Разработка анализатора газов на базе газового сенсора RS 286-620

| |145677 |Добавлен спирт |19953 |

|14 |143998 |Добавлен спирт |18274 |

| |143611 |Добавлен спирт |17887 |

|15 |143453 |Добавлен спирт |17729 |

| |143392 |Добавлен спирт |17668 |

Приложение 6. Результаты определения химического состава газовой смеси.

Для определения состава газовой смеси производилось измерение

зависимости сопротивления датчика от его температуры. Затем полученная

таким образом термограмма раскладывалась по базису из 19 эталонных

термограмм. Для разложения по эталонным термограммам применялись

одновременно и метод решения системы уравнений и симплекс метод для

минимизации невязки. В таблице приведены результаты, полученные обоими

способами.

Концентрации в таблице – в относительных единицах. Для получения

истинных концентраций того или иного вещества необходимо умножать указанные

в таблице числа на нормировочные коэффициенты для соответствующего

вещества.

После предварительных испытаний методики работы и алгоритмов

определения концентраций из 19 эталонов были отобраны 4, обладающие

минимальными коэффициентами корреляции с остальными и хорошей

повторяемостью термограмм, для дальнейшего использования в приборе.

Ниже приведены результаты определения состава газовых смесей.

|Файл |Пар|хло|чет|дих|гек|СГГ|бен|тол|фен|фор|аце|спи|амм|уга|угл|укс|мет|сер|озо|

| |ы |роф|ыре|лор|сан| |зол|уол|ол |мал|тон|рт |иак|рны|еки|усн|ан |ово|н |

| |вод|орм|ххл|эта| | | | | |ьде| |эти| |й |слы|ая | |дор| |

| |ы | |ори|н | | | | | |гид| |лов| |газ|й |к-т| |од | |

| | | |сты| | | | | | | | |ый | | |газ|а | | | |

| | | |й | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | |угл| | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | |еро| | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | |д | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

|т, | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| |0,9| |0,0| | | |0,0| |0,0| | | |0,0| |0,0| | |0,1| |

| | | |15 | | | |06 | |02 | | | |12 | |18 | | |55 | |

|т, | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| |0,3| | | | | |0,0| | | | | | | | | |0,0| | |

| |4 | | | | | |39 | | | | | | | | | |74 | | |

| |0,0| |0,0| | | |0,2| |0,0| | | | |0,0| | |0,1| | |

| |03 | |89 | | | |22 | |82 | | | | |54 | | |19 | | |

|т, | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| |0,0| | |0,0| | |0,2| |0,0| | | | |0,0| | |0,0|0,0| |

| |27 | | |29 | | |97 | |3 | | | | |59 | | |36 |92 | |

| | | | | | | | | | | | | |0,0| | | | |1,4| |

| | | | | | | | | | | | | |34 | | | | |97 | |

|т, | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | | | | | | | | | | | | |0,2| | | | |0,7|

| | | | | | | | | | | | | | |25 | | | | |21 |

| |0,0| | |0,0| | | | | |0,2| |0,0|0,1| | | | | | |

| |39 | | |1 | | | | | |23 | |12 |25 | | | | | | |

| | | |0,0| | | | | | | | | | |0,1| | | | | |

| | | |59 | | | | | | | | | | |86 | | | | | |

|т, | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | |0,0|0,1| | | | | |0,0| |0,0| | |0,0| |0,0| |0,1| |

| | |18 |26 | | | | | |69 | |8 | | |08 | |26 | |36 | |

|т, | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | |0,1| | | | | |0,0| |0,0| | | | |0,0|0,0|0,1| |

| | | |41 | | | | | |61 | |97 | | | | |19 |08 |22 | |

| | | |0,0| | | |0,0| |0,0| | | |0,0|0,0| | | | | |

| | | |71 | | | |32 | |51 | | | |11 |06 | | | | | |

|т, | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | | | | | | | |0,4| | |0,3| | | | | | | |

| | | | | | | | | |82 | | |13 | | | | | | | |

|т, | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | | | | | | | |0,3| | | | |0,0| | | | | |

