RUЭВМ
Вы хотите отреагировать на этот пост ? Создайте аккаунт всего в несколько кликов или войдите на форум.
Март 2024
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

Календарь Календарь

Последние темы
» Вити больше нет!
автор bug19 Пн Фев 20 2023, 19:54

» Собираем оригинальный Орион 128
автор bug19 Пн Фев 20 2023, 19:47

» Проблема плющеного экрана ОРИОНА
автор kanzler Пн Ноя 28 2022, 12:05

» Орион 128 и его клоны возрождение 2019-2022 год
автор kanzler Пн Ноя 28 2022, 12:03

» Электроника КР-04. Информация, документы, фото.
автор kanzler Пн Ноя 28 2022, 12:02

» Новости форума
автор kanzler Пн Ноя 28 2022, 11:52

» Орион-128 НГМД запуск 2021 года
автор matrixplus Сб Сен 10 2022, 17:36

» ПЗУ F800 для РК86
автор ведущий_специалист Сб Сен 10 2022, 10:37

» Микропроцессорная лаборатория "Микролаб К580ИК80", УМК-80, УМПК-80 и др.
автор Электротехник Вт Июл 26 2022, 19:33

» Орион-128 SD карта в Орионе
автор matrixplus Чт Июн 02 2022, 09:00

» 7 Мая. День Радио!
автор Viktor2312 Чт Май 12 2022, 10:58

» Серия: Массовая радио библиотека. МРБ
автор Viktor2312 Ср Май 11 2022, 12:17

» Полезные книги
автор Viktor2312 Пн Май 09 2022, 15:07

» Орион 128 Стандарты портов и системной шины Х2
автор matrixplus Вс Май 08 2022, 23:08

» Орион-128 и Орион ПРО еще раз про блоки питания
автор matrixplus Вс Май 08 2022, 19:09

» Орион-128 Программаторы
автор matrixplus Вс Май 08 2022, 19:02

» Орион ПРО история сборки 2021 до 2022
автор matrixplus Вс Май 08 2022, 18:47

» Анонсы монет (New coin).
автор Viktor2312 Сб Май 07 2022, 23:11

» Хочу свой усилок для квартиры собрать не спеша
автор Viktor2312 Сб Май 07 2022, 19:33

» Амфитон 25у-002С
автор Viktor2312 Сб Май 07 2022, 09:38

» Майнер: T-Rex
автор Viktor2312 Вс Май 01 2022, 09:12

» GoWin. Изучение документации. SUG100-2.6E_Gowin Software User Guide. Среда разработки EDA.
автор Viktor2312 Пн Апр 25 2022, 01:01

» GoWin. Изучение документации. UG286-1.9.1E Gowin Clock User Guide.
автор Viktor2312 Сб Апр 23 2022, 18:22

» GoWin. Documentation Database. Device. GW2A.
автор Viktor2312 Ср Апр 20 2022, 14:08

» GOWIN AEC IP
автор Viktor2312 Ср Апр 20 2022, 12:08

Самые активные пользователи за месяц
Нет пользователей

Поиск
 
 

Результаты :
 


Rechercher Расширенный поиск


Датчики. Статьи, описания, разное...

Перейти вниз

Датчики. Статьи, описания, разное... Empty Датчики. Статьи, описания, разное...

Сообщение  Viktor2312 Вс Янв 06 2019, 21:47

1
.
Электрохимические датчики газа SPEC Sensors.


О компании.
____Spec Sensors – американская компания, специализирующаяся на разработке и производстве электрохимических датчиков газа и законченных модулей для бытовых и промышленных приложений, а также для IoT-устройств.


____SPEC – семейство электрохимических датчиков газа от компании Spec Sensors. По принципу действия они не отличаются от классических электрохимических датчиков, выходной ток которых пропорционален концентрации измеряемого газа (CO, NO, озона и т.д.).
____Типовой электрохимический сенсор состоит из корпуса и набора электродов, помещённых в жидкий электролит (Рис. 1). Газ, проникая через капиллярный барьер (и фильтр), попадает на рабочий электрод. Рабочий электрод изготавливается из каталитического металла, который обеспечивает возникновение химического взаимодействия между газом и электролитом. Для каждого вида газа используется конкретный тип каталитического материала. Электроны, появляющиеся в результате электрохимической реакции, обеспечивают протекание тока между рабочим и счетным электродами. При этом величина тока оказывается пропорциональна концентрации газа.

