智能型溴气Br2传感器4NE-Br2-10
智能型溴气Br 2传感器4NE /Br
2-10
4NE /Br 2-10智能传感器是专门针对气体探测器生产企业推出的新型智能传感器，主要为解决气体探测种类繁多、各品种传感器互不兼容、生产标定复杂、核心器件更换限制等问题。采用我司生产的智能型气体传感器则只需开发一款产品，即可快速响应客户对不同气体种类探测的需求，且生产过程简化，无需重新标定，大幅度降低企业的研发成本、生产成本，产品品质也立即提升到国际一流水准。 该传感器操作方便、测量准确、工作可靠，适用于工业现场或实验室测量等不同的要求。传感器具有电压和串口同时输出特点，方便客户调试及使用。
■ 本安电路设计，可带电热拔插操作； ■ 专业精选、原装进口，兼容红外、电化学、催化、半导体等多种传感器； ■自带温度补偿，出厂精准标定，使用时无需再标定； ■ 电压和串口同时输出特点，方便客户调试及使用； ■ 最简化的外围电路，生产简单、操作方便。
1）工作电压：； ≤50mA (催化≤100mA )；； 4 5 6）检测原理：电化学；
11）重复性； 12）长期零漂≤； 13）工作； 14）工作； 15）存贮； 15）工作；
17）外壳材质； 18）输出接口 ； 19）使用寿命； 20）质保期 ； 21）数字信号格式； 22）波特率
； 23）输出电压； 24）外型尺寸：4NE Φ21.5*31mm (引脚除外)；
DC5V ±1% 2）工作电流： 3）测量气体：溴气Br 2）安装方式：7脚拔插式；
）测量范围： 10ppm ； 7）分辨率： 0.1ppm ； 8）响应时间：<30s ； 9）采样精度：±2%FS ； 10 ）预热时间：30s ； ：±1%FS ：1%FS /年 温度：-20～70℃湿度：10～95%RH(无凝露)温度：-40～70℃气压：86kPa ～106kPa ：铝合金： 7PIN ：2年以上(以传感器使用寿命为准)： 1年：数据位：8；停止位：2；校验位：无： 9600：0.4-2.0VDC(常规)、0-1.6VDC 、0-4VDC 、0-5VDC
可选
31m m
引脚
名称说 明
1234567定位VCC GND VOUT RXD TXD RDE 定位针脚(不允许接地,请悬空)+5V 电源输入地
电压输出
串口脚(传感器串口接收脚)串口脚(传感器串口发送脚)
串口输出控制脚(接485置低发送)
4NE 系列智能传感器数字通讯协议
1、异步串行通信参数：
始位： 1 数据位： 8 停止位： 2 校验： 无 波特率： 96002、帧格式：（每一通信帧的格式如下）
H -数据头，为连续2 至4 个字节的FFH 。 设备类型-01H （固定为01）。 目标Adr -01H （地址固定为01）。 D -数据块，所传送的数据的集合。 C - 校验码，1 字节校验码，高位在前。对数据块D 进行和校验。 结束符：固定为0DDH 。
3、D数据块说明
3.1读取传感器数据 上位机发送请求
传感器接收正确数据应答
传感器接收错误数据应答
举例：读取传感器实时数据，发送 FF FF 01 01 05 01 00 6C 07 74 DD
4
基于机器人旋转电弧传感器跟踪仰焊焊缝
第３７卷第９期 ２０１６年９月焊 接 学 报ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＦＴＨＥＣＨＩＮＡＷＥＬＤＩＮＧＩＮＳＴＩＴＵＴＩＯＮＶｏｌ．３７ Ｎｏ．９Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１６ 收稿日期：２０１４-１０-１４ 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目（８６３计划，２０１３ＡＡ０４１００３）基于机器人旋转电弧传感器跟踪仰焊焊缝 乐 健， 张 华， 张奇奇， 吴锦浩 （南昌大学江西省机器人与焊接自动化重点实验室，南昌 ３３００３１） 摘 要：为了提高焊接的质量和效率，必须实现机器人对仰焊焊缝的自动跟踪．利用组合滤波的方法对焊接电流进行滤波．采用最小二乘法对第１６个采样点至第４８个采样点进行线性拟合，拟合直线的斜率作为偏差．以偏差和连续三次偏差之和作为模糊控制器的输入，以水平滑块伸缩速度对应的脉冲数作为模糊控制器的输出．连续三次偏差的绝对值都大于０．９时，认为到达焊缝终点．进行了仰焊焊缝跟踪试验、仰焊焊缝终点检测和流水孔的通过试验．结果表明，利用该算法，机器人跟踪仰焊焊缝的准确度高，可靠性好，能够准确地识别出仰焊焊缝终点和通过流水孔． 关键词：旋转电弧传感器；滤波；偏差识别；模糊控制；仰焊焊缝跟踪 中图分类号：ＴＧ４０９ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３-３６０Ｘ（２０１６）０９-００５６-０５ ０ 序 言 随着造船业的迅速发展，对焊接的质量和效率 提出了更高的要求，仰焊焊缝广泛存在于格子形焊 缝中．必须研制出一种焊接机器人，提高焊接的质 量和减少焊接成本． 目前国际上常用视觉传感器和电弧传感器对焊 缝进行跟踪［１，２］，许多学者研究了平焊焊缝的跟 踪［３］，对仰焊焊缝跟踪的研究较少．所以有必要深 入研究焊接机器人对仰焊焊缝的准确跟踪．旋转电 弧传感器不受弧光、飞溅等影响，焊接点就是测试 点，实时性非常强．但焊接电流中存在大量的噪声， 必须滤除噪声，采用某种偏差识别算法准确地识别 出焊枪相对于焊缝的偏差，设计出控制器，控制机器 人跟踪仰焊焊缝．１ 滤波和偏差识别 图１为仰焊时旋转电弧传感器的工作原理．沿 着焊接方向，图１ａ表示焊枪相对于仰焊焊缝完全偏 右，直流电动机通过偏心轴承带动电弧逆时针转动， 使电弧长度不断发生变化，电弧长度越长，焊接电流 越小，使ＢＣ段对应的焊接电流之和大于ＣＤ段对应 的焊接电流之和，电流之和差值的大小反应了焊枪 相对于仰焊焊缝的偏离程度 ．同理，图１ｂ为焊枪相 对于仰焊焊缝完全偏左，ＭＮ段对应的焊接电流之和小于ＮＯ段对应的焊接电流之和，两者的差值反映了偏差的大小． 图１ 仰焊时旋转电弧传感器的工作原理Ｆｉｇ.１ Ｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｒｏｔａｔｉｎｇａｒｃｓｅｎｓｏｒｓｗｈｅｎｏ-ｖｅｒｈｅａｄｐｏｓｉｔｉｏｎｗｅｌｄｉｎｇ电弧转动一圈，工控机ＰＣ１０４通过霍尔传感器连续采集７６８个电流值，每次连续采集四圈，采样电万方数据