| | | | | | | | | |06 | | | | |05 | | | | | |

| | | | | | | | | |0,1| | |0,0| | |0,0| | | | |

| | | | | | | | | |81 | | |02 | | |1 | | | | |

|т, | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | | | | | | | |0,2| | |0,0| |0,0| | | | | |

| | | | | | | | | |05 | | |02 | |16 | | | | | |

| | | |0,0| | | |0,1| | | |0,0| | |0,1| |0,0| |0,0| |

| | | |93 | | | |91 | | | |24 | | |24 | |24 | |23 | |

|т, | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | | |0,0| | |0,1| | | | | | |0,0| |0,0| | | |

| | | | |58 | | |99 | | | | | | |92 | |76 | | | |

риложение 7. Описание и характеристики газового датчика RS 286-620

Характеристики датчика

Максимальное напряжение на нагревателе 5 В

Максимальное напряжение на сенсоре 5 В

Максимальная рассеиваемая нагревателем мощность 0,8 Вт

Максимальная температура нагревателя 300 оС

Сопротивление нагревателя при Т=20 оС 29,5 Ом

Сопротивление нагревателя при Т=300 оС 31,0 Ом

Время прогрева датчика от Т=20 оС до Т=300 оС 60 сек

[pic]

Приложение 8. Вольт-кодовая характеристика измерительного блока на базе ОУ

AD820 .

[pic]

Приложение 9. Описание и характеристики устройства отображения информации.

Точечно-матричный жидкокристаллический индикатор семейства LM44780 основные

характеристики.

Тип индикатора пассивный, матричный.

Количество отображаемых символов/строк 20/2

Размеры знакоместа одного символа 5х7

Схема управления и регенерации встроенная

Управление 3-х разрядная линия

Количество генерируемых символов 208

Приложение 10. Расчетные графики зависимости количества носителей заряда

от температуры полупроводниковой пленки.

Ниже приведен график зависимости

График построен для Qa =15 кДж / кмоль; ?0 = 1 с; Значение параметра E= F-

Ed лежит в диапазоне от 1.5*10-3 до 5*10-3

Приложение 11. Эталонные термограммы и таблица взаимных корреляций для

некоторых веществ.

Для настройки датчика используются тарированные газовые растворы паров

различных веществ в воздухе. Первоначально испытания датчика проводились на

20 эталонных образцах.