Датчики. Статьи, описания, разное... Specse10
Рис. 1. Конструкция типового электрохимического датчика газа.

____Для повышения стабильности и быстродействия датчика, а также для улучшения соотношения сигнал-шум, в рассмотренную выше конструкцию добавляют ещё один электрод – референсный (эталонный). Он обеспечивает стабильность электрохимического потенциала электролита. При этом очень важно поддерживать постоянство потенциала самого референсного электрода. Для этого необходимо, чтобы через него не протекал ток.
____Для получения оптимальных результатов при измерении концентрации газов, электромеханическому датчику может потребоваться некоторое начальное напряжение смещения между рабочим и референсным электродом. Величина смещения зависит от типа датчика.
____Важным преимуществом электрохимических датчиков является их минимальное потребление. По своей конструкции они напоминают конденсаторы, и при отсутствии смещения их потребление равно нулю. При приложении смещения происходит выход датчика на рабочий режим, который сопровождается начальным броском тока (Рис. 2). Однако ток убывает с течением времени до субмикроамперного диапазона, а потребление составляет единицы-десятки мкВт. Именно по этой причине рекомендуется всегда держать электрохимический датчик при постоянном смещении – это гарантирует высокую точность измерений и минимальное потребление.

Датчики. Статьи, описания, разное... Specse11
Рис. 2. Выход электрохимического датчика на рабочий режим.

____Одним из главных недостатков электрохимических датчиков является относительная сложность конструкции. Их серийное производство оказывается не самым простым. Кроме того, современная электроника стремится к миниатюризации, а представленная структура оказывается достаточно громоздкой. Тем не менее, эти проблемы постепенно решаются. Например, компания Spec Sensors предлагает использовать комбинацию технологии печатной электроники и ламинирования для создания высокоэффективных электрохимических газовых датчиков в тонкой и дешёвой упаковке.
____В датчиках SPEC корпус как таковой отсутствует (Рис. 3). Конструктивной основой датчиков становится печатная плата, которая сверху закрывается мембраной с клеевым покрытием.

Датчики. Статьи, описания, разное... Specse12
Рис. 3. Особенности производства датчиков SPEC.

____По заверениям компании Spec Sensors, такой подход позволяет значительно уменьшить стоимость сенсоров, повысить их технологичность при крупносерийном производстве, сохранить хорошие метрологические характеристики и низкое потребление. Последний факт особенно подчеркивается, так как производитель имеет огромный интерес к сегменту Интернета вещей и даже выпускает целую линейку законченных цифровых модулей именно для IoT. Подробнее об этом будет сказано ниже.
____В настоящий момент Spec Sensors выпускает несколько типов датчиков и модулей:

  • Датчики с токовым выходом для различных газов (CO, NO, озон, этанол и т. д.);

  • Датчики качества воздуха с токовым выходом;

  • Датчики газа с выходом по напряжению, которые кроме датчика газа включают цепи нормирования и усиления. Для них выходным сигналом является напряжение, пропорциональное концентрации газа;

  • Цифровые датчики газа для IoT. В них также присутствуют цепи нормирования и усиления, а встроенный контроллер обеспечивает оцифровку измерений и передачу результатов по UART.


Датчики с токовым выходом для различных газов (CO, NO, озон, этанол и т. д.).

____Датчики SPEC предназначены для измерения концентрации одного конкретного вида газа. Каждый такой сенсор выпускается в двух исполнениях: для монтажа в отверстия и для поверхностного монтажа. Рассмотрим особенности SPEC на примере датчиков угарного газа.
____Датчики 110-102 (для монтажа в отверстия) и 110-109 (для поверхностного монтажа) используются для измерения концентрации угарного газа CO в диапазоне 0…1000 ppm. Оба датчика отличаются только способом монтажа и имеют одинаковые габариты 20 × 20 мм (Рис. 4).

