用单片机测量气敏探头

一、引言

我们知道，目前气敏探头特性的测量，大多采用线性升压源与函数记录仪相结合的方法，如图1 所示。线性升压源的作用是给气敏探头的电热丝提供一个随时间线性增长的加热电压(6.67mw/s)。该电压同时被送到函数记录仪的X 输入端，RL上的电压被送到函数记录仪Y 输入端，该电压间接地表示着工作电流Ig的大 小 。

通常情况下，利用函数记录仪可方便、快捷地绘制出气敏探头的特性曲线，即Ig--Vh( t )关系曲线。但是，该方法并非尽善尽美，我们用此方法对于长期存放的J-GS-g 型SnO2烧结气敏件进行初始特性的测量时，由函数记录仪测量到的输出曲线如图2 所示。从图可知，存在一个强大的电流脉冲，重复测量时，该电流脉冲的幅度将显著减小，以至于完全消失。

在此，我们可采用一种与函数记录仪并行的测量方法，即单片机仿真器测量法，这样即可保留函数记录仪的方便，快捷，形象直观的优点，又可以弥补它在测量气敏探头( 烧结型) 初始电流脉冲时的精度上存在的缺憾。

二、电路构成

仿真器测量电路的逻辑框图如图4 所示，共有两个输入端线，其中一端与函数记录仪的X 端一同接在线性升压源上( 气敏探头加热电压) ，另一端与记录仪的y 端一同接在Rl上，Rl上的电压间接表示着气敏探头工作回路Ig的大小，图 1 与图 4 共地。

图4中分压器的作用在于实现图1中气敏探头工作回路与单片机仿真系统(TSC—5/98Ⅱ)的电压匹配( 1 0 V —5 V ) 。V R L 的最大值V r(max)等于Ig(max).Rl，在图1测量中Ig (Max)是70mA ，V c 是10V ，凡是142 欧姆为使电阻分压器不影响气敏探头工作回路的正常工作，取R1，R2 分别为30K 欧姆和20K 欧姆。图4 中，中断信号产生电路的作用在于保证工作回路的初始电流脉冲存在期间(2.0V——2.2V)输出低电平，此低电子作为8031 的中断信号，使8 0 3 1 执行A ／ D 转换程序，具体电路如图5 所求，该电路的Vo—V h（t ）的关系如图 3 所示。

三、测量原理

当线性升压源的电压Vh(t)上升到2.0V时(初始电流脉冲开始出现)，中断信号电路的输出由高电子跳变为低电子，此低电平信号启动8031 进行A ／D 转换，8031 通过0809(A ／D转换器)将Rl上的经衰减后的电压信号转换成数字信号，再由8031 读到片内RAM 中，此工作重复进行，即每间隔一小段时间进行一次A ／D 转换，8031 依次将A ／D 转换的结果存人片内RAM 中，当线性升压源的电压Vh(t)继续升到2.2V时(初始电路脉冲已结束)，中断信号电路输出由低电平恢复为高电主，数据采集过程结束。此时，一组描绘初始电流脉冲大小的数据已完全被采集到，并依次存于片内R A M 中。