|Воздух |

|пары воды |

|хлороформ |

|четыреххлористый углерод |

|дихлорэтан |

|гексан |

|СГГ |

|Бензол |

|Толуол |

|Фенол |

|Формальдегид |

|Ацетон |

|спирт этиловый |

|аммиак |

|угарный газ |

|углекислый газ |

|уксусная к-та |

|метан |

|сероводород |

|озон |

|пары |1,0| | | | | | | | | | | | | | | | | | |

|воды |0 | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

|Хлороф|0,8|1,0| | | | | | | | | | | | | | | | | |

|орм |8 |0 | | | | | | | | | | | | | | | | | |

|Четыре|0,7|0,9|1,0| | | | | | | | | | | | | | | | |

|ххлори|7 |1 |0 | | | | | | | | | | | | | | | | |

|д | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

|Дихлор|0,8|0,8|0,9|1,0| | | | | | | | | | | | | | | |

|этан |5 |6 |4 |0 | | | | | | | | | | | | | | | |

|гексан|0,9|0,9|0,7|0,8|1,0| | | | | | | | | | | | | | |

| |9 |0 |6 |2 |0 | | | | | | | | | | | | | | |

|СГГ |0,9|0,6|0,4|0,6|0,9|1,0| | | | | | | | | | | | | |

| |1 |7 |9 |8 |1 |0 | | | | | | | | | | | | | |

|бензол|0,9|0,9|0,8|0,8|0,9|0,8|1,0| | | | | | | | | | | | |

| |7 |3 |6 |8 |8 |3 |0 | | | | | | | | | | | | |

|толуол|0,9|0,9|0,9|0,9|0,9|0,8|0,9|1,0| | | | | | | | | | | |

| |4 |3 |1 |5 |5 |1 |8 |0 | | | | | | | | | | | |

|фенол |0,9|0,8|0,6|0,7|0,9|0,8|0,9|0,8|1,0| | | | | | | | | | |

| |4 |7 |7 |0 |7 |7 |4 |7 |0 | | | | | | | | | | |

|Формал|0,9|0,8|0,6|0,7|0,9|0,9|0,9|0,8|0,9|1,0| | | | | | | | | |

|ьдегид|5 |0 |0 |2 |6 |7 |0 |7 |2 |0 | | | | | | | | | |

|ацетон|0,8|0,9|0,8|0,8|0,9|0,7|0,9|0,9|0,8|0,8|1,0| | | | | | | | |

| |8 |7 |2 |0 |1 |3 |2 |1 |9 |6 |0 | | | | | | | | |

спирт этиловый |0,70 |0,43 |0,18 |0,38 |0,71 |0,91 |0,60 |0,56 |0,70 |0,86

|0,56 |1,00 | | | | | | | | |аммиак |-0,73 |-0,82 |-0,59 |-0,50 |-0,79 |-

0,59 |-0,79 |-0,69 |-0,90 |-0,70 |-0,83 |-0,43 |1,00 | | | | | | |

|Углекислый газ |-0,72 |-0,84 |-0,59 |-0,46 |-0,76 |-0,54 |-0,75 |-0,65 |-

0,85 |-0,68 |-0,84 |-0,40 |0,93 |1,00 | | | | | | |угарный газ |0,90 |0,64

|0,45 |0,62 |0,90 |0,99 |0,82 |0,77 |0,87 |0,96 |0,70 |0,91 |-0,61 |-0,56

|1,00 | | | | | |уксусная к-та |0,67 |0,89 |0,95 |0,87 |0,67 |0,42 |0,77

|0,84 |0,58 |0,55 |0,83 |0,18 |-0,52 |-0,58 |0,35 |1,00 | | | | |метан

|0,96 |0,93 |0,77 |0,78 |0,98 |0,84 |0,97 |0,92 |0,99 |0,92 |0,94 |0,64 |-

0,88 |-0,86 |0,84 |0,68 |1,00 | | | |Сероводород |0,84 |0,98 |0,85 |0,76

|0,88 |0,62 |0,91 |0,87 |0,89 |0,76 |0,96 |0,39 |-0,90 |-0,91 |0,61 |0,82

|0,94 |1,00 | | |озон |0,90 |0,97 |0,79 |0,76 |0,93 |0,74 |0,93 |0,89 |0,93

|0,87 |0,99 |0,55 |-0,88 |-0,90 |0,72 |0,77 |0,96 |0,97 |1,00 | |

-----------------------

110 с

Рис 1. Напряжение на нагревателе.

Рис 2. Снятие термограмм.

SDO

Старший Адрес

Данные

Младший Адрес

Port 2

Port 0

PSEN

ALE

TXD

RXD

D50

+9V

+VCC

GND

SW1

C106

C105

C33

D16

+vcc

C20

C19

C32

C22

R54

C107

L 4

+VCC

Устройство

Отображения

Информации

C20

Блок питания

RS232

+VCC

R67

R66

R65

R640

R630

R62

R610

R60

D11

VT1

R34

VT3

VT2

R64

+VCC

VD61

R41

C431

C42

C41

ZQ1

SDO

CLK

ПЗУ программ

0000 hex

7FFF hex

ОЗУ

0000 hex

7FFF hex

9FFF hex

BFFF hex

CFFF hex

EFFF hex

FFFF hex

ПЗУ Данных

Индикатор

Регистр страниц

Резерв

Страничная Организация ПЗУ данных 64 страницы по 8Кбайт каждая

Название вещества2

Запись1

Адрес зап. Hi

Адрес зап.

Адрес зап. Lo

Длина зап. Hi

Длина зап. Lo

Справочная информация

Название вещества1

[pic]

Зона проводимости

Валентная зона

E+

E g

Расположение примесных уровней в запрещенной зоне полупроводника.