Датчики. Статьи, описания, разное... Specse10
Рис. 4. Внешний вид датчиков угарного газа CO 110-102 (для монтажа в отверстия) и 110-109 (для поверхностного монтажа).

____Разрешающая способность датчиков 110-102 и 110-109 составляет 0.5 ppb, а чувствительность 4.75 ±2.75 нА/ppm.
____Предполагаемый срок службы датчиков 110-102 и 110-109 превышает 5 лет, а диапазон рабочих температур –30...+55 °C.
____Основными приложениями для моделей 110-102 и 110-109 являются системы пожарной безопасности, промышленные установки, системы вентиляции и т. д.
____Кратко обозначим другие модели датчиков SPEC от Spec Sensors:

  • 110-202 и 110-205 – электрохимические датчики паров этанола с диапазоном измерения 0…1000 ppm. Ожидаемым приложением для этих сенсоров станут различные виды портативных и стационарных алкотестеров.

  • 110-303 и 110-304 – электрохимические датчики сероводорода H2S с диапазоном измерения 0…50 ppm. Основной областью применения для этих сенсоров являются промышленные установки в химической промышленности.

  • 110-407 – электрохимические датчики озона с диапазоном измерений 0…5 ppm.

  • 110-507 и 110-508 – электрохимические датчики диоксида азота с диапазоном измерения 0…5 ppm. Наибольший интерес они представляют для систем безопасности и контроля воздуха в химической и металлургической отраслях.

  • 110-601 – электрохимические датчики диоксида серы SO2 с диапазонам измерения 0…20 ppm. Они также наиболее интересны для химической отрасли, в частности, для предприятий, производящих серную кислоту.


Датчики качества воздуха с токовым выходом.

____Кроме датчиков для конкретных типов газов компания Spec Sensors выпускает и датчики качества воздуха, которые предназначены для контроля концентрации сразу нескольких типов примесей: ЛОВ, диоксида азота, диоксида серы, озона, сероводорода. Они могут применяться как на промышленных предприятиях, так и в бытовых системах вентиляции.
____Всего Spec Sensors предлагает два типа датчиков качества воздуха, для каждого из которых существует два исполнения (для монтажа в отверстия и для поверхностного монтажа):

  • 110-901 и 110-902 – электрохимические датчики качества воздуха с диапазоном измерения 0…20 ppm;

  • 110-801 и 110-802 – электрохимические датчики качества воздуха с диапазоном измерения 0…100 ppm.


Датчики газа с выходом по напряжению.

____Как уже было отмечено выше, для получения оптимальных результатов при измерении концентрации газов к электромеханическому датчику необходимо прикладывать некоторое начальное смещение, что приводит к усложнению схемы включения. Величина напряжения смещения зависит от типа датчика. Например, как было сказано выше, для датчиков угарного газа смещение составляет 0…5 мВ, для датчиков озона требуется отрицательное смещение –200 мВ и т. д.
____Кроме того, при наличии референсного (эталонного) электрода важно обеспечить его постоянный потенциал, что так же потребует дополнительных усилий. В качестве примера можно привести типовую схему потенциостата для трехэлектродного электромеханического датчика от Spec Sensors (Рис. 5).

Датчики. Статьи, описания, разное... Specse13
Рис. 5. Схема потенциостата для трехэлектродного электрохимического датчика.

____Предлагаемая схема управляет потенциалом рабочего и счетного электродов и преобразует ток рабочего электрода в напряжение. Потенциал эталонного электрода постоянен и определяется напряжением на инвертирующем входе усилителя U1. Потенциал рабочего электрода стабилизируется с помощью операционного усилителя U2. Разница потенциалов между рабочим и эталонным электродами определяет смещение датчика. Ток рабочего электрода преобразуется в напряжение операционным усилителем U2. Операционный усилитель U1 генерирует напряжение на счётном электроде, которое является достаточным для обеспечения тока, который равен и противоположен току рабочего электрода.
____Чтобы упростить жизнь разработчикам, компания Spec Sensors предлагает законченные модули, в которых реализованы все необходимые схемные решения (Рис. 6). На выходе такого датчика пользователь получает готовое аналоговое напряжение, пропорциональное концентрации газа.

