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海 外制 作 二 氧 化 碳 檢 測(cè) 儀◆空 氣 中的 二氧 化 碳 不 易 被 發(fā) 現(xiàn) ，人 們 經(jīng) 常 忽視 朱 學(xué)亮譯是 二氧化碳對(duì)波長(zhǎng) 為 ４ ７ ｎ 紅外 線(xiàn)的 吸收 作用 ， ２０ ｍ 其濃度。 在辦公室和家里 ， 過(guò)高濃度的二氧化碳會(huì) 導(dǎo) 致身體疲倦 、 注意力不集中、 頭疼等癥狀。如果有一 個(gè)二氧化碳檢測(cè)儀就可 以很容易的確定 空氣 中二氧 化碳 的濃度。 并通過(guò)單片機(jī) 對(duì)濃度指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè) ， 在 超過(guò)限定值時(shí)觸發(fā)報(bào)警或啟動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng) ，以保證 空 氣 中二氧化碳 濃度在一個(gè)安全的范圍內(nèi)。 本文介紹的二氧化碳檢測(cè)儀具有以下特點(diǎn) ： ● 測(cè)量 周?chē)?化碳 濃度 以監(jiān)測(cè) 室 內(nèi)空氣 的質(zhì) 量該傳感器 以較高 的精度對(duì)空氣中二氧化碳分壓進(jìn)行測(cè)量 。特別是高濃度下二氧化碳 的確切含量進(jìn)行測(cè) 量。 如果二氧化碳濃度較低 ， 就需要一個(gè)較長(zhǎng)的光學(xué)通道 。 同時(shí)需要一個(gè)較大面積 的傳感器。 由于涉及高 精度 的光學(xué)器件 ， 使得成本非常高。 而濕 電解型二氧化碳傳感器 由于穩(wěn)定性一般和壽命較短 。 一般也不作 為首選的傳感器。 氣體型二氧 化碳傳感器 由于穩(wěn)定性和重復(fù)性 差，而且輸 出易受環(huán)境濕度 、 溫度 、 灰塵 的影響 。

阻礙 了它 的大 規(guī)模 也應(yīng)用。 ● 對(duì) 其 他 氣體 、 度 、 度 不 敏 感 濕 溫● 二氧化碳濃度測(cè)量范圍 ： 空氣 中二氧 化碳濃度 ００ ．４％ ～０４％ ．幾年 以前 ，一家知 名的半導(dǎo)體氣體型傳感器制造商 Ｆｇ ｒ ｉａｏ成功 地研制 出 了一個(gè) 能長(zhǎng) 期穩(wěn)定 工作● 可控制 １Ａ氯氣檢測(cè)儀，３ Ｖ的通風(fēng) 系統(tǒng) ， ０ ２０ 可預(yù)設(shè) ４個(gè) 濃度 閾值 ● 可 控制 １ Ａ，３ Ｖ的警報(bào)或緊急通風(fēng) ０ ２０ ● 以模擬 的形式在液晶顯示器上顯示濃度 ● 濃度變化趨勢(shì)指 示功能● 自動(dòng) 校 準(zhǔn) ● 使 用 電 源 適配 器 供 電 １ 檢 測(cè) 儀 的作 用 ．?的二氧化碳傳 感器 Ｔ ４ ６ （ ＧＳ １ ０價(jià)格約 為 ７ ０元）它 ０ ， 具有優(yōu) 良的重復(fù)性 ， 并受環(huán)境 因素影 響較小。 本 文使 用的二氧化 碳傳感器是 Ｔ ４ ６ ＧＳ １ ０的升 級(jí) 版本——Ｔ ４ ６ 。圖 １所 示 為該傳 感器 的結(jié) ＧＳ １ １ 構(gòu)。 從結(jié)構(gòu)圖中看到 ， 傳感器 由置于襯 墊上的對(duì)二氧 化碳敏感的固態(tài)電解質(zhì)構(gòu)成 。而 另－Ｎ 由加熱器構(gòu) 成， 以減小環(huán)境溫度改變對(duì)測(cè)量的影響。 Ｔ ４６ ＧＳ １ １非常“ 嬌氣 ”一個(gè)持 續(xù)流經(jīng)高阻抗 傳 ，感器核心 的電流就會(huì)燒毀它。

