Honeywell S 系列氣體傳感器使用指南

Honeywell S 系列氣體傳感器使用
1. CLE 三電極電化學傳感器
 對于三電極電化學傳感器，每一個電極都有特殊的用途：
感應電極（S），用來氧化或還原氣體，并產生與該氣體濃度成比例的電流。參考電極（R），用來
穩定感應電極電動勢。對于沒有偏壓的傳感器，感應電極電動勢必須與參考電極電動勢保持一致。對
于有偏壓的傳感器，感應電極電動勢相對參考電極電動勢有一定程度的偏離。對電極（C），用來還
原或氧化感應電極上被氧化或還原的物種，與感應電極一起形成電化學電路。對電極的電動勢允許隨
著氣體濃度的增加而漂移。對于三電極傳感器，其電勢是感應電極、參考電極和對電極電勢之和。
 所有的三電極電化學傳感器在推薦的工作氣體濃度范圍內輸出信號與氣體濃度成線性關系，可以
用下面的公式來計算：
輸出信號(uA) = 靈敏度(uA/ppm) ×氣體濃度(ppm) 
 對于無偏壓的電化學傳感器，感應電極和參考電極的電勢差應該為零 (<15 mV)。對電極電動勢
允許漂移并隨著感應電流的產生發生極化。極化的程度取決于時間和氣體濃度。一旦極化電動勢達到
1.05 V，對電極就不再極化。這意味著對一個無偏壓電化學傳感器，其大理論電池電壓是 1.05 V。
 對于有偏壓的電化學傳感器，參考電極和對電極電動勢跟無偏壓的電化學傳感器一樣，但是其感
應電極電動勢和參考電極電動勢之差大于零。推薦的偏壓設置為：
ETO: +300 mV;
 NH3: +300 mV
NO: +300 mV;
HCl: +200 mV;
 O2: -600 mV.
 因此，對于有偏壓的電化學傳感器，其大理論電池電壓是 1.35 V。實際上，在有偏壓操作的
電化學傳感器上，其電池電壓一般小于 1.2 V。
 為了保證 Honeywell S 系列電化學傳感器能正常工作，必須給傳感器一個合適的電路。不論對于
無偏壓還是有偏壓的電化學傳感器，感應電極上被氧化的氣體，如 CO，H2S, PH3, ETO 和 HCN，其
輸出信號值是正值，相反的，感應電極上被還原的氣體，如 NO2和 Cl2等，其輸出信號值為負值。
 為了保證 Honeywell S 系列無偏壓三電極傳感器在關閉電源的狀態下也處于工作狀態，我們用
JFET Q1 場效應晶體管把感應電極和參考電極短接。同時，在 U1 上推薦一個小的偏置電壓
(<100uV)。對于有偏壓的電化學傳感器，感應電極要在比參考電*的多的電勢下工作。在有偏壓的
三電極電化學傳感器電路中，與感應電極相連接的 Rload 兩端的電壓不能太大，否則傳感器的性能會
受到影響。這個電阻可以在電路噪聲和響應時間之間達到一個較好的平衡。

Rload: 負載電阻，參考 Honeywell S 系列電化學傳感器 datasheet 進行設置
R3: 增益電阻，OUTPUT=輸出信號 x 增益電阻
Vcc 的典型值: 3.3 V 
Vref 的典型值: 1.2 V
JEFET Q1 任意可選. Q1 和 Q1 的控制電壓取決于 Vcc, Vref 和柵電壓。
Rload: 負載電阻，參考 Honeywell S 系列電化學傳感器 datasheet 進行設置
R3: 增益電阻，OUTPUT=輸出信號 x 增益電阻
Vcc 的典型值: 3.3 V 
Vref 的典型值: 1.2 V

2. 可燃氣體傳感器
 可燃氣體傳感器是一種微型催化氧化傳感器，用于測量空氣中的可燃氣體。可燃氣體傳感器由一
對檢測元件和補償元件組成，每個元件放置于惠斯通電橋的一個橋臂上。當沒有可燃氣體存在時，兩
個元件的電阻相等，電橋平衡，輸出信號為零。當有可燃氣體存在時，檢測元件將其氧化，產生的熱
量使其電阻增大，電橋不再平衡，產生與可燃氣體濃度成正比關系的輸出信號。
 目前 Honeywell S 系列有 2.3 V 和 4.25 V 的 4 系列和 7 系列兩種可燃氣體傳感器，下圖是可燃氣
體傳感器的推薦電路：

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