其中,引脚7为温度信号的输出管脚。2脚与3脚为红外光源的外接引脚。1脚与6脚用来为探测器提供供电电压。5脚为参考通道R_CHANNEL的输出引脚,4脚为测量通道D_CHANNEL的输出引脚。
3。2 传感器驱动电路
根据E2V数据手册,其内置红外光源对激励源的基本要求为:供电电压3V到5V(5V以上的供电电压会缩短光源的使用寿命),占空比50%,频率为4Hz。此外,由于光源需要一个涌流,所以它对驱动信号的特殊要求为低电平高于0V,如600mV。为了防止光源驱动电路所产生的交感脉冲对探测器影响,所以手册要求光源驱动电路的供电电路与探测器的供电电路要进行隔离。下面根据手册中对于驱动电路设计的要求进行电路设计。图3-5为方波产生电路,用来产生占空比50%、频率4Hz的光源驱动所需方波。
图 3-5 方波产生电路
由于本系统中已采用PC机作为数据处理的核心部分,所以就不再选用其它类型的微处理器产生方波,而是利用NE555来设计4Hz方波产生电路。555是一种数字与模拟电路组成的混合电路,可以通过它搭建多种电路,如施密特触发器与多谐振荡器等。上图即为利用555搭建而成的多谐振荡器。其中V5为5V供电电压,VAR2与VAR3决定电路的占空比及输出信号周期。若以R1为VAR2的有效电阻,R2为VAR3的有效电阻,C=C3=C4,则输出信号Vout1的周期T与占空比q分别如下式:
输出信号的幅度与供电电压相同为 5V。
3。3 阻抗匹配电路
对于一个通道的电路部分中,一个接地大电阻增加了传感器的输出电阻,降低了后端信号处理电路对传感器所输出信号的影响。其次,由运算放大器构成的一级跟随电路,对后端的信号处理电路与传感器输出端进行隔离。图3-6为阻抗匹配电路。
图 3-6 阻抗匹配电路
3。4 前置放大电路文献综述
由于传感器输出信号微弱,并且其中含有很大的噪声,不能由数据采集卡直接进行处理,所以需要在对噪声进行有效抑制的条件下对信号进行放大。在本文中,选用了德州仪器公司所出产的型号为INA118的前置放大器。它具有较低的失调电压、增益误差、增益漂移及失调漂移值,有较高的共模抑制能力。用户只需要使用一个电阻就可以对前置放大电路的增益进行设置。其引脚图如下图所示。
图 3-7 INA118 引脚图
根据INA118数据手册可知,INA118为精密双电源低功耗仪表放大器,该仪表放大器是用三个运放搭建而成的对称结构。偏置电压的最大值为50uV,共模抑制比KCMR的最小值为110dB。它的增益设置电阻为图中的电阻RG,增益公式如下式。除此之外,它还具有内部输入保护电路,可抗压范围达±40V。
LabVIEW的甲烷浓度监测系统设计(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_200502.html