传感器在焊接过程中的应用
传感器在焊缝跟踪过程中的应用 引言 我们这学期学习了《传感器与检测技术》。了解到了传感器在现代生产生活中起着越来越重要的作用，同时在焊接过程中也越来越受到重视。现在的焊接要求精确化，智能化，自动化，在这些要求中往往离不开一个重要的技术~~传感器技术，本文我们就来研究传感器在焊接过程中的应用。 一、传感器 根据国家标准GB7665-87，传感器定义为：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件装置。传感器作为检测工具，要求检测研究对象的物理或化学的信息，其工作过程要求稳定、可靠、精度高，所以对传感器有以下几个要求： （1）适应恶劣环境能力强 传感器一般工作环境十分广，从极寒至酷热地区，许多在露天环境下工作，能抗飞沙走石、灰尘，还应耐潮湿，较高的抗盐类腐蚀、酸性腐蚀的能力，有抗污染气体干扰的能力，能适应在高温、极寒、强烈振动、冲击以及在其他条件下正常工作的能力，还应抗噪声能力强，信噪比高。 （2）价格适中，适于大批量生产 要求传感器一致性好，适宜自动化批量生产，对加工设备有较高要求，以便排除人工操作带来的不一致性和失误。 （3）稳定性和可靠性高 传感器是一种高精度检测仪器，在军事、航空、航天中应用都有严格要求，产品都须经过严格测试才能应用。所以传感器生产是一种高新技术的具体运用和体现。一种传感器是否有较高的技术附加值体现在所包含的技术含量和加工工艺的技术是否高新。 有部分传感器由于其应用环境的状况需金属封装，一般采用焊接密封，如压力传感器、力传感器、霍尔传感器、光电传感器、温度传感器等，这类传感器内部有敏感元件和集成电路，充惰性气体或抽真空与外界隔绝，有耐压、气密性要求，另有焊接强度要求和漏气率要求，对焊接质量要求高，而且焊接过程中要求变形小，不能对内部元件和微电路有损坏。目前传感器密封焊接有电阻焊、钨极氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊和激光焊。 所谓焊缝跟踪,即以焊炬为被控对象,电弧（焊炬）相对于焊缝中心位置的偏差作为被调量,通过视觉传感、接触传感、超声波传感、电弧传感等多种传感测量手段,控制焊炬使其在整个焊接过程中始终与焊缝对口。其中接触式传感是依靠在坡口中滚动或滑动的触指将焊枪与焊缝之间的位置偏差反映到检测器内，并利用检测器内装的微动开关判断偏差的极性，其结构简单、操作方便、不受电弧烟尘和飞溅的影响，但是对不同形式的坡口需用不同探头，磨损大，易变形，点固点障碍难以克服。超声波传感是利用发射出的超声波在金属内传播时在界面产生发射原理制成的，是一种比较先进的焊缝跟踪传感器，应用在跟踪系统中，跟踪的实时性好。但是由于传感器要贴近工件，不可避免地会受到焊接方法和工件尺寸等的严格限制。另外需要考虑外界震动、传播时间等因素，对金属表面状况要求高，其应用范围也就受到限制。视觉传感具有提供信息量丰富，灵敏度和测量精度高，抗电磁场干扰能力强，与工件无接触的优点。但是算法复杂，处理速度慢。 随着电弧传感技术的发展，焊缝跟踪引入了电弧传感技术，电弧传感器作为一种实时传
气敏传感器及其工作原理
气敏传感器及其工作原理 指导老师：雷家珩 汇报者：周华 汇报时间：2011.11.2
目录 ?气敏传感器定义 ?气敏传感器分类 ?气敏传感器工作原理 ?气敏传感器的应用 ?气敏传感器研究现状与发展趋势 ?参考文献
1 气敏传感器定义 气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号的传感器。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
2 气敏传感器分类半导体式气敏传感器 气敏传感器 绝缘体气敏传感器 电化学气敏传感器 光干涉式气敏传感器 热传导式气敏传感器 红外线吸收散式气敏传感 器电阻型 非电阻型接触燃烧式型电容式恒电位电解式伽伐尼电池式
3 气敏传感器工作原理 3.1 半导体气敏传感器工作原理 ●半导体气敏传感器(见图1,2)由气敏部分、加热丝及防爆网 等构成,它是在气敏部分的SnO 2、Fe 2 O 2 、ZnO 2 等金属氧化物中添 加Pt、Pd等敏化剂的传感器。 ●半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体(主要是金属氧化物)表面接触时,产生的电导率等物性变化来检测气体。半导体气敏器件被加热到稳定状态下,当气体接触器件表面而被吸附时,吸附分子首先在表面自由地扩散(物理吸附) ,失去其运动能量,其间的一部分分子蒸发,残留分子产生热分解而固定在吸附处(化学吸附)。
这时,如果器件的功函数小于吸附分子的电子亲和力,则吸附分子将从器件夺取电子而变成负离子吸附。具有负离子吸附倾向 的气体有O 2和NO x ,称为氧化型气体或电子接收性气体。如果器件 的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向器件释放电子,而成为正离子吸附。具有这种正离子吸附倾向的气体有H 2 、CO、碳氢化合物和酒类等,称为还原型气体或电子供给性气体。 图1 半导体气敏传感器结构图图2 半导体气敏传感器的符号表示
电弧传感器焊缝跟踪系统
电弧传感器焊缝跟踪系统 1 前言 随着电弧传感技术的发展，焊缝跟踪引入了电弧传感技术，电弧传感器作为一种实时传感的器件与其它类型的传感器相比，具有结构较简单、成本低和响应快等特点，是焊接传感器的一个重要的发展方向，具有强大的生命力和应用前景主要应用在两方面：一方面主要用在弧焊机器人上，另一方面主要用在带有十字滑块的自动焊上。本文对国内外焊缝跟踪系统电弧传感技术、信号处理技术和控制技术的研究现状分别做一介绍，在此基础上总结出一套较为先进的焊缝跟踪系统的实施方案，为焊缝跟踪系统研制提供依据。 2、电弧传感焊缝跟踪技术的发展状况 2.1 电弧传感器发展概述 焊缝自动跟踪方面，传感器提供着系统赖以进行处理和控制所必须的有关焊缝的信息。我们研究电弧传感器就是要从焊接电弧信号中提取出能够实时并准确反映焊炬与焊缝中心的偏移变化信号，并将此信号采集出来，作为气体保护焊焊缝自动跟踪系统的输入信号，即气体保护焊焊缝自动跟踪系统的传感信号。 目前，国际、国内焊接界对电弧传感器的研究非常活跃，用于焊缝跟踪的电弧传感器主要有以下几种类型: (1)并列双丝电弧传感器。