راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

[سوران آراسته]

سلام

ایا کسی از دوستان با سنسور TGS4161 کار کرده ؟

ممنون میشم کسانی که عملی باهاش کار کردن راهنمایی کنن.

[sahel2013]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

سلام

ایا کسی از دوستان با سنسور TGS4161 کار کرده ؟

ممنون میشم کسانی که عملی باهاش کار کردن راهنمایی کنن.

راستش منم به این مبحث علاقه دارم و چند بارم اینجا سوال کردم اما هیچ جوابی دریافت نکردم

و اما راجب کالیبره ش
بیسیار خوشبختانه گویا کالیبره ش اسونه ؟ چون با هوای پاک کالیبره میشه
مثلا هوای تمیز بیرون شهر که باید چیزی حدود 350 تا 400 ppm باشه و این کار خیلی راحت میکنه

و اینکه باید توسط اپ امپ خاصی راه اندازی بشه
و اینجاش از همه مبهم تره که مقدار خروجی رو چجور به واحد ppm تبدیل کنیم



و در 350 ppm که باید با هوا کالیبره بشه چیزی حدود 220 تا 500 میلی ولت میده

خب بنظرم دلیل استفاده اپ امپ باید تقویت خروجی باشه

چیزی حدود 7 برابر که مثلا به سقف 5 ولت برسه
البته فکر کنم روش های دیگه هم باشه اینو همینجوری برای تشزیح گفتم


در واقع کاری که باید انجام بشه اینه که این سیگنال ضعیف خروجی با رزولیشن خوبی مشخص بشه
تا بتونیم اختلاف بین هوای پاک و هوای مورد نظر پیدا بشه
بعد یه نمودار خطی یا در واقع یه تناسب
البته این در مرحله اول کار
فکر کنم باید توی یه فرمولی از مقدار رطوبت و دما ... قرار بگیره تا جواب درست تری بده
____________

[سوران آراسته]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

ممنون دوست عزیز

مباحثی رو که فرمودین تقریبا در دیتاشیت خونده بودم اما باید دیده باشین که جریان تولیدی این سنسور فوق العاده کم و در حد پیکوامپره و استفاده از اپ امپ خاصی مثل TLC271 به دلیل دارا بودم مقاومت ورودی تقریبا بی نهایته (در حد گیگا اهم) .

من به روش های مختلف و با ضرایب تقویت متفاوت سنسور رو تست کردم اما جواب خوبی اصلا نگرفتم.
یعنی تا یه بار ولتاژ میده ده بار خروجی صفر و رو به صفر داره.

ولی طبق گفته های شما باید در محیط پاک ما حداقل یک ولتاژ ثابت داشته باشیم که نیست.

البته ره اندازی این سنسور احساس می کنم یه جورایی دردسر خاصی داره و ما زیادی راحت گرفتیمیش چون خود شرکت Figaro برای راه اندازیش ظاهرا تراشه مخصوص داره.

http://eca.ir/sharing/uploads/13956350711.rar

[سوران آراسته]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

بعد از کلی کار بر روی این سنسور واقعا مسخره نکته ای رو دیدم که به دلیل قیمت زیادی که داره لازم به ذکر دیدم و باید بگم به هیچ عنوان از بازدم برای تست سنسور استفاده نکنید.

دوم اینکه متاسفانه من 4 تا دارم و هر کدوم در حالت عادی ولتاژ خروجیش یه مقدار که در نتیجه برای کالیبره کردن باید افست گیری کنید و ...

و در نهایت سنسور خیلی بد قلقی تشریف دارن.

موفق باشید

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام،

من چند سال پیش با این سنسور کار کردم، واقعا کار کردن باهاش سخته!

یک بورد تست ساختم و برخی از موارد رو باهاش تست کردم، چون بورد برای تست بود، یک سری امکانات اضافه هم داشت که در بورد نهایی مورد نیاز نبود.