Удаленность примесных уровней от «дна» зоны проводимости E + и от «потолка»

валентной зоны Ea составляет примерно 10-2 эВ. Ширина запрещенной зоны Eg

составляет примерно 1 эВ. Средняя кинетическая энергия электронов при

Т=293оС соответствует 2.5* 10-2 эВ.

Vin

LCD

R/W

A0/D0 A1/D1

A2/D2

A3/D3

A4/D4

A5/D5

A6/D6

A7????????????????????????/D7

A11

RG_P

A16

A17

A18

A19

A20

A21

A22

A237

A0/D0 A1/D1

A2/D2

A3/D3

A4/D4

A5/D5

A6/D6

A7/D7

WRRD

RTC

LCD

DROM

A12 A13

A14

A15

ROM

A15

DROM

A10

A11

A12

A13

A14

A16

A17

A18

A19

A20

A21

A22

A10

A11

A12

A13

A14 A15

A16

A17

A18

RAM

A15

A10

A11

A12

A13

A14

A10

A11

A12

A13

A14

R/W

RG_A

ROM

A15

PSEN

A10

A11

A12

A13

A14

A10

A11

A12

A13

A14

CPU

AT89C512

ALE

A0/D0 A1/D1

A2/D2

A3/D3

A4/D4

A5/D5

A6/D6

A7/D7

RXD TXD

INT0

INT1

P3.0

P3.1

P3.2

P3.3

P3.4

P3.5

P3.6

P3.7

A10

A11

A12

A13

A14

A15

P2.0

P2.1

P2.2

P2.3

P2.4

P2.5

P2.6

P2.7

A0/D0 A1/D1

A2/D2

A3/D3

A4/D4

A5/D5

A6/D6

A7/D7

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7

XTAL1

XTAL2

RST

PSEN

ALE

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5

P1.6

P1.7

Дешифратор

Адреса

Периферийных

Устройств

Измерительный блок

Интерфейс RS-232

Регистр страниц

ПЗУ

Регистр

Шины

Данных

ПЗУ Данных

ОЗУ

ПЗУ программ

Микроконтроллер

Структурная схема жидкокристаллического модуля семейства LM44780.

Схема обмена информацией с модулем LM44780.

[pic]

C106

C33

C19

C32

+VCC

C22

R54

R55

V+

V-

Старт

Нагреватель

Включен ?

ДА

Нагреватель

Выключен ?

НЕТ

Флаг «НовоеИзмерение»

установлен

НЕТ

Нагреватель

Включен ?

Записать результат в массив

Сбросить флаг «Новое измерение»

НЕТ

Последнее измерение?

Вычислить проводимости. Найти матрицу M и столбец В

Решить систему Mij*Xi=Вj

НЕТ

Все Xi >0

Изъять строки и столбцы, соответствющие отрицательным Xi

Конец

Структурная схема жидкокристаллического модуля семейства LM44780.

Рис.5. Алгоритм работы прибора

Рис. 4. Обмен данными по шине Адрес-Данные

?’

n 8kT

4 ?m

?’f

aм=?-? ?

d ?

d t

d ?

d t

f n 2kT ?0 exp(Qa/RT) aм ?m

f Р 2 ?0 exp(Qa/RT) aм ? m k T

?’

nd’A(P, S0)

2 ?0 exp(Qa/RT) ? k T (1+exp(-

(Ed-F)/kT))

[pic]

2 ?0 exp(Qa/NakT) ? k T (1+exp(-

(Ed-F)/kT))

nd’

[pic]

В диапазоне 100-700 оК

В диапазоне 290-630 оК

[pic]

Графики термограмм для веществ, с которыми проводились измерения

Таблица корреляций термограмм. Серым отмечены эталоны, заложенные в ПЗУ

прибора.

2 ?0 exp(Qa/Na*1/kT) ? k T (1+exp(-

(Ed-F)/kT))

nd’A(P, S0)

Рис.5. Алгоритм работы прибора

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5

МЕНЮ

Разработка анализатора газов на базе газового сенсора RS 286-620

ИНТЕРЕСНОЕ