[发明专利]本安型电化学传感器组件及传感器控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学气体传感器领域，尤其涉及一种本安型电化学传感器组件及传感器控制方法。 

背景技术

电化学气体传感器利用电解池原理,将空气中某种(可氧化或还原的)化学气体的浓度转化为电信号,常用于测量一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的浓度,测量范围从ppm数量级至百分比数量级,响应时间在几十秒之内,寿命一至两年。 

目前市面上的7系列电化学传感器品种繁多，它们的额定输出电流范围较广在0.25uA～300uA，输出极性亦有正有负，偏置电压在-400mV到+400mV的范围，各不相同。由以上的现状造成成品品种多样化，适配性较差，生产管理不方便，亦不方便大批量的生产备货。 

同时由于工业环境的特殊要求，要求传感器组件均要符合本安要求，本安传感器组件的生产流程大致为：装配-调试-老化-安装外壳-环氧灌封。一次性的环氧灌封后传感器组件硬件就无法调整。生产时无法预见客户的要求，造成大批量生产时，不仅造成品种繁多不好管理、操作繁琐，而且产生大量的资金积压及物资浪费。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适配性强，结构简单，调整灵活的本安型电化学传感器组件及传感器控制方法。 

为解决上述问题，本发明的一种本安型电化学传感器组件，包括外壳以及通过填充物封装在外壳内的信号处理板；在信号处理板的左、右两端分别 设置有第一弹性灌封料和第二弹性灌封料，对外连接线穿过第一弹性灌封料用于连接主控制器与信号处理板；所述第二弹性灌封料的右端设置有传感器接口板，传感器接口板通过穿过第二弹性灌封料的导线与信号处理板相连接；在所述传感器接口板的右侧安装有可更换的探头，探头外设置有与外壳相连的传感器端盖。 

所述端盖与探头之间设置有海绵垫圈。 

所述端盖与外壳连接处设置有用于密封的O型圈。 

所述外壳的左端设置有螺纹隔爆面。 

所述传感器接口板上设置有传感器连接座，该传感器接口板包括与传感器出脚尺寸相匹配的孔座。 

所述传感器接口板上还设置有可选择衰减器。 

所述本安型电化学传感器组件，其信号处理板上的电路部分包括： 

运算放大器，通过第一数字电位器与单片机相连，该运算放大器与第一数字电位器在单片机的控制下用作可变增益放大器，以配合传感器的信号输出范围； 

基准电压模块，与运算放大器、可选择衰减器相连，以保证运算放大器在无信号输入时，输出为基准电压，以配合传感器的输出信号极性； 

恒电位电路模块，分别与传感器连接座以及第二数字电位器相连，提供传感器的工作支持，并通过单片机控制第二数字电位器输入偏置电压，提供传感器所需要的偏置； 

RS485接口，与单片机相连，在单片机的控制下提供485通讯通道与外部系统主控制器相连； 

A/D转换器，连接于运算放大器以及单片机之间，在单片机的控制下完成信号测量； 

单片机，用于控制数字电位器调整运算放大器的增益与传感器的偏置电压；控制A/D转换器以一定的时间间隔，对传感器信号进行采样，对采样得到的数据进行处理，并传送给RS485接口。 

所述本安型电化学传感器组件还包括温度传感器，该温度传感器与所述单片机相连。 

一种本安型电化学传感器组件控制方法，包括以下步骤： 

1）系统初始化； 

2）判断是否有通讯指令，如果是，进入步骤3，如果否，进入步骤9； 

3）按MODBUS协议进行解码分析； 

4）判断指令是否为查询指令，如果是，进入步骤5，如果否，则进入步骤6； 

5）采样有效数据并返回，并进入步骤11）； 

6）判断指令是否为传感器组件参数配置指令，如果是，进入步骤7），如果否，进入步骤9）； 

7）根据指令完成传感器组件参数配置； 

8）将当前参数存储至EEPROM，并进入步骤11）； 

9）间隔时间t采样传感器的实时数据； 

10）数据分析处理； 

11）判断系统是否出错，如果是，进入步骤12），如果否，进入步骤2）； 

12）系统出错自恢复处理，并进入步骤2）。 

所述步骤4）之前还包括： 

31）判断指令是否为有效指令，如果是，进入步骤4），如果否，进入步骤9）。