متاسفانه چیز خیلی زیادی ازش به یاد ندارم، برنامه تست و شماتیک اصلی رو هم پیدا نکردم!
یک نقشه دارم که با دست کشیده شده، سعی میکنم با OrCad بکشم و براتون پ کنم.
خلاصه هر اطلاعاتی که بتونم در اختیارتون خواهم گذاشت و امیدوارم که مفید فایده قرار بگیره.

از اینکه شاید برخی مطالب تکراری باشه، قبلا از شما عذرخواهی میکنم :mrgreen:

ادمه دارد ....

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام،

و اما اولین اطلاعاتی که میشه در مورد این سنسور بدست آورد این فایله که در اصل همون Product Information سنسوره و توی اون اطلاعات کلی در مورد سنسور مثل ابعاد فیزیکی و مشخصات کلی و یه چیزایی مثل دلتا EMF پیدا میشه

http://s5.picofile.com/file/8123305592/4161.pdf.html

و مورد بعدی Technical Information سنسوره که به نظر من مهم ترین اطلاعات برای استفاده از این سنسور رو به ما میده، نکات فنی بسیار خوبی از طرز عملکرد سنسور در حالات مختلف با نمودار! مثلا به بند 5-2 و 6-2 یه نگاهی بندازید، معمولا تازه کارها به این موارد توجهی ندارن! و به همین جهت خیلی مشکل پیدا میکنند

http://s5.picofile.com/file/8123305718/4161Dtl.pdf.html

و بعدی، Technical Information ماژول تست سنسور به نام AM-4-416 هستش که از پروسسور مخصوص این سنسور استفاده میکنه! این فایل اطلاعات جالبی در مورد Warmup سنسور و طرز عملکرد این پرسسور مخصوص به ما میده

http://s5.picofile.com/file/8123305734/TGS4161_AM_4_4161.pdf.html

و در نهایت هم Technical Information پروسسور FIC03272 هستش که در خصوص یک سخت افزار مناسب و نحوه برنامه نویسی به ما ایده های خوبی خواهد داد

http://s5.picofile.com/file/8123305818/AN01.pdf.html

هنوز ادامه دارد، البته اگر فکر میکنید مفیده ..... :mrgreen:

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام،

خوب، بعد از اولین بررسی ها، نکته ای که نظر ما رو جلب میکنه خروجی لگاریتمی این سنسوره که در نمودار تصویر شماره ۴ از فایل Technical Information سنسور مشاهده میشه! حالا باید چیکار کرد؟! :mrgreen:

پس باید خروجی سنسور رو خطی کنیم! برای این کار یه سری میزنیم به ریاضی اول دبیرستان :biggrin:

و اقدام بعدی هم جبران حرارتی هستش که با نصب یک سنسور دما مثل LM35 در کنار TGS4161 و با توجه به جدول زیر قابل حله ...

هنوز ادامه داره .... :mrgreen:

[سوران آراسته]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

سلام استاد نوربخش

خدا ازت راضی باشه واقعا ممنونم. لطعا ادامه بدین تا من یه برد درست و حسابی به کمک شما براش طراحی کنم خدایی خیلی رو اعصابه.

بازم بخاطر کمکاتون ممنونم...

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام،

قبل از ادامه بحث، نقشه بورد تست ( بدون قسمت تقویت کننده سنسور ) رو که تازه کشیدمش براتون پ میکنم! همونطور که قبلا هم اشاره شد، چونکه این بورد یک بورد تست بوده، دارای امکانات اضافه ای است که ممکنه در بورد نهایی مورد استفاده نداشته باشند.

در مورخ 93/05/06 به روز شد

http://s5.picofile.com/file/8132306792/TGS4161_board.pdf.html

در ادامه، مهم ترین نکته درک مفهوم دلتا EMF هستش، همونطور که میدونید، EMF مقدار ولتاژ خروجی سنسور بوده و دلتا EMF هم تفاضل بین EMF در 350ppm تا EMF در اندازه گیری فعلی است ( رجوع شود به بخش 7-1 از TGS4161 Technical Information )

مقدار EMF@350ppm عددی است بین حداقل 220mV تا حداکثر 490mV ( با توجه به خصوصیات فیزیکی سنسور مورد استفاده و شرایط دمایی و غیره .... ) و مقدار EMF∆ هم عددی است بین حداقل 0 تا حداکثر 92.9 میلی ولت ( از 350ppm تا 10000ppm )

برای رسیدن به رزولوشن بالا در اندازه گیری، حذف مقدار EMF@350ppm از عدد خوانده شده از سنسور و تقویت EMF∆ به تنهایی با ضریبی حدود 5 ضروری است.

