【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ility。 4）能容納數(shù)萬(wàn)行代碼大型程序并存儲(chǔ)豐富數(shù)據(jù)的大容量存儲(chǔ)器。 5）參考設(shè)計(jì)使集成的以太網(wǎng)能利用無(wú)需特許權(quán)的 TCP/IP 軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。 、 RCM5700 硬件組成 RCM5700 標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)包包含了您使用 RCM5700 模塊所必須的必備硬件。下述物品在開(kāi)發(fā)包的標(biāo)準(zhǔn)版本中提供。 ? RCM5700 模塊。 ? 配有支架 / 接頭的接口板。 ? 配有支架 / 接頭的應(yīng)用電路開(kāi)發(fā)板。 ? 能通過(guò)接口板對(duì) RCM5700 進(jìn)行編程的 USB 線。 、 RCM5700 模塊接口定義 接口板設(shè)計(jì)原理圖 10 圖 11 圖 12 RCM5700 模塊接口包括了 52 個(gè)接口，各個(gè)接口定義如圖 所示。 圖 RCM5700模塊接口定義 根據(jù) RCM5700 模塊接口定義可知， 52 個(gè)接口可以劃分為幾個(gè)主要部分：端口 Port A、 Port B、 Port C、 Port D、 Port E、 Serial Port A、 RAM、 Misc. I/O 等，具體如圖 所示。 圖 RCM5700模塊端口說(shuō)明 13 RCM5700 模塊管腳功能及說(shuō)明詳見(jiàn)表。 表 14 表 15 表 、傳感器的選擇 對(duì)于煤氣報(bào)警器的實(shí)現(xiàn)，感應(yīng)器的選擇也相當(dāng)?shù)闹匾?，是系統(tǒng)重要的組成部分之一，其性能對(duì)于系統(tǒng)的精確度和實(shí)現(xiàn)范圍有這相當(dāng)大的影響，也是體現(xiàn)煤氣監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀的標(biāo)志。 16 、一氧化碳傳感器的選擇 市面上的煤氣感應(yīng)器多種多樣，特性?xún)r(jià)格也各有不同。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和成本性?xún)r(jià)比， 本 設(shè)計(jì)一 氧化碳?xì)怏w傳感器選擇了 NGCO001 型電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器， 其詳情如下 [4]： NGCO001 型電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器屬工業(yè)級(jí)別產(chǎn)品，通過(guò)成熟的電極制備處理技術(shù)及傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具有長(zhǎng)壽命、高靈敏度、液體密閉性良好等技術(shù)特點(diǎn)。傳感器與外部電路連接部位通過(guò)接插元件完成，利于傳感器與電子線路的兼容與互換。產(chǎn)品組裝工藝簡(jiǎn)化，有利的降低了產(chǎn)品成本。 用途：工廠一氧化碳濃度檢測(cè)儀器；氣體計(jì)量器具；空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器；氣體變送器；便攜式儀器配套元件等等。 （ 1） NGCO001 電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器基本原理 電化學(xué)氣體傳感器由工作電極、參比電極、對(duì)電極構(gòu)成，根據(jù)外部恒電位電路，傳感器工作電極保持一個(gè)穩(wěn) 定的工作電位，一氧化碳?xì)怏w傳感器基本工作原理如下面公式所示： UCTURE 工作電極： CO+H2O=CO2+2H++2e 對(duì)電極： O2+4H++4e=2H2O 總反應(yīng)： 2CO+O2=2CO2 這樣電化學(xué)氣體傳感器根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移，從而定性并定量的檢測(cè)出被測(cè)氣體。參比電極主要作用是保持工作電極維持電化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定工作電壓，工作電極與對(duì)電極之間因電化學(xué)反應(yīng)形成的電流與被測(cè)氣體濃度成線性關(guān)系。此傳感器屬于三電極方式，具有檢出信號(hào)穩(wěn)定和線性關(guān)系良好等優(yōu)越性，在一般工業(yè)得到較為廣泛的應(yīng)用。 圖 17 圖 電化學(xué)傳感器原理 圖 （ 2） 傳感器基本結(jié)構(gòu)： 氣體傳感器由工作電極、對(duì)電極、參比電極、電解質(zhì)、液體保持材料、過(guò)濾干擾氣體物質(zhì)、貴金屬引線、接線柱等組成，使用的典型電極材料包括鉑、金、銀、銠、碳、釕、鈀等，傳感器信號(hào)通過(guò)引線傳導(dǎo)到外部電路，通過(guò)放大等處理進(jìn)行顯示。