Honeywell S 系列气体传感器使用指南

Honeywell S 系列气体传感器使用
1. CLE 三电极电化学传感器
 对于三电极电化学传感器，每一个电极都有特殊的用途：
感应电极（S），用来氧化或还原气体，并产生与该气体浓度成比例的电流。参考电极（R），用来
稳定感应电极电动势。对于没有偏压的传感器，感应电极电动势必须与参考电极电动势保持一致。对
于有偏压的传感器，感应电极电动势相对参考电极电动势有一定程度的偏离。对电极（C），用来还
原或氧化感应电极上被氧化或还原的物种，与感应电极一起形成电化学电路。对电极的电动势允许随
着气体浓度的增加而漂移。对于三电极传感器，其电势是感应电极、参考电极和对电极电势之和。
 所有的三电极电化学传感器在推荐的工作气体浓度范围内输出信号与气体浓度成线性关系，可以
用下面的公式来计算：
输出信号(uA) = 灵敏度(uA/ppm) ×气体浓度(ppm) 
 对于无偏压的电化学传感器，感应电极和参考电极的电势差应该为零 (<15 mV)。对电极电动势
允许漂移并随着感应电流的产生发生极化。极化的程度取决于时间和气体浓度。一旦极化电动势达到
1.05 V，对电极就不再极化。这意味着对一个无偏压电化学传感器，其大理论电池电压是 1.05 V。
 对于有偏压的电化学传感器，参考电极和对电极电动势跟无偏压的电化学传感器一样，但是其感
应电极电动势和参考电极电动势之差大于零。推荐的偏压设置为：
ETO: +300 mV;
 NH3: +300 mV
NO: +300 mV;
HCl: +200 mV;
 O2: -600 mV.
 因此，对于有偏压的电化学传感器，其大理论电池电压是 1.35 V。实际上，在有偏压操作的
电化学传感器上，其电池电压一般小于 1.2 V。
 为了保证 Honeywell S 系列电化学传感器能正常工作，必须给传感器一个合适的电路。不论对于
无偏压还是有偏压的电化学传感器，感应电极上被氧化的气体，如 CO，H2S, PH3, ETO 和 HCN，其
输出信号值是正值，相反的，感应电极上被还原的气体，如 NO2和 Cl2等，其输出信号值为负值。
 为了保证 Honeywell S 系列无偏压三电极传感器在关闭电源的状态下也处于工作状态，我们用
JFET Q1 场效应晶体管把感应电极和参考电极短接。同时，在 U1 上推荐一个小的偏置电压
(<100uV)。对于有偏压的电化学传感器，感应电极要在比参考电*的多的电势下工作。在有偏压的
三电极电化学传感器电路中，与感应电极相连接的 Rload 两端的电压不能太大，否则传感器的性能会
受到影响。这个电阻可以在电路噪声和响应时间之间达到一个较好的平衡。

Rload: 负载电阻，参考 Honeywell S 系列电化学传感器 datasheet 进行设置
R3: 增益电阻，OUTPUT=输出信号 x 增益电阻
Vcc 的典型值: 3.3 V 
Vref 的典型值: 1.2 V
JEFET Q1 任意可选. Q1 和 Q1 的控制电压取决于 Vcc, Vref 和栅电压。
Rload: 负载电阻，参考 Honeywell S 系列电化学传感器 datasheet 进行设置
R3: 增益电阻，OUTPUT=输出信号 x 增益电阻
Vcc 的典型值: 3.3 V 
Vref 的典型值: 1.2 V

2. 可燃气体传感器
 可燃气体传感器是一种微型催化氧化传感器，用于测量空气中的可燃气体。可燃气体传感器由一
对检测元件和补偿元件组成，每个元件放置于惠斯通电桥的一个桥臂上。当没有可燃气体存在时，两
个元件的电阻相等，电桥平衡，输出信号为零。当有可燃气体存在时，检测元件将其氧化，产生的热
量使其电阻增大，电桥不再平衡，产生与可燃气体浓度成正比关系的输出信号。
 目前 Honeywell S 系列有 2.3 V 和 4.25 V 的 4 系列和 7 系列两种可燃气体传感器，下图是可燃气
体传感器的推荐电路：

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