Датчики. Статьи, описания, разное... Specse11
Рис. 6. Внешний вид цифрового датчика и датчика с выходом по напряжению.


Цифровые датчики газа для IoT.

____Датчики, рассмотренные выше, могут свободно использоваться в несложных автономных системах. Если же речь идет об IoT-приложениях, то более удобными являются цифровые датчики с последовательным интерфейсом. Такой вариант также предлагается компанией Spec Sensors (Рис. 6).
____В качестве коммуникационного интерфейса в цифровых моделях используется UART.


Отладочные и оценочные наборы для датчиков газа SPEC.

____Для максимально быстрого ознакомления с особенностями и возможностями электрохимических датчиков SPEC предлагается использовать отладочные и оценочные наборы. В настоящий момент у каждого датчика SPEC есть свой оценочный набор. В качестве примера можно рассмотреть набор 968-020 Carbon Monoxide Analog Sensor Developer Kit.
____Данный набор включает базовую плату с цепями смещения и преобразования ток-напряжение, плату адаптера для удобного подключения в лабораторных условиях, пять датчиков CO (Рис. 7).

Датчики. Статьи, описания, разное... Specse12
Рис. 7. Пример оценочного набора для датчика CO.

____В заключение хотелось бы отметить, что при работе с газоанализаторами требуется учёт огромного количества тонкостей (саморазогрев, калибровка, перекрестная чувствительность, старение и т. д.), по этой причине компания Spec Sensors предлагает свои услуги по разработке датчиков и модулей по техническому заданию заказчика.

Характеристики датчика CO 110-102:

  • Диапазон измерения: 0…1000 ppm;
  • Максимальное разрешение: 0.5 ppb;
  • Максимальное время отклика: 30 с;
  • Типовое время отклика: 15 с;
  • Чувствительность: 4.75 ± 2.75 нА/ppm;
  • Смещение: 0…5 мВ;
  • Потребление: 0…50 мВт;
  • Срок службы: более 5 лет;
  • Диапазон рабочих температур: –30...+55 °C;
  • Корпусное исполнение и габариты: 20 × 20 × 3.8 мм.


Характеристики цифрового датчика угарного газа GS-CO 968-034:

  • Диапазон измерения: 0…1000 ppm;
  • Разрешение: 0.1 ppm;
  • Смещение: ±1 ppm;
  • Максимальное время отклика: 30 с;
  • Типовое время отклика: 15 с;
  • Типовое потребление: 12 мВт при периоде опроса 5/ 10/ 30/ 60 с;
  • Коммуникационный интерфейс: UART;
  • Срок службы: более 5 лет;
  • Напряжение питания: 3 В;
  • Диапазон рабочих температур: –20...+40 °C;
  • Корпусное исполнение и габариты: 44.5 × 20.8 × 8.9 мм.



.

Viktor2312
RIP

Сообщения : 15492
Дата регистрации : 2012-08-10
Возраст : 45
Откуда : Пятигорск

Вернуться к началу Перейти вниз

Датчики. Статьи, описания, разное... Empty Re: Датчики. Статьи, описания, разное...

Сообщение  Viktor2312 Ср Янв 09 2019, 02:16

2
.
BME680 - новый датчик параметров среды от Bosch.


____Компания Bosh Sensortec в очередной раз порадовала разработчиков портативной электроники новым датчиком, а если быть точнее, то целым набором датчиков в едином корпусе. Микросхема BME680 предназначена для измерения параметров окружающей среды. Она позволяет определять не только такие привычные характеристики как давление, температура и влажность, но и оценивать качество воздуха. Если учесть, что данная микросхема отличается весьма компактными габаритами и скромным потреблением, то она может стать идеальным выбором для таких приложений как умные часы, фитнес-браслеты, шагомеры, смартфоны, навигаторы и многих других.

Датчики. Статьи, описания, разное... Bme68010
Рис. 1. BME680 от Bosch Sensortec: интеграция, компактность и малое потребление.