為了提高對(duì)被測(cè)氣體的選擇性，通常在傳感器通氣孔位置設(shè)置過(guò)濾劑，以消除干擾氣體造成的不準(zhǔn)確信號(hào)。 圖 電化學(xué)氣體傳感器典型構(gòu)造 （ 3） 電化學(xué)氣體傳感器優(yōu)點(diǎn)： 1） 對(duì)于氣體的濃度能夠線形輸出信號(hào)重現(xiàn)性好 2） 對(duì)被測(cè)氣體具有良好選擇性 ， 不受溫濕度的影響 3） 空氣中的輸出值漂移小，可以獲得穩(wěn)定的輸出信號(hào) 4） 功耗低，電池即可驅(qū)動(dòng)器工作 5） 體積小，重量輕，作為便攜式儀器首選 18 6） 本質(zhì)安全結(jié)構(gòu)，機(jī)械性能穩(wěn)定 （ 4） 電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器基本特點(diǎn)： 本質(zhì)特征： NGCO001 型電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器屬工業(yè)級(jí)別產(chǎn)品，通過(guò)成熟的電極制備處理技術(shù)及傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具有長(zhǎng)壽命、高靈 敏度、液體密閉性良好等技術(shù)特點(diǎn)。傳感器與外部電路連接部位通過(guò)接插元件完成，利于傳感器與電子線路的兼容與互換。產(chǎn)品組裝工藝簡(jiǎn)化，有利的降低了產(chǎn)品成本。 用途：工廠一氧化碳濃度檢測(cè)儀器；氣體計(jì)量器具；空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器；氣體變送器；便攜式儀器配套元件等等。 工作及保存條件： 工作溫度 20—50℃ 工作濕度 15—90%RH 保存環(huán)境溫度 0—20℃ 工作氣壓 1atm 177。 10% 保存期限 6 個(gè)月以?xún)?nèi)密閉容器 檢知對(duì)象氣體 一氧化碳 測(cè)定范圍 0—1000ppm 輸出電流 40177。10nAppm 重復(fù)性誤差 177。2% 響應(yīng)時(shí)間 (t90) 30 秒 基準(zhǔn)線位移 (20—50℃ ) 100ppm 、氫氣傳感器的選擇 TGS822TF 傳感器因裝有活性炭過(guò)濾器，消除了雜質(zhì)氣體的影響，對(duì)有機(jī)溶劑或其他揮發(fā)性氣體的靈敏度低，而對(duì)氫氣和一氧化碳的靈敏度高，非常適合用于檢測(cè)人工煤制氣。在這里我們主要他圖 圖 19 對(duì)對(duì)氫氣的檢測(cè)功能能。 右圖是典型的 靈敏度特性，全部是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下得出的結(jié)果。 縱坐標(biāo)以傳感器電阻比（ Rs/Ro）表示， Rs， Ro 的定義如下： Rs ＝不同濃度氣體中的電阻值 Ro ＝ 1000ppm一氧化碳中的電阻值 基本測(cè)試回路： 此傳感器需要施加 2 個(gè)電壓：加熱器電壓（ VH）和回路電壓（ VC）。這個(gè)VH 用于維持敏感素子處于與對(duì)象氣體相適應(yīng)的特定溫度而施加在集成的加熱器上。 VC 則是用于測(cè)定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻（ RL）上的兩端電壓（ VRL）。這種傳感器具有極性，所以 VC需用直流電源。只要能滿(mǎn)足傳感器的電性要求， VC和 VH可以共用同一個(gè)電源電 路。為了將判定值水平最佳化，并使敏感素子的功耗（ PS）低于 15mW 的限度值，需要選擇 RL的值。 管腳連接 1 或 3：傳感器 4 或 6：傳感器 2 ：加熱器 5 ：加熱器 圖 圖 20 圖 、烷類(lèi)傳感器的選擇 TGS813 傳感器對(duì)甲烷、丙烷、丁烷的靈敏度高，對(duì)天然氣、液化氣的監(jiān)視也很理想。這種傳感器可檢知多種可燃?xì)怏w，所以是對(duì)各種應(yīng)用方式都很優(yōu)越的低成本傳感器。這里我們主要利用他對(duì)烷類(lèi)氣體的檢測(cè)。 右 圖是典型的靈敏度特性，全部是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下得出的結(jié)果。 縱坐標(biāo)以傳感器電阻比（ Rs/Ro）表示， Rs， Ro 的定義如下： Rs ＝不同濃度氣體中的電阻值 Ro ＝ 1000ppm 甲烷中的電阻值 基本測(cè)試回路與上面的氫氣傳感器類(lèi)似。 圖 圖 21 圖 、儀表放大器的選擇 AD623 是一個(gè)集成單電源儀表放大器，它能在單電源（ +3V 到 +12V）下提供滿(mǎn)電源幅度的輸出。 AD623 允許使用單個(gè)增益設(shè)置電阻進(jìn)行增益編程，以得到更好的用戶(hù)靈活性，且符合 8 引腳的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳配置 [13]。 在無(wú)外接電阻條件下 ， AD623 被設(shè)置為單位增益（ G=1），在接入外接電阻后， AD623 可編程設(shè)置增益，其增益最高可達(dá) 1000 倍。 AD623 通過(guò)提供極好的隨增益增大而增大的交流共模抑制比（ AC CMRR）而保持最小的誤差。線路噪聲及諧波將由于共模抑制比（ CMRR）在高達(dá) 200Hz時(shí)仍保持恒定而受到抑制。 