Un sistema integrado compacto de 16 canales con lectura de alto rango dinámico y gestión de calentadores para sensores de gas de óxido de metal semiconductor
Autores: Hammer, Christof; Warmer, Johannes; Maurer, Stephan; Kaul, Peter; Thoelen, Ronald; Jung, Norbert
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Un sistema integrado compacto de 16 canales con lectura de alto rango dinámico y gestión de calentadores para sensores de gas de óxido de metal semiconductor
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
óxido metálico semiconductores
Sensores de gas
Circuito de lectura
Variaciones resistivas
Rango dinámico
Sistema incrustado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La operación simultánea de múltiples sensores de gas de óxido metálico semiconductor (MOX) diferentes es exigente para el circuito de lectura. El desafío proviene de las intensidades de señal fuertemente variables de los diferentes tipos de sensores hacia el gas objetivo. Mientras que algunos sensores cambian su resistencia solo ligeramente, otros tipos pueden reaccionar con un cambio resistivo en un rango de varias décadas. Por lo tanto, un circuito de lectura adecuado debe ser capaz de capturar todas estas variaciones resistivas, lo que requiere que tenga un rango dinámico muy grande. Este trabajo presenta un sistema embebido compacto que proporciona una interfaz de entrada completa y de alto rango (lectura y gestión del calentador) para la operación del sensor MOX. El sistema es modular y consta de una placa principal central que admite hasta ocho módulos de sensores, cada uno capaz de soportar hasta dos sensores MOX, por lo tanto, admitiendo un máximo total de 16 sensores diferentes. Su amplio rango de entrada se logra utilizando el método de medición de resistencia a tiempo. El sistema está construido únicamente con componentes comerciales disponibles y probado en un rango que va desde 100 a 5 G (9,7 décadas) con un error de medición promedio del 0,27% y un error máximo del 2,11%. La gestión del calentador utiliza un circuito de potencia bien probado y admite múltiples modos de operación, lo que permite que el sistema se utilice en aplicaciones de medición altamente automatizadas. La parte experimental de este trabajo presenta los resultados de un escrutinio ejemplar de 16 sensores, que se realizó para evaluar el rendimiento del sistema.
Descripción
La operación simultánea de múltiples sensores de gas de óxido metálico semiconductor (MOX) diferentes es exigente para el circuito de lectura. El desafío proviene de las intensidades de señal fuertemente variables de los diferentes tipos de sensores hacia el gas objetivo. Mientras que algunos sensores cambian su resistencia solo ligeramente, otros tipos pueden reaccionar con un cambio resistivo en un rango de varias décadas. Por lo tanto, un circuito de lectura adecuado debe ser capaz de capturar todas estas variaciones resistivas, lo que requiere que tenga un rango dinámico muy grande. Este trabajo presenta un sistema embebido compacto que proporciona una interfaz de entrada completa y de alto rango (lectura y gestión del calentador) para la operación del sensor MOX. El sistema es modular y consta de una placa principal central que admite hasta ocho módulos de sensores, cada uno capaz de soportar hasta dos sensores MOX, por lo tanto, admitiendo un máximo total de 16 sensores diferentes. Su amplio rango de entrada se logra utilizando el método de medición de resistencia a tiempo. El sistema está construido únicamente con componentes comerciales disponibles y probado en un rango que va desde 100 a 5 G (9,7 décadas) con un error de medición promedio del 0,27% y un error máximo del 2,11%. La gestión del calentador utiliza un circuito de potencia bien probado y admite múltiples modos de operación, lo que permite que el sistema se utilice en aplicaciones de medición altamente automatizadas. La parte experimental de este trabajo presenta los resultados de un escrutinio ejemplar de 16 sensores, que se realizó para evaluar el rendimiento del sistema.