利用两个彼此独立的并列电弧对工件施焊，当焊枪的中心线未对准坡口中心时，其作用焊丝具有不同的干伸长度，对于平外特性电源将造成两个电流不相等，因此根据两个电流差值即可判别焊炬横向位置并实现跟踪。 (2)旋转扫描电弧传感器。在带有焊丝导向的喷嘴旋转时，旋转速度与焊接电流之间存在一定的关系。高速旋转电弧传感器可用于厚板间隙及角接焊缝的跟踪，在结构上比摆动式电弧传感器复杂，还需要在焊接工艺、信息处理等方面进行深入的研究。 (3)焊炬摆动式电弧传感器。当电弧在坡口中摆动时，焊丝端部与母材之间距离随焊炬对中位置而变化，它会引起焊接电流与电压的变化。由于受机械方面限制，摆动式电弧传感器的摆动频率一般较低，限制了在高速和薄板搭接接头焊接中的应用。在弧焊其他参数相同的条件下，摆动频率越高，摆动式电弧传感器的灵敏度越高。 2.2 电弧传感器的工作原理 电弧传感器的基本原理是：利用焊炬与工件之间距离变化引起的焊接参数变化来探测焊炬高度和左右偏差，在等速送丝调节系统中，送丝速度恒定，焊接电源一般采用平或缓降的外特性，在这种情况下，焊接电流将随着电弧长度的变化而变化。电弧传感器的工作原理如图1所示。 L为电源外特性曲线，在稳定焊接状态时，电弧工作点为A0，弧长L0 ，电流I0 ，当焊炬与工件表面距离发生阶跃变化增大时.弧长突然被拉长为L1.此时干伸长还来不及变化，电弧在新的工作点A1.燃烧，电流突变为I1，电流瞬时变化为△I1反之亦然。从上述分析可以得出，电弧位置的变化将引起电弧长度的变化，焊接电流也相应变化，从而可以判断焊炬与焊缝间的相对位置。 2.3 电弧传感器的数学模型 控制系统包括控制器和对象二大部分，其中被控对象的动态特性是主要的，所以建立被控对象的数学模型是所有工作的第一步，所谓“系统建模”，就是对软件中过程的抽象描述。 常用的建模方法有：a机理分析法;b统计建模法;c神经网络建模法;d智能建模法。 我们在这要分析的是旋转电弧焊炬长度和焊接电流之间的数学模型H(s)—I(s)，其中输入量是弧长，输出量是实时的焊接电流。虽然不同系统中具体的结果各异，但结果均为二阶的对应关系。根据文献有如下结论： 设G(s)为焊炬高度H(s)到电流I(s)的传递函数，则它在理论上可表示为：
气体传感器Word版
实验八气体传感器实验 【实验目的】 1. 理解气体传感器的工作原理； 2. 掌握单片机驱动气体传感器的方法。 【实验设备】 1. 装有IAR 开发工具的PC 机一台； 2. 下载器一个； 3. 物联网多网技术综合教学开发设计平台一套。 【实验要求】 1. 编程要求：编写气体传感器的驱动程序； 2. 实现功能：检测室内的有害气体并输出标志位； 3. 实验现象：将检测到的数据通过串口调试助手显示。 【实验原理】 1. 气体传感器简介 气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 2. 气体传感器分类及在本实验中的应用 气体传感器通常以气敏特性来分类，主要可分为：半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。 半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。这些都是由材料的半导体性质决定的。原理如下图所示：
根据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。 本实验采用的是电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器，是一种用金属氧化物薄膜(例如：Sn02，ZnO Fe203，Ti02 等)制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。为了消除气味分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。 3. 气体传感器MQ-6 灵敏度特性 符号参数名称技术参数备注 Rs敏感体电 阻10KΩ-60KΩ探测范围： 100-1000ppm 检测目标：LPG、 丁烷、丙烷、LNG α （1000ppm/4000PPMLNG） 浓度斜率≤0.6 标准工作条件温度：20℃±2℃ Vc：5.0V ±0.1V 相对湿度：65﹪±5﹪ Vh： 5.0V±0.1V 预热时间不少于24 小时 【电路连接】 电路连接如图所示。
气敏传感器的应用
气敏传感器的应用 摘要：介绍其敏传感器的现状和发展趋势。随着科技技术的发展，检测技术为重要的科技手段之一。随着微电子技术的发展和普及，传感器称为新的市场需求，对传感器的性能，用途日益有着新的要求和研究价值。 引言：随着科技的发展，针对围绕着生活和工业等周围的气体中的有害物质的测定，成为了一项重要的难题。其中其敏传感器为其中味重要的科研课题。目前的气敏传感器应用到气体探测器、烟雾报警器、虚拟嗅探犬、酒精浓度测试器等领域。 1.气敏传感器的主要特征 气敏传感器大致是为了检测气体成分和含量为目的研究的传感器。包括物理和化学方法。气敏传感器主要分为，：半导体型气敏传感器、电化学型气敏传感器、固体电解质气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器、光化学型气敏传感器、高分子气敏传感器等。还有红外吸收型、石英振荡型、光线型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等。 电阻式半导体气敏元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度；接触燃烧式气体传感器是基于强催化剂是气体在其表面燃烧时产生热量，使传感器温度上升；电容式传感器是利用敏感材料给付气体后其家电常数发生改变导致电容变化；电化学式气体传感器，主要利用两个电极之间的化学电位差，一个在气体中测量气体浓度，另一个固定的参比电极。红外吸收型传感器，当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光游戏手，其吸收关系服从朗伯比尔吸收定律，通过光强的变化测出气体的浓度。 气敏传感器的主要特征有稳定性、灵敏度、选择性、抗腐蚀性等特点。 稳定性主要表现在零点漂移区间漂移，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要取决于传感器结构所使用的技术。