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二氧化碳傳感器 TGS4160 TGS4161 MG811
1 二氧化碳傳感器TGS4160概述 TGS4160二氧化碳傳感器是FIGARO(弗加羅)公司生產(chǎn)的固態(tài)電化學(xué)型氣體敏感元件。這種二氧化碳傳感器除具有體積小、壽命長、選擇性和穩(wěn)定性好等特點外,同時還具有耐高濕低溫的特性可廣泛用于自動通風(fēng)換氣系統(tǒng)或是CO2氣體的長期監(jiān)測等應(yīng)用場合。但是,由于TGS4160的預(yù)熱時間較長(一般為2小時),所以,該器件比較適合于在室溫下長時間通電連續(xù)工作。此外,為了方便客戶使用,F(xiàn)I-GARO公司還專門設(shè)計了帶溫度補償?shù)膫鞲衅魈幚砟KAM-4。該模塊采用微處理器進行控制,CO2氣體濃度的輸出信號電平為0.0~3.0V,相當(dāng)于0~3000ppm的濃度,并有中繼轉(zhuǎn)接控制口,可輸出高、低兩種門限信號以供外接控制使用。TGS4160傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下: ●測量范圍:0~5000ppm; ●使用壽命:2000天; ●加熱器電壓:5.0±0.2VDC; ●加熱器電流:250mA; ●加熱器功耗:1.25W; ●內(nèi)部熱敏電阻(補償用):100kΩ±5%; ●使用溫度:-10~+50℃ ●使用濕度5~95%RH; ●產(chǎn)品尺寸:最大外徑Φ24mm,高24mm,引腳長5.8mm。 TGS4160二氧化碳傳感器是一種內(nèi)含熱敏電阻的混合式CO2敏感元件。該元件在兩個電極之間充有陽離子固體電解質(zhì)。它的陰極由鋰碳酸鹽和鍍金材料制成,而陽極只是鍍金材料。該敏感元件的基襯是用對苯二酯聚乙烯和玻璃纖維加固,然后采用不銹鋼網(wǎng)做圓柱型封裝。元件的內(nèi)層采用100目雙層不銹鋼網(wǎng)套在鍍鎳銅環(huán)上,并用高強度樹脂粘合劑與基襯固定在一起。其外層頂蓋上又罩上了一層60目的不銹鋼網(wǎng)。為了達到降低干擾氣體影響的目的,TGS4160在內(nèi)外兩層不銹鋼網(wǎng)之間還填充有吸附材料(沸石)。傳感器的6個引腳通過0.1mm的箔導(dǎo)線與內(nèi)部相連。其等效的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1所示。圖中,陽極與傳感器的第3腳S(+)相連,陰極與傳感器的第4腳S(-)相連,Pt加熱器與傳感器的第1,6腳相連,內(nèi)部熱敏電阻與傳感器的第2,5腳相連。內(nèi)部熱敏電阻的作用是通過該電阻探測環(huán)境溫度,以便對該傳感器進行溫度補償,從而使校正后的測量值更加準(zhǔn)確。 TGS4160型CO2傳感器是一種電化學(xué)型氣體的敏感元件,當(dāng)該元件暴露在CO2氣體環(huán)境中時,就會產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。其反應(yīng)式如下: 陰極反應(yīng)方程: 4Li++2 CO2+O2+4e-=2Li2CO3 陽極反應(yīng)方程: 4Na++O2 +4e-=2Na2O 總的化學(xué)反應(yīng)方程: Li2CO3+2Na+=Na2O+2Li++CO2 作為電化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,根據(jù)耐斯特方程(Nernst),該過程將產(chǎn)生如下電勢(EMF): EMF=Ec-(RF)/(2F)ln(PCO2 ) 式中:PCO2 為CO2的分壓;Ec為常數(shù);R是氣體常數(shù); T為溫度值(K);F是法拉第常數(shù)。 從上式看出,通過監(jiān)測S(+)、S(-)兩個電極之間所產(chǎn)生的電勢值EMF,就可以測量CO2的濃度值。為了使該傳感器保持在最敏感的溫度上,一般需要給加熱器提供加熱電壓進行加熱,但加熱電壓的變化將直接影響傳感器的穩(wěn)定性,因此加熱電壓必須穩(wěn)定,其范圍應(yīng)在5.0±0.2VDC之內(nèi)。為了保證CO2的準(zhǔn)確測量,除了保證加熱電壓穩(wěn)定及對環(huán)境溫度的變化進行溫度補償外,更主要的是要測量兩電極之間變化的電勢值ΔEMF,而不是絕對電勢值EMF,因為ΔEMF與CO2濃度變化之間有一個較好的線性關(guān)系。雖然EMF絕對值隨環(huán)境溫度的上升而上升,ΔEMF卻保持常量,而且它在-10℃~+50℃溫度范圍內(nèi),基本不受溫度的影響。 |