所以二氧化碳檢測(cè)儀， 需要設(shè)計(jì)一個(gè)輸入阻抗超過(guò) １ ０ ０ ＭＱ、偏置 電流小于 １ Ａ的測(cè)量 電 ｐ 路與之接 口。這時(shí) ， 以使 用一個(gè) Ｃ Ｓ型 的運(yùn)算 可 ＭＯ 放大器來(lái) 實(shí)現(xiàn) ， 如圖 ２所 示。傳感器 中加熱 器的阻 抗 約為 ７ ０Ｑ，可以直接 與 ５ Ｖ直接連接 ，功耗約為２０ ５ ｍＷ 。 般認(rèn)為 ，二氧化碳 的濃度是辦公室和家里 空氣質(zhì)量指標(biāo)之一 ，它可 以告訴人們 是否需要進(jìn)行通 風(fēng)。本文將介紹 的二氧化碳檢 測(cè)儀不僅顯示二氧化 碳的濃度水平 ， 還將 實(shí)測(cè)值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行 比較 ， 在超限時(shí)觸發(fā)繼電器 ，從 而控制功率外設(shè)如通風(fēng)扇或通氣 系統(tǒng)開(kāi)始工作。 ２ 傳 感 器技 術(shù) ．傳感器輸 出的是 電平信號(hào) ，其輸出與氣體濃度 的關(guān)系如圖 ３所示。 圖中描繪 出二氧化碳 濃度 越高 ， 傳 感器輸 出電平信號(hào)也就越高。 同時(shí) ， 傳感器對(duì)于一氧 化 碳 和 乙醇 不 敏 感 。 目前最好的二氧化碳測(cè)量器件是一種應(yīng)用了非 色散紅外吸收方法制成 的傳感器。該應(yīng)用主要依據(jù)２０ 年第 ６ ０９ 期￣－制作 ２ ７ ＇ － ５豳翟 陵憎 ， 瞄— — 警黼 — 鷲 卷■毒！ 嘲ｌ 峨 瑪 ＿ 臻潮 ； ＿ 一＿冒 暖 要— 隧 酲 國(guó) 一■ Ｉ西 翻匿 離 ■曩鯉 ■ 圈 翟 薯嘲 ｊ ｌ 鞫 豳 瞪 ｌ ： ｌ０．４％ ～０４％ ０ ．曩 嘲 圈 圈 ｇ ■ 嘲３ 測(cè) 量方 法 ．傳 感 器 的輸 出電 平 由單 片 機(jī) 采 集 。

期 間還 經(jīng) 過(guò)?表 １ ＤＭ４ ６ 模 塊 的 特性 Ｃ １１測(cè) 量 范 圍個(gè)特殊 的對(duì) 數(shù)運(yùn)算對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理 。為了簡(jiǎn)化傳感器 的應(yīng) 用 ，ｉａｏ公 司還 開(kāi) 發(fā) 了兩 個(gè) 相應(yīng) 的模 二氧化碳傳感器 Ｆｇ ｒ 塊一 ＣＤ １ １和 ＣＤ １ １ Ｍ４ ６ Ｍ４ ６ Ａ對(duì) Ｔ Ｓ １ １傳 感 工作溫度 Ｇ ４６Ｔ ４ ６１正常情 況下 １ ＧＳ １ （ Ｏ年壽命） 一 Ｏ ～ ４ ℃ １℃ ＋ ０ ５ ７％ ％～ Ｏ ２ ｈ ２ ｎ０ ｍｉ９ ％的改變量） 器進(jìn)行信號(hào) 的調(diào)理工作。 圖 ４所示是 Ｃ ＤＭ４ ６ 模 工作濕度 １１ 塊二氧化碳檢測(cè)儀，中使 用了 ＰＣ１ Ｌ ８ 其 Ｉ ６ Ｆ ８單 片機(jī) 。表 １和表 ２分 預(yù)熱 ／ 校準(zhǔn)時(shí)間 別是該模塊的特性和管腳說(shuō) 明。 供使用時(shí)參考。 響應(yīng)時(shí)間如表 ２所 示 。 腳 ２輸 出 ０４ ～ Ｖ的 、 二 氧化 精度 管 ． ４ Ｖ 與±０ ２％１ Ｓ ３０ Ｏ ｍＷ ５ Ｖ碳濃度對(duì)應(yīng)的電平信號(hào) ；管腳 ３當(dāng)二氧化碳 濃度超 測(cè)量周期 限時(shí)由低 電平 變成高電平 。由一對(duì)跳線(xiàn)來(lái)選定閾值二氧化碳檢測(cè)儀， 功耗 見(jiàn)表 ３ 。模塊 中還有 ３個(gè) Ｌ Ｄ用于指示工作狀 態(tài)。

