步的，通过在标准电压电流转换电路前串设一个跟随器电路，避免了前端电压过高损坏后级器件，同时提高了信号的驱动能力。附图说明图1是调理电路的整体电路结构图；图2是电流信号采集处理电路的电路结构图；图3是调零电路的电路结构图；图4是电压电流转化电路的电路结构图；图5是调理电路的供电电源电路的电路结构图。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对本技术进行详细说明。电化学传感器调理电路的整体电路结构图如图1所示，该调理电路包括电流信号采集处理电路、调零电路、电压电流转化电路以及供电电源电路。其中，该电流信号采集处理电路的输入端与电化学传感器P1相连，电流信号采集处理电路的输出端与调零电路的输入端相连，调零电路的输出端与电压电流转化电路的输入端相连，电压电流转化电路的输出端用于连接一个插件P2。其中D1、D2为插件P2的防反接接口。在本实施例中，电化学传感器P1可选择是型号为：NH3/MR-100、H2/C-2000、CO/CF-1000、SO2-D4、H2S-AE等电化学传感器。其中，电化学传感器原理如下：电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成，并由一个薄电解层隔开。气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应，然后是疏水屏障层，最终到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应，以形成充分的电信号，同时防止电解质漏出传感器。穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流，电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。在实际中，由于电极表面连续发生电化反应，传感电极电势并不能保持恒定，在经过一段较长时间后，它会导致传感器性能退化。为改善传感器性能，人们引入了参考电极。参考电极安装在电解质中，与传感电极邻近。固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值。参考电极间没有电流流动。气体分子与传感电极发生反应，同时测量反电极，测量结果通常与气体浓度直接相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器针对目标气体。下面就该调理电路中的各个子电路进行详细介绍。1)电流信号采集处理电路电流信号采集处理电路的电路结构图如图2所示，该电路由两个部分组成，上半部分是电化学传感器的保护电路，主要由场效应管Q2(SST177)和运算放大器U1A(OPA4336)以及电容电阻组成。其中，U1A的同相输入端通过串联连接的电阻R3和R19连接2.5V参考电压，U1A的反相输入端通过串联连接的电阻R1和R2连接电化学传感器P1的参考电极REF，U1A的输出端与电化学传感器P1的对电极CE相连。并且，U1A的输出端与R1和R2的连接点之间跨接有电容C1(100nf)，U1A的输出端和反相输入端之间跨接有电容C2(10nf)。电阻R3和R19的连接点通过电容C13与电化学传感器P1的感应电极SE相连。场效应管Q2的漏极与电化学传感器P1的参考电极REF相连，场效应管Q2的源极与电化学传感器P1的感应电极SE相连，场效应管Q2的栅极通过电阻R6连接5V的触发电源。上述保护电路主要目的是，在场效应管开关Q2导通时，运算放大器U1A有一个微小的偏置电压，保证电化学传感器不发生严重偏压，Q2起到了保护传感器P1的作用，并使电化学传感器P1在短接后稳定时间变短。常态下Q1为连通状态，在通电状态下Q1断开。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学传感器调理电路，包括用于连接电化学传感器的电流信号采集处理电路和电压电流转化电路，其特征在于，所述电流信号采集处理电路和电压电流转化电路之间还串设有调零电路；所述调零电路包括调零运算放大器，所述调零运算放大器的同相输入端连接所述电流信号采集处理电路，所述调零运算放大器的反相输入端设有一个串联分压电路，所述串联分压电路中设有一个电位器，所述调零运算放大器的反相输入端连接所述电位器的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种电化学传感器调理电路，包括用于连接电化学传感器的电流信号采集处理电路和电压电流转化电路，其特征在于，所述电流信号采集处理电路和电压电流转化电路之间还串设有调零电路；所述调零电路包括调零运算放大器，所述调零运算放大器的同相输入端连接所述电流信号采集处理电路，所述调零运算放大器的反相输入端设有一个串联分压电路，所述串联分压电路中设有一个电位器，所述调零运算放大器的反相输入端连接所述电位器的输出端。2.根据权利要求1所述的电化学传感器调理电路，其特征在于，所述调零运算放大器的同相输入端还设置有低通滤波电路。3.根据权利要求1或2所述的电化学传感器调理电路，其特征在于，所述电流信号采集处理电路包括一个采样电阻，所述采样电阻用于连接电化学传感器的感应电极。4.根据权利要求3所述的电化学传感器调理电路，其特征在于，所述电流信号采集处理电路还包括一个用于保护电化学传感器的保护电路，所述保护电路包括一个场效应管和保护运算放大器；所述场...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永亮，张正俊，倪德彪，
申请(专利权)人：郑州迪邦科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41