【导读】跟着 绿水青山 环保理念的深切推进，情况质量监测已经成为国度基础举措措施设置装备摆设的主要环节，天下各地正于年夜范围部署空气及水质检测装备，用在追踪及阐发污染物的漫衍状态和浓度变化。于这些检测装备中，电化学传感器作为焦点检测部件，其机能好坏直接决议着整个监测体系的正确性及靠得住性。然而，电化学传感器的运用一直面对着旌旗灯号极为微弱、个别一致性差以和轻易遭到情况滋扰等技能瓶颈，被称为电子设计范畴最具挑战性的技能之一。ADI公司针对于这些痛点推出的高集成度电化学解决方案，为情况监测仪器提供了越发精准及不变的检测保障。国产化率显著提高，本土领军企业乐成进入全世界供给链前列，构建起从基础元件到体系集成的完备财产竞争力系统。

概述

跟着 绿水青山 环保理念的深切推进，情况质量监测已经成为国度基础举措措施设置装备摆设的主要环节，天下各地正于年夜范围部署空气及水质检测装备，用在追踪及阐发污染物的漫衍状态和浓度变化。于这些检测装备中，电化学传感器作为焦点检测部件，其机能好坏直接决议着整个监测体系的正确性及靠得住性。然而，电化学传感器的运用一直面对着旌旗灯号极为微弱、个别一致性差以和轻易遭到情况滋扰等技能瓶颈，被称为电子设计范畴最具挑战性的技能之一。ADI公司针对于这些痛点推出的高集成度电化学解决方案，为情况监测仪器提供了越发精准及不变的检测保障。

以电化学气体传感器为例，需要搭配偏置电压源、电位连结、电流转电压、滤波、模数转换等多个电路，再送入MCU中举行数据处置惩罚，再输出终极丈量成果（以下图所示）。一般空气质量监测仪器需要搭配很多个电化学传感器，那末将需要范围重大的电路。

图1 传统的电化学气体传感器运用电路

ADI集成电化学解决方案ADUCM355

今朝ADI推出的电化学解决方案，将以上功效全数集成于单芯片中，它就是ADUCM355。该芯片是一款Cortex-M3内核的MCU，集成为了进步前辈的电化学模仿前端电路。ADUCM355具有两套完备的电化学模仿前端电路及一套用在交流阻抗丈量的模仿前端电路，并搭配12位DAC与16位ADC、矫捷的开关矩阵、以和强盛的数字预处置惩罚功效。芯片内部模仿电路的参数可以直接经由过程编程配置，用在兼容各类特征的传感器。于气体探测运用中，它可以或许撑持两路电化学气体传感器，以下图所示：

图2 ADUCM355运用在电化学气体传感器

于水质检测运用中，用在丈量PH、电导率、ORP等指标的传感器也属在电化学传感器，本方案也一样合用。ADUCM355的交流阻抗丈量功效可以用在诊断电化学传感器的复阻抗，为寿命猜测与数据矫正提供依据，同时其阻抗丈量功效也能够延长运用在生物阻抗丈量产物中。

基在ADUCM355方案的模块级产物MCUM355

为了利便中小客户利用此方案快速搭建气体、水质监测产物，咱们骏龙科技公司开发了基在ADUCM355方案的模块级产物MCUM355。

图 3 MCUM355什物图和其接口资源

其技能参数以下：

MCUM355模块集成为了高机能模仿电路、温湿度传感器与处置惩罚器，其富厚的外围接口可以同时兼容气体探测、水质检测、阻抗谱绘制、以和血糖丈量等多种运用。产物采用邮票孔模块情势、直接输出串口数据，易在中小客户集成及利用。以下图所示，模块只需少少的外围电路，便可搭建成气体或者水质检测方案平台。

图4 (a) 利用MCUM355快速搭建的气体及水质检测平台

图4 (b) 利用MCUM355快速搭建的气体及水质检测平台

MCUM355模块撑持Master及Slave两种事情模式，于Master模式下，用户可自行对于模块举行编程开发。于Slave模式下，用户搭配自选MCU，经由过程串口交互指令配置模块参数，并直接读取传感器数据。以Slave模式举例，该模块具备如下三种典型应该用。

气体探测功效：

至多可接入两只电化学气体传感器，同时输出两组数据，由客户MCU经由过程串口指令配置模仿电路参数、并读取传感器数据，而且可以联合输出的模块自带温湿度数据举行终极成果的校订及标定。1路模仿电压通道可以接入MOS或者PID气体传感器。

水质检测功效：

可以毗连1只PH电极及1只电导率电极或者ORP电极，由客户MCU经由过程串口读取PH值及电导率值，并联合水温等参数举行校订及标定。1路模仿电压通道可以接入水温传感器等。

阻抗谱绘制功效：

对于被测方针施加差别频率的正弦波激励旌旗灯号，扫描计较复阻抗参数，由客户MCU经由过程串口读取频率点与对于应复阻抗成果，举行传感器寿命猜测、输出校订等。

MCUM355模块的测试成果

CO 气体传感器的测试成果：

选用传感器型号为Honeywell的4-CO-500。实验中将传感器放置于关闭气室内，通入配比好的各类尺度浓度气体，每一隔5分钟变换浓度，如蓝色线所示。步伐颠末标定处置惩罚后，输出成果如红色线所示，可以不雅察到于每一个浓度周期时间内，传感器履历相应时间后，终极丈量成果可以或许到达准确浓度值。

图5 CO气体探测的实验成果

水质pH值的测试成果：

选用pH电极型号为雷磁的E-201G型pH复合电极。实验中将pH电极重复于pH=四、pH=6.8六、pH=9.18的酸性、中性、碱性缓冲液间转移，转移中留意用中性缓冲液冲刷电极。成果注解，颠末标定后，模块输出的pH数据可以或许准确反应被测溶液的pH值。

图6 pH值丈量的实验成果

阻抗谱扫描的实验成果：

被测传感器是上述气体检测实验中的CO传感器。CO传感器利用高浓度气体情况于65℃高温情况下加快老化了24h、48h、72h。阻抗谱扫描频率规模是1k~200kHz，输出成果复阻抗曲线（以下图所示），可以不雅察到，跟着传感器老化水平加深，阻抗有较着的偏移趋向。传感器的老化会带来相应电流的降低，是以，假如咱们将传感器阻抗数据作为校订参照数据，可以有用赔偿传感器老化酿成的仪器丈量成果偏差。

图7 阻抗谱扫描的实验成果

总结

ADI的高机能电化学模仿前规矩案显著提高了电化学产物电路的集成度，使用交流阻抗谱猜测传感器寿命，为情况监测范畴提供了优质前沿的解决方案。上述的MCUM355电化学模块依托ADI的电化学方案ADUCM355，由咱们骏龙科技公司的研发团队完成开发。今朝有尺度型号，同时也撑持定制开发，让您勤俭体系开发时间、降低设计难度、勤俭开发成本。如果您对于此方案或者者模块感兴致，请与骏龙科技本地的服务处接洽，或者发送邮件至inquiry.cytech@macnica.com，骏龙科技公司愿意为您提供更具体的技能解答。

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