____В настоящий момент на рынке присутствует огромное количество датчиков различных параметров среды: давления, температуры, влажности, освещённости, качества воздуха. Подъём интереса к такого рода сенсорам связан в первую очередь с расцветом, так называемой, носимой электроники: умные часы, фитнес-браслеты, шагомеры и т. д. Объём выпуска подобных устройств уже сейчас колоссален и продолжает расти. Неудивительно, что производители датчиков ведут между собой жёсткую борьбу. Их продукция конкурирует по трём основным показателям: уровню интеграции, уровню потребления, габаритным размерам.
____Повышение уровня интеграции позволяет «упаковать» в один корпус сразу несколько сенсоров. Это достаточно сложная задача, так как не все сенсоры можно создать в рамках одного техпроцесса. Производителям зачастую приходится использовать не «системы на кристалле» (system on chip, SoC), а «системы в корпусе» (system in package, SiP), которые представляют собой сборки из нескольких интегральных микросхем. Данная технология не такая простая, как может показаться, и не многие производители способны выпускать крупные серии подобных сложных датчиков. В результате на рынке гораздо чаще можно встретить микросхемы с двумя или тремя интегральными сенсорами, например, температуры и давления.
____При использовании SiP очень часто встаёт проблема габаритов. Это один из самых критичных параметров для современных компактных устройств, таких как, например, смартфоны, не говоря уже об умных часах и различных типах умных браслетов. В результате, чтобы предложить разработчикам электроники приемлемый вариант микросхемы, производителям приходится как следует потрудиться. У кого-то это получается лучше, у кого-то хуже. У компании Bosch Sensortec это получается очень хорошо, о чём свидетельствую характеристики новой микросхемы BME680.
____BME680 – микросхема, включающая в себя сразу четыре сенсора, и позволяющая измерять давление, температуру, влажность и качество воздуха (Рис. 2). Главными преимуществами BME680 являются:

  • четыре встроенных датчика;

  • развитая система управления потреблением;

  • сверх компактные габариты;

  • программные алгоритмы BSEC (Bosch Software Environmental Cluster).


Датчики. Статьи, описания, разное... Bme68011
Рис. 2. BME680 от Bosch Sensortec позволяет измерять давление, температуру, влажность и качество воздуха.

____Начнём обзор новой микросхемы с рассмотрения встроенных датчиков.
____Датчик температуры позволяет измерять температуру во всём рабочем диапазоне –40 …+85 °С. Абсолютная точность в диапазоне 0 …+65 °С составляет ±1 °С. Несмотря на 20-битное разрешение встроенного АЦП, на выходе пользователи получают данные с разрешением 0,01 °С, что связано с уровнем собственных шумов 0.005 °С. Потребление датчика составляет 1 мкА при частоте измерений 1 Гц.
____Датчик давления имеет рабочий диапазон 300…1100 кПа с разрешением 0,18 Па. В диапазоне температур 0 …+65 °С сенсор характеризуется абсолютной погрешностью ±0,6 кПа.
____Максимальная частота опроса датчика достигает 182 Гц. При частоте опроса 1 Гц типовое потребление составляет 3,1 мкА.
____Не стоит забывать о таком негативном эффекте, как старение, которое для данного сенсора оказывается равным примерно ±1 кПа в год.
____Датчик влажности работает в диапазоне 0…100% с абсолютной точностью ±3% (температура 0 …+65 °С) и разрешением 0,008%. При частоте опроса 1 Гц максимальное потребление для данного сенсора не превышает 2,8 мкА, а типовое равно 2,1 мкА. Старение для датчика составляет 0,5% в год.
____Датчик качества воздуха – главная «изюминка» в рассматриваемом наборе сенсоров. BME680 имеет встроенный металло-оксидный датчик (Metal Oxide Semiconductor) органических летучих веществ (ЛОВ). Это датчик резистивного типа, сопротивление поверхности которого зависит от содержания в воздухе ЛОВ (этанол, ацетон, изопрен, продукты дыхания и т. д). Недостаток таких сенсоров заключается в необходимости дополнительного разогрева чувствительного элемента с помощью специального нагревателя, температура которого достигает нескольких сотен градусов. В частности в BME680 она составляет около 320 °С.
____Сопротивление датчика измеряется, оцифровывается 20-битным АЦП и фильтруется. Естественно, что «сырая» информация о сопротивлении не очень удобна для использования. По этой причине Bosch Sensortec предоставляет программные алгоритмы BSEC (Bosch Software Environmental Cluster), которые преобразуют исходные данные в форму, удобную для дальнейшей обработки, а конкретно в баллы качества воздуха IAQ (Indoor air quality) (Рис. 3). BME680 работает с диапазоном IAQ 0…500 с разрешением 1. По предложенной таблице можно легко принять решение о необходимости проветривания, если речь идет о системе вентиляции, или просто предупредить пользователя, если микросхема BME680 установлена в умных часах.