选择性也称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标其体重的能力。 2.气敏传感器的应用 SnO2是目前气敏传感器的广泛被利用的材料。它有灵敏度高，结构简单，体小质轻，坚固耐用等优点。SnO2 粉体的粒径大小,颗粒的形状、均匀性、稳定性都直接影响着制成的气敏器件的灵敏度、功耗、响应恢复特性及稳定性等重要参数。利用溶胶- 凝胶法合成SnO2 超微粒子主要以有机金属化合物为起始材料或以大批量有机试剂来制备SnO2 ,但有机金属 试剂较昂贵,给大量制备带来困难。因而通常是以廉价的SnCl4 为起始原料,加入少量溶胶形成助剂,促进其溶胶形式。溶胶- 凝胶法制备出粉体材料具有粒子分布均匀,纯度高,比表面积大,活性好,烧结温度低等优点。 但尽管SnO2 作为气敏材料日益受到重视,但由于其在应用中仍有一定缺陷,限制了它更为广泛的使用:低温条件下工作稳定性的控制;空气中湿度的影响;一些掺杂元素催化原理的探索;气敏特性测试手段的提高等等 3.纳米传感器及其在气敏传感器中的应用。纳米材料在气敏传感器的应用中有如下特点：①纳米固体材料具有庞大的界面,提供了大量气体通道,从而大大提高了灵敏度; ②工作温度大大降低; ③大大缩小了传感器的尺寸。 纳米传感器材料的发展展望。对于多壁碳纳米管制作的气敏传感器,虽然也可在室温下工作,但在复杂的气体环境中使传感器具有选择性却是一个亟待解决的问题。随着纳米技术的进一步发展,这些问题必将会被很好地解决,纳米传感器亦将获得巨大的发展。 4.气敏传感器的发展和展望 向多功能，低耗能，集成化方向发展。而且还有生物芯片的开发应用方面的展望，和应
气敏传感器
2.3 气敏、湿敏电阻传感器 2.3.1气敏电阻 在现代社会的生产和生活中，人们往往会接触到各种各样的气体，需要对它们进行检测 和控制。比如化工生产中气体成分的检测与控制；煤矿瓦斯浓度的检测与报警；环境污染情 况的监测；煤气泄漏：火灾报警；燃烧情况的检测与控制等等。气敏电阻传感器就是一种将 检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器。 1.气敏电阻的工作原理及其特性 气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变 化这一机理来进行检测的。人们发现某些氧化物半导体材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、BaTiO3等都具有气敏效应。 以SnO2气敏元件为例，它是由0.1～10μm的晶体集合而成，这种晶体是作为N型半导 体而工作的。在正常情况下，是处于氧离子缺位的状态。当遇到离解能较小且易于失去电子 的可燃性气体分子时，电子从气体分子向半导体迁移，半导体的载流子浓度增加，因此电导 率增加。而对于P型半导体来说，它的晶格是阳离子缺位 状态，当遇到可燃性气体时其电导率则减小。 气敏电阻的温度特性如图2.26所示，图中纵坐标为 灵敏度，即由于电导率的变化所引起在负载上所得到的值 号电压。由曲线可以看出，SnO2在室温下虽能吸附气体， 但其电导率变化不大。但当温度增加后，电导率就发生较 大的变化，因此气敏元件在使用时需要加温。此外，在气 敏元件的材料中加入微量的铅、铂、金、银等元素以及一 些金属盐类催化剂可以获得低温时的灵敏度，也可增强对 图2.26 气敏电阻灵敏度与温度的关系气体种类的选择性。 2.常用的气敏电阻 气敏电阻根据加热的方式可分为直热式和旁热式两种，直热式消耗功率大，稳定性较差，故应用逐渐减少。旁热式性能稳定，消耗功率小，其结构上往往加有封压双层的不锈钢丝网 防爆，因此安全可靠，其应用面较广。 （1）氧化锌系气敏电阻 ZnO是属于N型金属氧化物半导体，也是一种应用较广泛的气敏器件。通过掺杂而获 得不同气体的选择性，如掺铂可对异丁烷、丙烷、乙烷等气体有较高的灵敏度，而掺钯则对氢、一氧化碳、甲烷，烟雾等有较高的灵敏度。ZnO气敏电阻的结构如图2.27所示。这种 气敏元件的结构特点是：在圆形基板上涂敷ZnO主体成分，当中加以隔膜层与催化剂分成 两层而制成。例如生活环境中的一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L时，就会出现呼吸急促， 脉搏加快，甚至晕厥等状态，达1.84ml/L时则有在几分钟内死亡的危险，因此对一氧化碳 检测必须快而准。利用SnO2金属氧化物半导体气敏材料，通过对颗粒超微细化和掺杂工艺 制备SnO2纳米颗粒，并以此为基体掺杂一定催化剂，经适当烧结工艺进行表面修饰，制成 旁热式烧结型CO敏感元件，能够探测0.005%～0.5%范围的CO气体。
旋转电弧传感弧焊机器人焊缝实时纠偏系统研究
文章编号:100220446(2001)0720705204 旋转电弧传感弧焊机器人焊缝实时纠偏系统研究α 张 华 余 锋 贾剑平 熊震宇 潘际銮 (南昌大学机械电子研究所 南昌 330029) 摘 要:本文介绍了以高速旋转电弧为传感器的弧焊机器人焊缝实时纠偏系统,首先设计了适应机器人要求的高速旋转电弧传感器,然后对电弧传感V形坡口焊缝的识别方法及铁水等干扰影响进行了研究,采用模糊控制技术进行焊缝实时纠偏,最后完成了V形坡口直线焊和角焊缝折线焊,取得了满意的焊缝纠偏结果. 关键词:弧焊机器人;电弧传感器;焊缝纠偏 中图分类号: T P24 文献标识码: B THE STUDY ON REAL-T I M E SEAM CORRECT I ON S Y STE M BASED ON ROTAT ING ARC SENS OR FOR W ELD ING ROB OT ZHAN G H ua YU Feng J I A J ian2p ing X I ON G Zhen2yu PAN G J i2luan (M echatronics Institu te,N anchang U niversity,N anchang 330029) Abstract:In th is paper,a real2ti m e seam co rrecti on system based on h igh speed ro tating arc sen so r fo r arc robo t w as studied,the p rinci p le and m ethod of th is system w ere discu ssed in detail,the resu lts of experi m en t in the cir2 cum stance of V shape groove and angle seam w ere p resen ted. Keywords:arc robo t,arc sen so r,seam co rrecti on 1 引言 目前工业上使用的弧焊机器人大多是示教再现型,存在以下不足,其一是效率不高,尤其对比较复杂的曲线焊缝,示教编程工作量比较大,其二是批量生产时,要求工件一致性比较好、安装工件夹具精度比较高,其三是要求工件在焊接过程中不发生变形,这些不足及要求使得弧焊机器人适应性比较差,也就制约了示教再现型的弧焊机器人广泛应用.