با توجه به تغییرات ناچیز EMF∆ در سنسور، در مدار تقویت کننده اولیه سنسور ( که بزودی شماتیک آن رسم و ارائه خواهد شد! ) لازم است که برای پیش تقویت از OpAmp ی استفاده شود که دارای مقاومت ورودی بالایی باشد و یا به عبارتی، بنا به توصیه اکید شرکت سازنده، جریان Ibias کمتر از یک پیکو آمپر داشته باشد ( OpAmp پیشنهادی سازنده سنسور هم TLC271 است ) گین پیش تقویت کننده هم 5 پیشنهاد میشود!

پس از پیش تقویت، بایسته است که مقدار EMF@350ppm توسط یک تقویت کننده تفاضلی از مقدار بدست آمده کسر و باقیمانده در 5 ضرب شود.

حالا مقدار EMF∆ در رنج صفر تا حداکثر 2.5V جهت اندازه گیری و نمایش توسط میکرو آماده است!
در اینصورت، با رزولوشن ده بیتی ADC میتوان غلظت گاز CO2 را با دقت تقریبی 10ppm اندازه گیری نمود!

پی نوشت : .....

ادامه دارد .... :mrgreen:

[sahel2013]

پاسخ : پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام،

با سلام و تشکر فراوان از اقای نور بخش عزیز
اگه امکانش هست نقشه این تقویت کننده ها رو لطف کنید
خیلی ممنون میشم
و یه سوال : چون مقدار EMF@350ppm در سنسور ها و شرایط دمایی متفاوت باید چیکار کرد در طراحی همون تقویت کننده تفاضلی ؟
چون ما که نمیدونیم چه مقداری داره هر سنسور و حتی شرایط دمایی ؟
پس باید اول سنسور در محل تست کرد که چه مقداری EMF@350ppm داره و بنا به اون سخت افزار طراحی کرد
!!!
و گویا طی زمان باز تغییر میکنه و باید بگونه ای باشه که بشه کالیبره بشه
ممنون

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام،

اگه امکانش هست نقشه این تقویت کننده ها رو لطف کنید

چشم برادر، باید با OrCad بکشمش، دستی هستش ....

و یه سوال : چون مقدار EMF@350ppm در سنسور ها و شرایط دمایی متفاوت باید چیکار کرد در طراحی همون تقویت کننده تفاضلی ؟

این که EMF@350ppm در سنسورهای مختلف با هم فرق میکنه و یا اینکه در یک سنسور هم در دماهای مختلف و یا به مرور زمان متفاوت خواهد بود، کاملا صحیح است، ولی این کاری به طراحی پیش تقویت کننده و تقویت کننده تفاضلی نداره. نقشه اش رو که دادم متوجه موضوع میشید چرا ...

اگر به پست قبلی یه نگاهی بندازی، اون موج سبز رنگ همون EMF∆ هستش که با دامنه 100mV ، پنج برابر شده و به مقدار حداکثریه EMF@350ppm با دامنه 500mV که اونم پنج برابر شده، آفست گرفته ( این کار رو پیش تقویت کننده TLC271 انجام میده ) و اگر دقت کنی، به ورودی منفی تقویت کننده تفاضلی هم حداکثر مقدار آفست خروجی TLC271 داده شده ( این مقدار باید توسط میکرو اعمال بشه و متغیره ) اون موج زرد رنگ هم همون EMF∆ هستش که آفستش گرفته شده و باز در پنج ضرب شده و باید داده بشه به ورودی ADC میکرو جهت نمایش و اقدامات لازم!
حالا اگر خروجی تقویت کننده تفاضلی نا متعارف بشه ( لچ پ و یا صفر نسبت به تغییرات ) میکرو باید خطا بده و درخواست کشف مجدد EMF@350ppm رو بکنه ....