Датчики. Статьи, описания, разное... Bme68012
Рис. 3. С помощью BME680 можно легко оценить качество воздуха.

____К сожалению, использование нагревателя приводит к тому, что датчик ЛОВ оказывается самым «прожорливым» среди встроенных сенсоров. Пиковый ток потребления нагревателя достигает 18 мА, а типовой 12 мА. Благодаря наличию режимов пониженного потребления удаётся значительно сэкономить ресурс батареи. Среднее потребление датчика в режиме «Ultra Low Power» составляет 90 мкА, 0,9 мА в режиме «Low Power» и 12 мА при периодическом опросе. Между собой режимы главным образом отличаются частотой опроса и, соответственно, временем отклика.
____Несмотря на то, что в состав BME680 входит четыре датчика габариты микросхемы оказываются весьма компактными 3,0 × 3,0 × 1 мм (Рис. 4).

Датчики. Статьи, описания, разное... Bme68013
Рис. 4. Габариты микросхемы BME680.

____Для взаимодействия BME680 с управляющим микроконтроллером используется один из двух доступных интересов I2C или SPI (Рис. 5). Выводы питания ядра и портов ввода-вывода разделены: 1,2…3,6 В (VDD) и 1,71…3,6 В (VDDIO).Таким образом, хотя корпус имеет восемь выводов, для минимальной схемы включения будет использоваться только пять из них (если связь осуществляется по I2C).

Датчики. Статьи, описания, разное... Bme68014
Рис. 5. Назначение выводов микросхемы BME680.

____Подводя итог данному обзору, можно отметить, что BME680 в очередной раз подтверждает сильные позиции Bosh Sensortec в сегменте датчиков. Новая микросхема идеально подходит для носимой электроники, но будет востребована и в других приложениях: климат-контроль, навигаторы (альтиметр), датчики интернета вещей IoT и т. д.

Технические характеристики BME680:

  • Датчик ЛОВ: IAQ 0…500 с разрешением 1, потребление от 0,1 мА;
  • Датчик влажности: 0…100 %, точность ±3%, время отклика 8 с;
  • Датчик давления: диапазон 300…1100 кПа, точность ±0,6 кПа;
  • Датчик температуры: диапазон измерений –40 … 85 °С, абсолютная точность ±1 °С;
  • Потребление: 3,1 мкА температура/ давление при 1 Гц; 3,7 мкА температура/ давление/ влажность; 0,09…12 мА температура/ давление/ влажность/ воздух;
  • Потребление в режиме сна: 0,15 мкА;
  • Коммуникационные интерфейсы: I2C или SPI;
  • Напряжение питания: 1,2…3,6 В (VDD); 1,71…3,6 В (VDDIO);
  • Диапазон рабочих температур: –40 … 85 °С;
  • Корпус: 8-выводный LGA размером 3,0 × 3,0 × 1 мм.



Datasheet: Скачать
Пар.: ruecm


.

Viktor2312
RIP

Сообщения : 15492
Дата регистрации : 2012-08-10
Возраст : 45
Откуда : Пятигорск

Вернуться к началу Перейти вниз

Вернуться к началу

- Похожие темы

 
Права доступа к этому форуму:
Вы не можете отвечать на сообщения