[发明专利]一种电阻型气体传感器柔性电路及气体浓度计算方法

权利要求书

1.一种电阻型气体传感器柔性电路，其特征在于，包括温湿度信息采集模块(11)、DSP信号处理电路(12)和传感器信号调理电路(13)；

温湿度信息采集模块(11)为数字式温湿度传感器，用于采集所处环境的温度和湿度信息；

DSP信号处理电路(12)为DSP芯片U5，温湿度信息采集模块(11)通过串行外设接口将采集信息传输至DSP芯片U5；

传感器信号调理电路(13)包括传感器信号变换电路(131)、一级RC低通滤波电路(132)、同相比例放大电路(133)和模数采集转换电路(134)；

传感器信号变换电路(131)包括电阻R2、电阻R3、气体传感器模块U2和参考电阻切换电路；电阻R2的一端和电阻R3的一端相连，电阻R2的另一端与电压V1相连，电阻R3的另一端与电源地GND相连；参考电阻切换电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和模拟开关芯片U4；电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8的一端分别与模拟开关芯片U4的引脚S1、引脚S2、引脚S3和引脚S4相连，另一端均与电压V1相连；模拟开关芯片U4的通道控制引脚A0和通道控制引脚A1分别与DSP芯片U5的引脚IO2和引脚IO3相连；气体传感器模块U2的接口INA连接模拟开关芯片U4的引脚D，接口INB连接电源地GND；

一级RC低通滤波电路(132)由电阻R1和电容C1组成；电阻R1的一端连接电阻R2和电阻R3的中间，另一端连接电容C1的一端，电容C1的另一端与电源地GND相连；

同相比例放大电路(133)包括电阻R4、电阻R9和运算放大器U1；运算放大器U1的正向输入端连接电阻R1和电容C1的中间，反向输入端通过电阻R9与电源地GND相连；运算放大器U1的反向输入端和输出端之间并联有电阻R4；

模数采集转换电路(134)为A/D转换芯片U3，A/D转换芯片U3的正参考电压输入引脚vref+连接电压V1，负参考电压输入引脚vref-连接模拟开关芯片U4的引脚D；模拟电压输入引脚AIN连接运算放大器U1的输出端；数字量输出引脚Dout与DSP芯片U5的引脚IO1相连；

气体传感器模块U2包括偏置电压控制电路(1311)、信号选通电路(1312)、传感器阵列响应信号变换电路(1313)和响应传感器位号计算电路(1314)；

偏置电压控制电路(1311)为单通道模拟开关芯片SW1，单通道模拟开关芯片SW1的引脚S连接偏置电压V2，使能端EN1连接DSP芯片U5的引脚IO0；

信号选通电路(1312)为模拟开关芯片U6，引脚D作为气体传感器模块U2的接口INA，使能端EN2与DSP芯片U5的引脚IO4连接，通道控制引脚A(count)连接DSP芯片U5的引脚IO(5+count)，0≤count≤COUNT，其中COUNT由传感器阵列的大小决定，需满足：，表示向上取整；

传感器阵列响应信号变换电路(1313)由个阵列单元构成，每个阵列单元包括电阻型气体传感器U（m，n）、匹配电阻R（m，n）、双通道模拟开关芯片SW（m，n）、电压比较器A1- U（m，n，1）和电压比较器A2- U（m，n，2），1≤m≤M，1≤n≤N；匹配电阻R（m，n）的一端分别与单通道模拟开关芯片SW1的引脚D和双通道模拟开关芯片SW（m，n）的使能端EN连接，另一端分别与双通道模拟开关芯片SW（m，n）的引脚S1和引脚S2连接；双通道模拟开关芯片SW（m，n）的引脚D1分别与电压比较器A1- U（m，n，1）和电压比较器A2- U（m，n，2）的正向电压输入端相连，引脚D2分别与电阻型气体传感器U（m，n）的一端和模拟开关芯片U6的引脚SY连接，；电阻型气体传感器U（m，n）的另一端作为气体传感器模块U2的接口INB，连接电源地GND；电压比较器A1- U（m，n，1）和电压比较器A2- U（m，n，2）的反向电压输入端连接电源V3；

响应传感器位号计算电路(1314)包括M+N个或门，电压比较器A1- U（m，n，1）的输出端与第m个或门的输入端相连，电压比较器A2- U（m，n，2）的输出端与第（M+n）个或门的输入端相连，第m个或门的输出端Hm与DSP芯片U5的引脚IO(5+COUNT+m)相连，第（M+n）个或门的输出端Ln与DSP芯片U5的引脚IO(5+COUNT+M+n)相连。

2.根据权利要求1所述的电阻型气体传感器柔性电路，其特征在于，电路基底为聚酰亚胺材料的柔性电路板。