为此,大多数弧焊机器人都装配了摆动式扫描电弧传感器或者附加式激光传感器,以实现焊缝自动纠偏,改善其性能.但是摆动式电弧传感由于扫描频率较低,因而灵敏度低,激光传感器则价格昂贵且附加机构安装困难,因此,这些传感器在应用中受到限制.本文采用了自行研制的体积小、振动小的高速旋转电弧传感器,替代CLOO S机器人(Rom at76S W)的焊枪,较好地实现了焊缝自动纠偏.2 系统构成及原理 弧焊机器人焊缝纠偏系统的工作原理如图1所示.电弧传感器将焊炬高度的变化转换为焊接电流的变化,经过A D采集变成数字信号送入计算机进行处理,计算机将该信号进行数字滤波后求得左右、高低偏差,经过控制器得到左右、高低控制信号,经A D采集卡上的I O口输出到机器人接口控制机器人手臂的运动.焊接电流信号随着旋转位置变化而变化,因此,为了进行焊缝偏差分析,电弧传感信号除了焊接电流信号之外,还必须包括反映焊炬旋转起点位置的转速信号以及反映焊炬旋转瞬时位置的位置信号,为此,在旋转电弧传感机构里加入了光码盘测速、测位系统产生转速信号和位置信号,当检测到转速信号为高电平时,开始采集信号,这样能保证每次采集的起始位置相同,位置信号作为A D采卡的触发信号,每个上升沿到来,采集一次,这样能保证每个采集数据对应一个旋转位置.利用转速信号 第23卷第7期2001年10月机器人 ROBO T V o l.23,N o.7 O ct.,2001 α基金项目:国家自然科学基金(N o.59875034)、江西省主要学科跨世纪学术与技术带头人培养项目等资助. 收稿日期:2001-08-15
电弧传感器焊缝跟踪系统
电弧传感器焊缝跟踪系统 2、电弧传感焊缝跟踪技术的发展状况 2、1 电弧传感器发展概述 焊缝自动跟踪方面，传感器提供着系统赖以进行处理和控制所必须的有关焊缝的信息。我们研究电弧传感器就是要从焊接电弧信号中提取出能够实时并准确反映焊炬与焊缝中心的偏移变化信号，并将此信号采集出来，作为气体保护焊焊缝自动跟踪系统的输入信号，即气体保护焊焊缝自动跟踪系统的传感信号。 目前，国际、国内焊接界对电弧传感器的研究非常活跃，用于焊缝跟踪的电弧传感器主要有以下几种类型: (1)并列双丝电弧传感器。利用两个彼此独立的并列电弧对工件施焊，当焊枪的中心线未对准坡口中心时，其作用焊丝具有不同的干伸长度，对于平外特性电源将造成两个电流不相等，因此根据两个电流差值即可判别焊炬横向位置并实现跟踪。 (2)旋转扫描电弧传感器。在带有焊丝导向的喷嘴旋转时，旋转速度与焊接电流之间存在一定的关系。高速旋转电弧传感器可用于厚板间隙及角接焊缝的跟踪，在结构上比摆动式电弧传感器复杂，还需要在焊接工艺、信息处理等方面进行深入的研究。 (3)焊炬摆动式电弧传感器。当电弧在坡口中摆动时，焊丝端部与母材之间距离随焊炬对中位置而变化，它会引起焊接电流与电压的变化。由于受机械方面限制，摆动式电弧传感器的摆动频
率一般较低，限制了在高速和薄板搭接接头焊接中的应用。在弧焊其他参数相同的条件下，摆动频率越高，摆动式电弧传感器的灵敏度越高。 2、2 电弧传感器的工作原理 电弧传感器的基本原理是：利用焊炬与工件之间距离变化引起的焊接参数变化来探测焊炬高度和左右偏差，在等速送丝调节系统中，送丝速度恒定，焊接电源一般采用平或缓降的外特性，在这种情况下，焊接电流将随着电弧长度的变化而变化。电弧传感器的工作原理如图1所示。 L为电源外特性曲线，在稳定焊接状态时，电弧工作点为 A0，弧长L0 ，电流I0 ，当焊炬与工件表面距离发生阶跃变化增大时、弧长突然被拉长为L1、此时干伸长还来不及变化，电弧在新的工作点A1、燃烧，电流突变为I1，电流瞬时变化为△I1反之亦然。从上述分析可以得出，电弧位置的变化将引起电弧长度的变化，焊接电流也相应变化，从而可以判断焊炬与焊缝间的相对位置。 2、3 电弧传感器的数学模型 控制系统包括控制器和对象二大部分，其中被控对象的动态特性是主要的，所以建立被控对象的数学模型是所有工作的第一步，所谓“系统建模”，就是对软件中过程的抽象描述。 常用的建模方法有：a机理分析法;b统计建模法;c神经网络建模法;d智能建模法。
传感器工作原理及故障判断方法
传感器工作原理及故障判断方法 概述 综合录井技术是在钻井过程中应用电子技术、计算机技术及分析技术，借助分析仪器进行各种石油地质、钻井工程及其它随钻信息的采集（收集）、分析处理，进而达到发现油气层、评价油气层和实时钻井监控目的的一项随钻石油勘探技术。应用综合录井技术可以为石油天然气勘探开发提供齐全、准确的第一性资料，是油气勘探开发技术系列的重要组成部分。 综合录井技术主要作用为随钻录井、实时钻井监控、随钻地质评价及随钻录井信息的处理和应用。 综合录井技术的特点有：录取参数多、采集精度高、资料连续性强、资料处理速度快、应用灵活、服务范围广等。 目前国际国内先进的综合录井仪参数的检测精度上有了大幅度的提高，也扩展了计算机系统功能，形成了随钻计算机实时监控和数据综合处理网络，部分综合录井仪还配套了随钻随测(MWD)系统，增加了远程传输等功能，实现了数据资源的共享。其原理框图见图1。 图1：综合录井仪基本结构图
1、传感器 亦称一次仪表，是将一种物理量转换为另一种物理量的设备。其输入信号为待测物理量，如温度、密度、压力、电阻率、距离等，输出信号为可以被二次仪表或计算机接收的物理量，如电流、电压、电阻等。传感器是综合录井仪的最基础部分，其工作性能的好坏直接影响着录井质量。 2、气体检测仪 气体检测仪主要包括烃类检测仪、非烃组分检测仪（或二氧化碳检测仪）等气体检测设备，以及脱气器、氢气发生器、空气压缩机等辅助设备。烃类检测仪主要是利用FID技术测量钻井液中的烃类气体含量；非烃组分检测仪是利用热导池鉴定器测量钻井液中CO2、H2等其它气体的含量。 3、计算机系统 随着计算机技术的发展及应用，目前综合录井仪的计算机系统不仅担负着参数的采集、处理、存储和输出的任务。其存储的资料还可以按照用户的要求，应用其它专用软件进行进一步处理，以完成地质勘探、钻井监控及其它录井目的。同时其联机系统已形成多用户的网络化计算机系统，实现多用户、网络化数据管理，具有携带近程或远程工作站的功能，以便于大型应用软件的使用和数据资源的共享。 4、输出设备 综合录井仪输出设备主要有显示器、记录仪、打印机、绘图仪等等。其用途是将计算机采集、处理的信息通过直观的方式呈现给用户以进行进一步的应用。