Ｅ 供 電電壓２ 電子制作 ２０ 年第 ６ ６ ０９ 期表 ２Ｃ ＤＭ４ ６ 模塊管腳說(shuō) 明 １１管腳 號(hào) 功 能 描 述 ３５ ５５ 最 大 電流 ６ ｍ ．～ ．Ｖ， ０Ａ０４ ４ Ｃ ．－ Ｖ Ｄ 當(dāng)模塊 上電時(shí) ，２小時(shí)預(yù)熱和 自動(dòng)校 準(zhǔn)開(kāi)始。此時(shí)有毒氣體報(bào)警器， 傳感器應(yīng)該置于清新的空氣 中以便單片機(jī)能校準(zhǔn)到正常的范圍。 在此期間綠 色的 Ｌ Ｄ閃爍 ， Ｅ 管腳 ２恒 定輸 出 ０４ 。當(dāng)校準(zhǔn)完成后 ， ．Ｖ 綠色 Ｌ Ｄ持續(xù)點(diǎn)亮。在 Ｅ 校 準(zhǔn)期間 ， 單片機(jī) 就認(rèn)為傳感器所處 的環(huán)境 為二氧化１ 電源 正 極＋ Ｂ Ｕ２ 輸 出 ３ 開(kāi)關(guān) 式 輸 出 低 電平 ＝ ． 高 電平 ： Ｕ 一 ． Ｏ２ Ｖ， ＋ Ｂ ０６ Ｖ， 最 大 驅(qū) 動(dòng) 電流 ２ ｍ ５Ａ碳 含量正 常的地方 ， 即二氧化碳濃度為 ００ ％。 ．４ 以后 ， 濃度每 改變 ００ ％， ．１ 則輸 出改變 １ 。如果在校準(zhǔn)期 ｍＶ４ 故 障 輸 出 開(kāi)集 電 極 輸 出 ， 大 Ｉ １０ 最 ｃ ０ ｍＡ， ＝ 最 大 Ｕ ＝ ０ 當(dāng)傳 感 器 的 加 熱 器 開(kāi) 間環(huán)境 中二氧化碳濃度不是 ００ ％， ５ Ｖ， ．４ 那在管腳 ３就會(huì) 路或 者 超 限時(shí) 接 地輸 出偏置 電平 ， 校準(zhǔn) 出錯(cuò)。

在模塊 中有一個(gè)按鈕開(kāi) 關(guān)， 用于手動(dòng)校準(zhǔn) 。 一旦表 ３跳 線(xiàn) 設(shè) 置 開(kāi) 關(guān) 式輸 出 的二 氧 化 碳 濃 度 閾值設(shè) 置 Ｐ Ｊ４ 二 氧 化碳 濃 度 管 腳 ３的 繼 電器 Ｒ ｌ 在預(yù)熱校準(zhǔn)過(guò)程 中按下該按鈕 ， Ｊ３ Ｐ ｅ 綠色 Ｌ Ｄ停止閃爍 。 Ｅ ／１ １４ （Ｘ ０ ） 輸出 接觸點(diǎn)單片機(jī) 默認(rèn) 此時(shí)的電流值 為新 的參考 電平 ， 模塊認(rèn) 為預(yù) 熱 和校 準(zhǔn) 結(jié) 束 。 １ 斷開(kāi) 斷開(kāi)８０ ０ ７Ｏ ２低 變高 高變低 低變高高 變 低閉合 斷開(kāi) 閉合斷 開(kāi)２ 斷開(kāi) 閉合１０ ００９Ｏ Ｏ模塊 中的微調(diào)電位 器用于出廠前的調(diào)整 。不需 要再去調(diào)節(jié) 。 模塊上還有兩個(gè)測(cè)試點(diǎn) ：ＧＳ １ １ Ｔ ４ ６ 傳感 器 的緩沖輸 出電平 ＣＰ ， ３ 用于傳感器溫 度補(bǔ)償 的與溫度 相 關(guān) 的 Ｎ Ｃ 熱 敏 電 阻 電平 。 Ｔ ４ 應(yīng) 用 電路 板 ．３ 閉合 斷開(kāi)１０ ５０ １５ ３０２Ｏ ＯＯ低變高 高 變 低低 變 高閉合 斷 開(kāi)閉合４ 閉合 合 閉１０ ８０高變低斷開(kāi)圖 ５ 圖 ６分別是 ￣ Ｎ－ 氧化碳檢測(cè)儀 的電路和 、 ， －２０ 年 第 ６ 電子制作 ２ ０９ 期 ７

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