(6)工作温度范围为-40~+85摄氏度。 (7)低功耗,约15mW。 2.内部结构
ADC0809由4部分逻辑结构构成,如图3.3所示。
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此,ADC0809可处理8路模拟量输入,且有三态输出能力,既可与各种微处理器相连,也可单独工作。输入输出与TTL兼容。
3.外部特性(引脚功能)
ADC0809芯片有28条引脚,采用双列直插式封装,如图3.3所示。下面说明各引脚功能。
IN0~IN7:8路模拟量输入端。 2-1~2-8:8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路。 ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效。 START: A/D转换启动信号,输入,高电平有效。
EOC: A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。
OE:数据输出允许信号,输入,高电平有效。当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。
CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 REF(+)、REF(-):基准电压。
Vcc:电源,单~+5V。 GND:地。
4. ADC0809的工作原理
ADC0809的工作过程是:首先输入3位地址,并使ALE1,将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换,之后EOC输出信号变低,指示转换正在进行。直到A/D转换完成,EOC变为高电平,指示A/D转换结束,结果数据已存入锁存器,这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时,输出三态门打开,转换结果的数字量输出到数据总线上。
图3.3 ADC0809系统内部结构框图和外部引脚图 3.4酒精传感器模块 3.4.1传感器性能分析
TGS822气体传感器的敏感材料是金属氧化物,最具代表性的是SnO2。金属氧化物晶体如SnO2在空气中被加热到一定高的温度时,氧被吸附在的带一个负电荷的晶体表面。然后,晶体表面的供与电子被转移到吸附的氧上,结果在一个空间电荷层留下正电荷。这样,表面势能形成一个势垒,从而阻碍电子流动。
在传感器的内部,电流流过SnO2微晶的结合部位(晶粒边界)。在晶粒边界,吸附的氧形成一个势垒阻止载流子自由移动,传感器的电阻即缘于这种势垒。还原性气体出现时,带有负电荷的氧的表面浓度降低,导致晶粒边界的势垒降低。降低了的势垒使传感器的阻值减小了。传感器阻值和还原性气体浓度之间的关系可由下面的一定范围气体浓度方程表示:RsA[C]-α
这里:Rs传感器电阻 A常数 [C]气体浓度 αRs曲线的斜率
费加罗气体传感器的气敏素子,使用在清洁空气中电导率低的SnO2。当存在检知对象气体时,传感器的电导率随空气中气体浓度增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化,转换为与该气体浓度相对应的输出信号。TGS822 传感器对酒精、有机溶剂灵敏度高,在酒精检测器等方面得到广泛使用。相同特性的 TGS823,采用了陶瓷底座,可以在200℃的高温气氛中使用。
表3.3.1 TGS822性能参数一览表 型号
素子类型 TGS822 8系列 标准封装
对象气体 塑料、SUS双重金属网 酒精、有机溶剂 检测范围 50?5000ppm 标准回路 条件
标准试验条件下的电学特性 回路电压 VC 24V 负载电压 加热器电压 RH 可变
RL
加热器电压 VH 5.0+0.2V DC/AC
Ps≤15mw
Ps≤15mw
38+3.0室温
加热器功率 传感器电阻
PH 660+50mw VH5.0V RS 300ppm乙醇中 1-10k
RsEtOH:300ppm
灵敏度(Rs的变化率) 0.4+0.1 RsEtOH:50ppm 标准试验
条件 试验气体条件 回路条件 20+2℃, 65+5%RH VC10.0+0.1V DC/AC VH5.0+0.05V DC/AC 预热条件 七天以上
下图3.3.1中纵坐标也以传感器电阻比(Rs/Ro)表示,这里的Rs,Ro 定义如下:
Rs含300ppm 乙醇、各种温/湿度下的电阻值 Ro含300ppm 乙醇、20℃65%R.H.下的电阻值 图3.3.1不同浓度气体对应的阻值
3.3.2呼出酒精气体浓度与血液酒精浓度关系 表3.3.2 血液与呼气酒精含量换算一览表 序 号 呼出气体中酒精 浓度mg/L
呼出气体中酒精
浓度10ˉ6 血液中酒精
浓度mg/100mL
1 0.0227 11.85 5 2 0.0454 23.69 10 3 0.0681 35.53 15 4 0.0909 47.43 20 5 0.1136 6 0.1363 7 0.1591 8 0.1818 9 0.2045 10 0.2272 11 0.2500 12 0.2727 13 0.2954 14 0.3181 15 0.3409 16 0.3636 17 0.3863 18 0.4091 19 0.4318 20 0.4515 21 0.6618 59.28 25 71.13 30 83.02 35 94.86 40 106.71 45 118.56 50 130.45 55 141.26 60 154.15 65 166.00 70 177.89 75 189.72 80 201.15 85 213.43 90 225.33 95 237.12 100 355.68 150