第10章 气敏传感器及其应用
第10章气敏传感器及其应用 在现代社会的生产和生活中，人们往往会接触到各种各样的气体，需要对它们进行检测和控制。比如化工生产中气体成分的检测与控制；煤矿瓦斯浓度的检测与报警；环境污染情况的监测；煤气泄漏：火灾报警；燃烧情况的检测与控制等等。 气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。 它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。 气敏传感器的实物如图10-1所示。 图10-1 气敏传感器实物图 10.1气敏电阻 气敏电阻就是一种将检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器。 10.1.1气敏传感器的工作原理 由于气体与人类的日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。例如生活环境中的一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥等状态，达1.84ml/L时则有在几分钟内死亡的危险，因此对一氧化碳检测必须快而准。 利用SnO2（氧化锡）金属氧化物半导体气敏材料，通过颗粒超微细化和掺杂工艺制备SnO2纳米颗粒，并以此为基体掺杂一定催化剂，经适当烧结工艺进行表面修饰，制成旁热式烧结型CO敏感元件，能够探测0.005%～0.5%范围的CO气体。还有许多易爆可燃气体、酒精气体、汽车尾气等有毒气体的进行探测的传感器。 常用的主要有接触燃烧式气体传感器、电化学气敏传感器和半导体气敏传感器等。接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝（也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层），使用时对铂丝通以电流，保持300℃～400℃的高温，此时若与可燃性气体接触，可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此铂丝的温度会上升，铂丝的电阻值也上升；通过测量铂
基于气敏传感器的传感器课设
课程设计任务书 分院（系）信息学院专业测控技术与仪器学生姓名李东宾学号1003020223 设计题目气敏传感器及其应用——酒精测试仪 内容及要求： 1）根据AT89C51及其敏传感器，设计酒精测试仪。 2）能够显示吹入气体量的大小是否合格。 3）当酒精超标时有相应报警装置。 4）测量电路应包括A/D转换器、LCD及报警电路。 要求在课程设计报告中给出： 1）装置的结构和电路原理图。 2）调试过程，说明发现的向题及处理过程。 3）分析存在的问题。 4）收获与改进方案。 进度安排： 下达任务时间： 2012年12月10日 文件检索及方案设计： 2012年12月10日——16日 写报告、答辩、原理设计及仿真： 2013年1月7日——13日 指导教师（签字）： 年月日分院院长（签字）： 年月日
成绩评定表 学生姓名李东宾班级学号1003020223 专业测控技术与 仪器课程设计题目气敏传感器及其应 用——酒精测试仪 评 语 组长签字： 成绩 日期20 年月日
目录 1、引言 (4) 2、系统总体设计方案 (4) 3、系统硬件与软件设计 (5) 3.1、硬件 (5) 3.1.1、传感器选择 (5) 3.1.2、A/D转换器 (7) 3.1.3、 MCS-51系列单片 (10) 3.1.4、LED显示电路 (12) 3.1.5、键盘电路 (13) 3.1.6、报警电路 (13) 3.2、软件设计 (13) 3.2.1、主程序框图 (14) 3.2.2、数据采集子程序程序框图 (14) 3.2.3、报警子程序程序框图 (15) 4、主要器件清单： (16) 5、系统调试与测试结果： (16) 6、测量结果分析： (17) 7、总结： (17) 参考文献： (17)
气敏传感器电路图
第五章 可燃性气体抠借电路 町燃性气体检测报警装置广泛应用在国民经济的各个领域.同时在人们的日常生活中. 在保证家庭安全方面也起到了不可忽视的作用。本章将对可燃性气体检测报警的基本知识及 i荃实用报警电路进行介绍。 第一节可燃性气体检测报警基本知识 -x可燃性r体检测用传感器 可燃性气体检测用传想赭乂称为气体传感器或气峨元件，主察用于工业中天然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆.有毒、有害气体的呛滞，并进行自动控制及安全报警。 二、可燃性气体检测及报畫装■的便用 1.气敏元件的安装 可燃性气体粉测及报警装置中的主要器件为气救元件.它可以将某种气体浓度的变化转换为由信号并送井善由跌.閃曲.峠峪云件常1方46获口独韭张宜曹口右冷培一木3血出
第二节燃气熄火报警电路 一、燃气熄火报畫霍 燃气灶的火焰如眾发生非正常的熄灭. 往往会形成可燃性气体犬量泄漏〉如未及时发 现，将可能发生安全亭故，逍成不必要的拥失「燃气熄 火报警器是一个燃气火焰檢测报警电路?如图5?1所 示。火焰检测传想器由光敏电Rt RL担任。光敏电阻 是由半导体材料制成的，当光敏电阻的受光面受到光 照作用时.其电导率将发生变化。无光照射，光戦电阻 的阻値很大? 约在1 -100MQ之间.使得流过电路中的 电流很小；当有光照射时，光敏电阻的 阻值变小.一般在10kC以下。 由于光敏电阻RL与电位器Rh组成分压电路.当燃烧正常时.光敏电阻RL受火焰光线照射而呈现低阻值.它与RR的分压值通过R为半导体管VT|提供足够的旱极电流，使VT?侦和导適.VT,的你申帜輸出低由平.伸抿蜃理曲曲总IC?的 伸能地?Jffillta"卜干低由单 煤气熄火报警电路如图5?3所示。恿火探测传想器为两根直径大J1 Imm的金属丝A、B. 亡们的问距为5mm3金处丝探头A、B放1tt在产生火焰的地方，在无火焰时它们足绝缘的. 但往高温F由于空气的电离，A. B间便可导电。在煤气正常燃烧时.探头A、B间形成导体，Vh和VT2绍成的复合管导通? 1G的触发瑞呈低电平而不工作.其输出端无报警信号. 扬車器无报警声发出。一旦煤气火焰懸外熄灭.VT lt VT2?止.电源通过&便可触发音乐集成电路IC：工作.其输出的报警信号经VT3放大后推动杨再器发出报警呜叫声° IGi KD 15 IH 5-3煤花熔火电餡 三、红外炉熄火报畫器