یک سری نکات مهم هم در مورد پیدا کردن و ثبت EMF@350ppm در ابتدای کار و به صورت دوره ای وجود داره و نکاتی هم در مورد Warmup هست که در ادامه در موردشون صحبت خواهیم کرد.

من خیلی وقته که با این سنسور کار نکردم و الان مثل ایکیوسان نشستم و دارم به خودم فشار میارم تا یه چیزایی یادم بیاد!!! :mrgreen:

نکته دیگه هم اینه که نمیدونم شماها تا کجا پیش رفتید، این مطالب بدرد بخوره یا که نه ؟!

[sahel2013]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

خیلی خوب شیوا توضیح میدید اقای نوربخش عزیز
اگر هم ابهام ایجاد میشه در ذهن من اشکال از اطلاعات من
متوجه شدم تقریبا
با توضیحات کامل شما خیلی چیز ها یاد گرفتم
ایا اون ولتاز 2.5 پایه منفی اپ امپ میشه با ولوم کنترل کرد دیگه ؟
و راجب این جبران دمایی کمی بیشتر بگید ممنون میشم


واقعا دست شما درد نکنه ( دردتون بجون ایکیوسان بیوفته ایشالا به حق پنج تن )
من سنسور تهیه نکردم ولی اگه عمری بود بعد ها تهیه میکنم
با تشکر

[aivhl]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

با سلام،

و این هم مدار تقویت کننده :

در مورخ 93/05/06 به روز شد

http://s5.picofile.com/file/8132306792/TGS4161_board.pdf.html

برای تنظیم گین تقویت کننده ها، باید با استفاده از دو عدد پتانسیومتر به شکل زیر خروجی سنسور TGS4161 رو شبیه سازی کنید

و اما برای جبران حرارتی هم باید شیب نمودار مربوطه رو اندازه گیری کرده و فرمول خطش رو بدست بیارید که تقریبا میشه این :
که در اون Y مقدار EMF@350ppm و X هم دما هستش ...

Y = 0.7X +b

حالا شما باید مقدار b رو برای سنسور خودتون بدست بیارید! برای این کار باید مقدار EMF@350ppm سنسور خودتون رو در یک شرایط دمایی و رطوبتی متعادل بدست بیارید و سپس با قراردادن مقادیر Y و X در فرمول فوق، مقدار b سنسور شما بدست میاد. حالا میتونید Lookup table مربوطه رو برای منفی 20 تا مثبت 50 درجه محاسبه و ذخیره کنید و یا اینکه از فرمول بطور مستقیم استفاده نمائید .....

و اما چند نکته مهم در استفاده از این سنسور ( و البته سنسورهای مشابه ) وجود داره!
اول اینکه اگر هیتر سنسور شما برای مدت بیش از یک ماه هست که روشن نشده، زمان Warmup سنسور از 12 تا 24 ساعت خواهد بود. و دوم اینکه اگر هیتر سنسور شما بیش از 3 ساعته که روشن نشده، زمان Warmup از حداقل 15 دقیقه تا 2 ساعت خواهد بود. و دیگر اینکه، اگر سنسور شما بیش از 10 دقیقه در یک محیط ثابت قرار بگیره، مدت زمان عکس العمل آن به تغییرات بعدی 1.5 تا 2.5 دقیقه خواهد بود و ...... ( رجوع شود به TGS4161 Technical Information )

[آقای دکتر]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

سلام
جهت سهولت در خواندن و خلاصه شدن مطالب تاپیک؛ ؛ موارد اضافی پاک و ویرایش شده و در نهایت؛ نتیجه کار همراه با جزئیات ارائه میگیرد

[آقای دکتر]

پاسخ : راه اندازای سنسور TGS4161 و کالیبره کردن آن

ویرایش شد