二氧化碳传感器TGS4160的原理及应用
摘要：TGS4160是FIGARO（弗加逻）公司生产的一种固态电化学型二氧化碳（CO2）传感器，该器件除具有体积小、寿命长、选择性和稳定性好等特性外，同时还具有耐高湿和耐低温等特点。因而可广泛用于自动通风换气系统或CO2气体的长期监测等应用场合。文中叙述了该传感器的内部结构和工作原理，给出了一个用TGS4160设计的专用模块的基本应用电路原理图。关键词：TGS4160；单片机；传感器；二氧化碳
１ 概述
ＴＧＳ４１６０二氧化碳传感器是ＦＩＧＡＲＯ（弗加罗）公司生产的固态电化学型气体敏感元件。这种二氧化碳传感器除具有体积小、寿命长、选择性和稳定性好等特点外，同时还具有耐高湿低温的特性?可广泛用于自动通风换气系统或是ＣＯ２气体的长期监测等应用场合。但是，由于ＴＧＳ４１６０的预热时间较长（一般为２小时），所以，该器件比较适合于在室温下长时间通电连续工作。此外，为了方便客户使用，ＦＩ-ＧＡＲＯ公司还专门设计了带温度补偿的传感器处理模块ＡＭ－４。该模块采用微处理器进行控制，ＣＯ２气体浓度的输出信号电平为０．０～３．０Ｖ，相当于０～３０００ｐｐｍ的浓度，并有中继转接控制口，可输出高、低两种门限信号以供外接控制使用。ＴＧＳ４１６０传感器的主要技术参数如下：
●测量范围：０～５０００ｐｐｍ；
●使用寿命：２０００天；
●加热器电压：５．０±０．２ＶＤＣ；
●加热器电流：２５０ｍＡ；
●加热器功耗：１．２５Ｗ；
●内部热敏电阻（补偿用）：１００ｋΩ±５％；
●使用温度：－１０～＋５０℃?
●使用湿度?５～９５％ＲＨ；
●产品尺寸：最大外径Φ２４ｍｍ，高２４ｍｍ，引脚长５．８ｍｍ。
２ 内部结构
ＴＧＳ４１６０二氧化碳传感器是一种内含热敏电阻的混合式ＣＯ２敏感元件。该元件在两个电极之间充有阳离子固体电解质。它的阴极由锂碳酸盐和镀金材料制成，而阳极只是镀金材料。该敏感元件的基衬是用对苯二酯聚乙烯和玻璃纤维加固，然后采用不锈钢网做圆柱型封装。元件的内层采用１００目双层不锈钢网套在镀镍铜环上，并用高强度树脂粘合剂与基衬固定在一起。其外层顶盖上又罩上了一层６０目的不锈钢网。为了达到降低干扰气体影响的目的，ＴＧＳ４１６０在内外两层不锈钢网之间还填充有吸附材料（沸石）。传感器的６个引脚通过０．１ｍｍ的箔导线与内部相连。其等效的内部结构见图１所示。图中，阳极与传感器的第３脚Ｓ（＋）相连，阴极与传感器的第４脚Ｓ（－）相连，Ｐｔ加热器与传感器的第１，６脚相连，内部热敏电阻与传感器的第２，５脚相连。内部热敏电阻的作用是通过该电阻探测环境温度，以便对该传感器进行温度补偿，从而使校正后的测量值更加准确。
３ 工作原理
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