电弧传感器发展现状及未来
目录 前言....................................... 错误！未定义书签。 一、电弧传感器的原理 (2) 二、电弧传感技术的研究及应用现状 (3) 2.1、基于三种电弧传感器的焊缝跟踪技术 (3) 2.11 并列双丝电弧传感器 (3) 2.12 摆动式扫描电弧传感器 (3) 2.13 旋转式扫描电弧传感器 (3) 2.2 基于其他类型电弧传感器的焊缝跟踪技术 (5) 2.21 电磁高速振动电弧传感焊缝跟踪 (5) 2.22 双丝电弧传感焊缝跟踪控制 (5) 三、面临的问题 (5) 四、结语 (6) 参考文献 (6)
电弧传感技术的研究现状及应用前景 摘要：目前基于电弧传感器的焊缝跟踪技术是目前焊接领域的一个重要研究方向。综述了摆动式、各种旋转式电弧传感器的结构及其跟踪技术研究与应用现状及面临的发展问题, 并对未来的研究方向进行了展望。 关键词：电弧传感技术；焊缝跟踪；旋转电弧；发展方向 前言： 焊接是现代制造业中的关键技术之一, 因此保证焊接产品质量的稳定, 提高生产率, 减轻劳动强度和改善劳动环境, 已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。提高焊接生产的自动化程度是解决上述问题的主要途径，随着电子技术、计算机技术、数控、机器人技术及控制理论的发展，为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并取得了大量的科技成果，从21世纪先进制造技术的发展要求看，焊接自动化生产已是必然趋势【1】。 焊接传感技术是实现焊缝自动跟踪的前提条件。焊接传感器根据传感方式的不同可以分为附加式传感器和电弧传感器两大类。传统的焊缝跟踪传感器多数是附加式的, 例如接触式传感器、电磁传感器和各种光学传感器【2~6】 , 这类传感器共同的问题就是传感器与电弧是分离的, 传感器的检测点离开电弧有一定距离, 在焊接大弧度的焊缝时会严重影响跟踪效果。然而电弧传感器却直接利用焊接过程中的电弧电流或电压的变化来获得电弧中心是否偏离焊缝中心作为传感信息, 实用性强, 效果好。它的最大优势在于抗弧光、高温及强磁场的能力很强, 同时与焊接电弧总是统一的整体, 简单紧凑,成本较低。目前电弧传感器作为一种焊接传感手段倍受各国重视, 国外许多焊接设备研究和制造机构都在努力开发这一领域。工业发达国家起步较早, 己研制多种电弧扫描形式的电弧传感器, 如双丝并列、摆动和旋转等, 适合于埋弧焊、TIG和MIG/MAG等不同的焊接方法, 有些已成功地应用于焊接生产【6】。早期的电弧传感器多采用摆动式,后来又开发了双丝并列的电弧传感器【7】和旋转电弧传感器【8】。 一、电弧传感器的原理 以电或机械方法使焊接电弧摆动, 检测焊接电流、电压的变化, 来判断摆动中心是否偏离坡口中心, 并进行修正。使电弧摆动的方法有机械式、电磁式和射流式。摆动轨迹可分为直线往复运动、圆弧运动和旋转运动在使用双丝并列焊接时, 也可不作摆动。 图1说明了焊枪导电嘴与工件表面距离变化引起焊接参数变化的过程。以缓降外特性电源为例，在稳定焊接状态时，电弧工作点为A0，弧长l0，干伸长L1，电流I0，当焊枪与工件表面距离H0发生阶跃变化增大到H1时，弧长突然被拉长为l1，此时L1还来不及变化，电弧随即在新的工作点燃烧，电流突变为I1，但经过一定时间的电弧自调节作用，弧长逐渐变短，干伸长增大，最后电弧稳定在一个新的工作点A2，弧长l2，干伸长L2，电流I2，结果是干伸长和弧长都比原来增加。在上述变化中，有两个状态过程即调节过程的动态变化(△I D)和新的稳定点建立后的静态变化(△Is)。动态变化的原因是焊丝熔化速度受到限制，不能跟随焊枪高度的突变；静态变化的原因是由于电弧的自调节特性。由以上所述，当电弧沿
气敏传感器介绍与运用
检测技术大作业 机械工程学院2013 届 题目气敏传感器介绍与应用 学生姓名X X 学号200901XXXXXX 专业机械设计制造及其自动化 得分 任课老师X X
摘要： 气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，用来检测气体类别、浓度和成分。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。 关键词：电阻型非电阻型有毒气体保护环境保证安全 ABSTRACT： Gas sensitive sensor is a kind of special gas detection, for the concentration and composition of gas detection, classification. It consists of semiconductor gas sensor, contact combustion type gas sensor and electrochemical gas sensors, which are used most semiconductor gas sensor. Keywords：Resistance type Non resistance Toxic gases Protect environment Ensure safety 一、气敏传感器的现状 国外，目前应用最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器，已普及应用于气体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，应用十分广泛。