基于脉冲供电的便携式甲烷检测仪

发布时间：2021-08-29 23:38

　　设计了一款低功耗全量程便携式甲烷检测仪,该便携仪选用低功耗MEMS催化元件作为主要敏感元件,采用脉冲供电的方式进一步降低整机功耗。详细叙述了便携仪的总体设计方案、主要硬件电路以及核心数据处理算法。试验结果表明:设计的便携仪测量精度高,平均功耗低,连续工作时间长,完全满足煤矿井下工作人员对所处环境甲烷浓度监测的需求。 

【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(03)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

脉冲供电的便携式甲烷检测仪原理图

便携仪选用高可靠性，高能量密度，低温性能良好且无记忆效应的可充电镍氢电池组件作为电源，正常工作电压范围3.3～4.2 V。电池组件输出通过3路LDO分别给主板，MEMS催化元件和热导元件供电，电源管理电路如图2。U1给主板供电，U2给MEMS元件供电，U3给热导元件供电。其中，U1、U2的LP3985芯片的电压开启时间仅为200μs，输出截止的静态电流小于1.5μA，并且可以通过EN引脚控制电压输出，非常适合作为MEMS元件脉冲供电的脉冲发生器。热导元件的U3选用输出电压可调的线性稳压器TPS77601供电，TPS77601转换效率高，静态电流小，具有热保护功能，同样可以通过EN引脚控制是否给元件上电。

信号处理电路供电电源Vx与元件供电电源相同，当元件不工作的时候，这部分电路也不供电，以降低无用电能消耗。由于电路老化和催化剂损耗等原因，元件存在缓慢零点漂移，需要定期进行调零，调零电路如图4，主控芯片通过DAC端口输出模拟电压将ZB点电压调节到元件零点需要的电压，可通过调节电阻R8与R6、R7的相对大小调节ZB点的电压可调范围和电压分辨率，提高调零效果。热导元件的灵敏度在2 m V/1%左右，同样需要对信号放大，热导元件采用与MEMS元件相同的信号处理和调零电路，只是放大倍数和调零参数不一样。图4 调零电路

【参考文献】：
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本文编号：3371603