Mạch điều khiển cảm biến khí CO [11, AAN 105-03], gồm 3 phần: phần điều khiển cực đối (IC2), phần biến đổi dòng thành áp (IC1) và FET nối tắt 2 cực WE và RE (Q1) (hình 3.7).
- Mạch điều khiển cực đối: IC2 có tác dụng cấp dòng cho cực đối để cân bằng dòng điện yêu cầu bởi cực làm việc. Lối vào đảo của IC2 được nối vào cực tham chiếu
Hình 3.4. Đáp ứng của cảm biến theo các bƣớc nhảy từ 0 đến 2% CO
của cảm biến và không được tiêu thụ dòng điện đáng kể từ điện cực tham chiếu, vì vậy cần chọn bộ OA có dòng vào bias dưới 5nA. Khi mạch bắt đầu hoạt động, Q1 ở trạng thái trở kháng cao và IC2 duy trì cực điện thế trên WE tương đương với RE, nếu điện áp offset của IC2 lớn sẽ làm cho điện thế trên WE và RE bị dịch, trong khi đó cảm biến có điện dung khá lớn sẽ phát sinh một dòng điện đáng kể khi điện áp bị dịch. Vì vậy cần lựa chọn IC2 có thế offset nhỏ (dưới 0.1mV).
- Mạch đo dòng tại cực WE: IC1 có tác dụng tạo ra điện áp tỷ lệ với dòng điện ở cực WE. Tụ C3 để giảm nhiễu tần số cao.
Điện áp tạo ra từ IC1 sẽ được đưa vào bộ ADC của vi điều khiển MSP430F2013 để chuyển đổi thành tín hiệu số và truyền đi (hình 3.8)
- FET nối tắt: để cảm biến hoạt động ổn định thì điện thế trên 2 cực WE và RE phải bằng nhau, và thời gian để điện thế trên hai cực này bằng nhau phải mất đến vài giờ. Vì vậy để cảm biến có thể hoạt động ngay sau khi mạch được cấp nguồn thì trước đó điện áp trên WE và RE phải bằng nhau. Do đó FET Q1 dùng để nối tắt WE và RE khi mạch bị ngắt nguồn. Khi mạch được cấp nguồn trở lại thì Q1 sẽ cấm và không còn tác dụng trong mạch.
3.3. Chuẩn hóa đầu đo khí CO:
Khi chế tạo đầu đo khí, ta không thể tạo ra đầu đo có thể hoạt động chính xác ngay lần đầu. Bởi vì, trên thực tế cùng một loại cảm biến nhưng khi sản xuất ra thì các thông số kỹ thuật của chúng không thể giống nhau (về lý thuyết là giống nhau). Mặt khác, theo nhà cung cấp thì khoảng quy đổi giữa dòng điện và nồng độ khí hấp thụ cũng rất rộng (ví dụ senser CO-AF từ 55nA đến 90nA tương ứng với 1ppm). Chính vì vậy, khi chế tạo và lập trình cho đầu đo sẽ không xác định được giá trị quy đổi chính xác của cảm biến là bao nhiêu.
Để đầu đo có thể hoạt động đo các thông số môi trường một cách chính xác, ta phải có khí chuẩn với nồng độ biết trước để thực hiện việc chuẩn hóa đầu đo.
Trong chương 2 đã trình bày quá trình chế tạo các nồng độ khí khác nhau phục vụ cho việc chuẩn hóa đầu đo. Phần này sẽ trình bày việc chuẩn hóa đầu đo khí CO từ một số nồng độ khí đã pha chế ở phần trên.