仅以用于安全保护家用燃气泄漏报警器为例，日本早在1980年1月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器法规，1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国目前已有6个州立法，规定家庭、公寓等都要安装CO报警器。报警器种类也相当繁多，有用于一般家庭、集体住宅、饮食餐店、医院、学校、工厂的各种气体报警器和系统，有单体分离型报警器、外部报警系统、集中监视系统、遮断连动系统、防止中毒报警防护系统等。结构型式有袖珍型便携式、手推式、固定式报警等；工业用固定式报警又有壁挂式、台放式、单台监控式、多路巡检式等。气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化、多功能化。美国工业科学公司（ISC）一台携带式气体监控仪可实现4种气体监测，采用了统一的软件，只需要换气敏传感器，即可实现对特定气体监测。美国国际传感器技术（IST）公司应用一种“MegaCas"传感器和微程序控制单元，可检测100种以上毒性气体和可燃性气体，通过其“气体检索”功能扫描，能很快确定是哪一种气体。
基于ARM的高阻气敏传感器测试电路
收稿日期:2006-04-16 收修改稿日期:2006-05-30 基于ARM 的高阻气敏传感器测试电路 潘国峰,刘兰普,孙以材,何 平 (河北工业大学,天津 300130) 摘要:将ARM7应用到气敏传感器中,利用其强大的数据计算处理能力及控制能力,结合气敏薄膜材料的高阻值特 点,设计出了显示气敏元件阻值及其所处气体浓度的测试电路。该电路以LPC2131实时监测电源电压,自动调整占空比,实现对温度的准确控制,并测量气敏薄膜的电阻。经气体浓度和元件阻值的校准后,电路可显示被测气体浓度,同时提供一个友好的用户界面,并具备报警功能,实现了智能气敏传感器的测量电路。完全满足气敏测试需要,电阻的测量精度达到±012%。 关键词:ARM ;高阻测量;气敏传感器中图分类号:TP212.6;TP216 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2006)10-0045-03 N e w Testing Circult B ased on ARM for H igh Eesistance G as Sensors PAN G uo 2feng ,LI U Lan 2pu ,S UN Y i 2cai ,HE Ping (H ebei U niversity of T echnology ,Tianjin 300130,China) Abstract :The increasingly popular ARM microprocess or was applied to the testing circuit for gas sens ors.C ombining the powerful data calculation and control capability of ARM with the high resistance characteristic of gas sensitive film ,the microprocess or LPC2131controls instantly power πs v oltage ,the functions of the circuit are controlling the gas sens ors w orking temperatures ,and measuring the re 2sistance of gas sensitive film.A fter calibration of relationship between the gas concentration and component resistance ,this circuit not on 2ly can display the gas sens or πs resistance and the tested gas concentration ,but als o can provide us with a user πs interface very friendly ,it fulfill the needs of gas sens or test perfectly ,the resistance measuement precision is 012%.K ey w ords :ARM ;high resistance test ;gas sens ors 0 引言 近些年来,我国的气敏传感器研究发展迅速,对气敏传感器的检测与应用也越来越普遍[1-3]。文中采用了当前普遍用于工业控制与测量中的具有ARM7内核的LPC2131,成功设计了高阻值气敏传感器测量电路。ARM7系列为低功耗32位微控制器,最适用于低价位、低功耗和高敏感器件的应用,它具有嵌入式在线仿真调试逻辑,非常低的功耗,能提供0.9MIPS/MH z 的3级流水线和冯?诺依曼结构。用带ARM7核的微处理器为核心构成的系统,可以大大简化主机电路和外围电路的设计,真正做到根据仪器、仪表的功能需求进行配置、裁剪、扩充和移植,以实现强实时和高可靠性[4]。1 气敏传感器的工作原理 气敏传感器以陶瓷管为框架,外覆一层敏感膜的材料,利用膜两端的镀金引脚进行测量。敏感膜的材料最常用的有金属氧化物、高分子聚合物材料和胶体敏感膜等。它的两个关键部分是加热电阻和气体敏感膜,其结构原理如图1所示。金电极连接气敏材料的两端,使其等效为一个阻值随外部待测气体浓度变化的电阻。当待测气体的浓度发生变化时,电阻阻值也相应发生变化[6],该电路即以测量气敏传感器的电阻值为基础,通过中心处理单元———带有ARM7内核的LPC2131,进行数据处理、误差补偿,经校准气体的浓度和元件的阻值后,间接得到气体的浓度值,将其输出到显示电路进行显示。 图1 气敏传感器结构原理 2 系统设计2.1 系统总体设计 系统共分为6个部分:电源电路、加热电路、传感器信号采集电路、中心处理电路、显示电路、电压转换电路。总体电路框图如图2所示。 图2 系统原理框图 2.2 电源电路 该系统为9V 单电源供电,但由于系统内各芯片工作电压 及对电源稳定性的要求不同,所以电源部分由几部分构成: (1)微控制器的工作电压为313V ,采用的AS1117进行电 2006年 第10期 仪表技术与传感器 Instrument T echnique and Sens or 2006 N o 110