發(fā)布時間：2021-08-29 23:38

　　設(shè)計了一款低功耗全量程便攜式甲烷檢測儀,該便攜儀選用低功耗MEMS催化元件作為主要敏感元件,采用脈沖供電的方式進(jìn)一步降低整機(jī)功耗。詳細(xì)敘述了便攜儀的總體設(shè)計方案、主要硬件電路以及核心數(shù)據(jù)處理算法。試驗結(jié)果表明:設(shè)計的便攜儀測量精度高,平均功耗低,連續(xù)工作時間長,完全滿足煤礦井下工作人員對所處環(huán)境甲烷濃度監(jiān)測的需求。 

【文章來源】：煤礦安全. 2020,51(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

脈沖供電的便攜式甲烷檢測儀原理圖

便攜儀選用高可靠性，高能量密度，低溫性能良好且無記憶效應(yīng)的可充電鎳氫電池組件作為電源，正常工作電壓范圍3.3～4.2 V。電池組件輸出通過3路LDO分別給主板，MEMS催化元件和熱導(dǎo)元件供電，電源管理電路如圖2。U1給主板供電，U2給MEMS元件供電，U3給熱導(dǎo)元件供電。其中，U1、U2的LP3985芯片的電壓開啟時間僅為200μs，輸出截止的靜態(tài)電流小于1.5μA，并且可以通過EN引腳控制電壓輸出，非常適合作為MEMS元件脈沖供電的脈沖發(fā)生器。熱導(dǎo)元件的U3選用輸出電壓可調(diào)的線性穩(wěn)壓器TPS77601供電，TPS77601轉(zhuǎn)換效率高，靜態(tài)電流小，具有熱保護(hù)功能，同樣可以通過EN引腳控制是否給元件上電。

信號處理電路供電電源Vx與元件供電電源相同，當(dāng)元件不工作的時候，這部分電路也不供電，以降低無用電能消耗。由于電路老化和催化劑損耗等原因，元件存在緩慢零點漂移，需要定期進(jìn)行調(diào)零，調(diào)零電路如圖4，主控芯片通過DAC端口輸出模擬電壓將ZB點電壓調(diào)節(jié)到元件零點需要的電壓，可通過調(diào)節(jié)電阻R8與R6、R7的相對大小調(diào)節(jié)ZB點的電壓可調(diào)范圍和電壓分辨率，提高調(diào)零效果。熱導(dǎo)元件的靈敏度在2 m V/1%左右，同樣需要對信號放大，熱導(dǎo)元件采用與MEMS元件相同的信號處理和調(diào)零電路，只是放大倍數(shù)和調(diào)零參數(shù)不一樣。圖4 調(diào)零電路

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3371603