AD623 具有較寬的共模輸入范圍，它可以放大具有低于地電平 150mV 共模電壓的信號(hào)，雖然 AD623 是按照工作于單電源方式進(jìn)行 的優(yōu)化設(shè)計(jì)，但當(dāng)它工作于雙電源（177。 至177。 ）時(shí)，仍然能提供優(yōu)良的性能。低功耗（ 3V 時(shí) ）、寬電源電壓范圍、滿(mǎn)電源幅度輸出，使 AD623成為電池供電應(yīng)用的理想選擇。在低電源電壓下工作時(shí)，滿(mǎn)電源幅度輸出級(jí)使動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到最大。 AD623 可取代分立的儀表放大器設(shè)計(jì)，且在最小的空間內(nèi)提供很好的線性度、溫度穩(wěn)定性和可靠性。 AD623 出現(xiàn)以前，儀表放大器的性能都達(dá)不到如此水平 [13]。 22 主要特點(diǎn)： 便于使用，性能優(yōu)于分立設(shè)計(jì)，單電源或雙電源工作，滿(mǎn)電源幅度輸出輸入電壓范圍擴(kuò)展至低于地 150mV（單電源），低功耗，最大 575μ A 電源電流。 單個(gè)外接電阻增益設(shè)置：增益范圍 1（無(wú)外接電阻）到 1000。 高精度 DC 性能： %增益誤差（ G=1） %增益誤差（ G1） 25ppm增益漂移（ G=1） 200μ V最大輸入失調(diào)電壓（ AD623A） 2μ V /℃最大輸入失調(diào)漂移（ AD623A） 100μ V最大輸入失調(diào)電壓（ AD623B） 1μ V /℃最大輸入失調(diào)漂移（ AD623B） 25nA 最大輸入偏置電流 噪聲： 35nV/ Hz 針對(duì)輸入端（ RTI）噪聲 @1kHz（ G=1） 良好的 AC 特性： 最小 90dB 共模抑制比（ CMRR）（ G=10） 最小 84dB 共模抑制比（ CMRR）（ G=5） （ @60Hz， 1k 非平衡信號(hào)源） 800kHz 帶寬（ G=1） 到終值 %的建立時(shí)間 20μ s（ G=10） 引腳排列 極限參數(shù)如下： 電源電壓 177。 6V 內(nèi)部功率耗散 650mW 差分輸入電壓 177。 6V 輸出短路持續(xù)時(shí)間 不確定 儲(chǔ)存溫度范圍（ N， R， RM） 65℃至 +125℃ 工作溫度范圍： AD623A – 40℃至 +85℃ 引腳溫度范圍（焊接， 10 秒） +300℃ 圖 23 、 A/D 轉(zhuǎn)換器選 擇 本文 A/D 轉(zhuǎn)換器選擇了 TLC2543，該芯片是 7LC2543 是德州儀器公司 (TI)新型模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，具有 l2 位的分辨率，使用開(kāi)關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成AD 轉(zhuǎn)換過(guò)程，提供的最大采樣率為 66KSPS，供電電流僅需 1mA(典型值 )。它除具有高速的轉(zhuǎn)換器和通用的控制能力外，還具有通用靈活的串行接口 (SPI)。它被廣泛運(yùn)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中 [2]。 TLC2543 是 l2 位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近型 ADC 每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端：片選 (CS)、輸入 /輸出時(shí)鐘 (I/O CLK)及地址數(shù)據(jù)輸入端 (DATA INPUT)。 它還可以通過(guò)一個(gè)串行的 3 態(tài)輸出端 (DATA OUT)與主處理器或其它外圍的串行口通訊，輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。通過(guò)編程器件的 DATA INPUT 管腳串行輸入的 8 位通道 /方式控制字節(jié)的高 4 位 (MSBs)，可選擇 11 個(gè)模擬輸入通道中的任一個(gè)。可用同樣的方法選用另外三個(gè)測(cè)試電壓 [ ?REFV , ?REFV ,? ? 2/?? ? REFREF VV ]用于轉(zhuǎn)換器的枝正或其它用途。通道／方式控制字節(jié)的低四位 (LSBs)用于選擇輸出數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度 ( 12 或16 位 )、輸出數(shù)據(jù)的順序 (以 MSB 開(kāi)始或 LSB 開(kāi)始 )和是否需要單極性 (二進(jìn)制 )或雙極性 (二進(jìn)制補(bǔ)碼 )格式。其特點(diǎn)有： 1) 12 bit 分辨率 A／ D 轉(zhuǎn)換器； 2) 在工作溫度范圍內(nèi) 10s轉(zhuǎn)換時(shí)間； 3) 11 個(gè)模擬輸入通道； 4) 3 路內(nèi)置自測(cè)試方式； 5) 采樣率為 66 kb/s； 6) 線性誤差 +1LSB(max)； 7) 有轉(zhuǎn)換結(jié)束 (EOC)輸出； 8) 具有單、雙極性輸出； 9) 可編程的 MSB或 LSB 前導(dǎo)； 10) 可編程的輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。 24 基