气体感测器

摘要

本发明提供一种气体感测器，包括一第一感测元件、一第二感测元件及一电压增强电路。第一感测元件耦接于一第一电压与一第一节点之间，其中第一感测元件的阻抗值正比于气体浓度。第二感测元件耦接于一第二电压与第一节点之间，其中第一感测元件的阻抗值反比于气体浓度。电压增强电路耦接第一节点以接收第一节点提供的一节点电压，并且对应地提供一气体感测电压。本申请技术方案通过串接的正负电阻的第一感测元件及第二感测元件，依据气体浓度推挽第一节点的节点电压，因此可相对于气体浓度加大节点电压的变化幅度，也即可提高气体浓度的感测灵敏度。

权利要求

1.一种气体感测器，其特征在于，包括：

第一感测元件，耦接于第一电压与第一节点之间，其中所述第一感测元件的阻抗值正比于气体浓度；

第二感测元件，耦接于第二电压与所述第一节点之间，其中所述第二感测元件的阻抗值反比于气体浓度，其中所述第一节点的节点电压依据所述第一感测元件及所述第二感测元件随所述气体浓度变化的阻抗值而被推挽；以及电压增强电路，耦接所述第一节点以接收所述第一节点提供的所述节点电压，并且对应地提供气体感测电压。

2.根据权利要求1所述的气体感测器，其特征在于，所述电压增强电路包括：电压放大器，所述电压放大器的输入端耦接所述第一节点以接收所述节点电压，并且所述电压放大器的输出端提供所述气体感测电压。

3.根据权利要求1所述的气体感测器，其特征在于，所述电压增强电路包括：差动放大器，所述差动放大器的正输入端耦接所述第一节点以接收所述节点电压，所述差动放大器的负输入端接收参考电压，并且所述差动放大器的输出端提供所述气体感测电压。

4.根据权利要求3所述的气体感测器，其特征在于，所述电压增强电路还包括：超级二极管，所述超级二极管的输入端耦接所述第一节点以接收所述节点电压；以及电容，耦接于所述超级二极管的输出端与接地电压之间，以提供所述参考电压。

5.根据权利要求4所述的气体感测器，其特征在于，所述电压增强电路还包括电压随耦器，所述电压随耦器的输入端耦接所述电容以接收所述参考电压，所述电压随耦器的输出端耦接所述差动放大器的负输入端。

6.根据权利要求1所述的气体感测器，其特征在于，所述第一电压大于所述第二电压。

7.根据权利要求1所述的气体感测器，其特征在于，所述第二电压大于所述第一电压。

说明书

气体感测器

技术领域

[0001] 本发明是有关于一种感测器，且特别是有关于一种气体感测器。

背景技术

[0002] 化工产业的兴起以及内燃机(即马达)的大量使用，造成日益严重的环境污染，其中空气污染的迫害对人类日常生活影响最为直接。因此，在空气污染源逐渐增加的现在，通过气体感测器随时随地检测环境的异常状态已是一种趋势。因此，如何提高气体感测器的准确度则成为一个重要的课题。

发明内容

[0003] 本发明提供一种气体感测器，可提高气体浓度的感测灵敏度。

[0004] 本发明的气体感测器，包括一第一感测元件、一第二感测元件及一电压增强电路。第一感测元件耦接于一第一电压与一第一节点之间，其中第一感测元件的阻抗值正比于气体浓度。第二感测元件耦接于一第二电压与第一节点之间，其中第二感测元件的阻抗值反比于气体浓度。电压增强电路耦接第一节点以接收第一节点提供的一节点电压，并且对应地提供一气体感测电压。

[0005] 基于上述，本发明实施例的气体感测器，其通过串接的正负电阻的第一感测元件及第二感测元件，依据气体浓度推挽第一节点的节点电压，因此可相对于气体浓度加大节点电压的变化幅度，也即可提高气体浓度的感测灵敏度。

[0006] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

[0007] 图1为依据本发明一实施例的气体感测器的电路示意图；

[0008] 图2为依据本发明另一实施例的气体感测器的电路示意图；

[0009] 图3为依据本发明又一实施例的气体感测器的电路示意图。

[0010] 附图标记说明：

[0011] 100、200、300：气体感测器；

[0012] 110：第一感测元件；

[0013] 120：第二感测元件；

[0014] 130、230、330：电压增强电路；

[0015] C1：电容；

[0016] DAMP1：差动放大器；

[0017] DX1：超级二极管；

[0018] GND：接地电压；

[0019] N1：第一节点；

[0020] V1：第一电压；

[0021] V2：第二电压；

[0022] VAMP1：电压放大器；

[0023] VF1：电压随耦器；

[0024] VGS：气体感测电压；

[0025] Vn：节点电压；

[0026] VR：参考电压。

具体实施方式

[0027] 图1为依据本发明一实施例的气体感测器的电路示意图。请参照图1，在本实施例中，气体感测器100包括第一感测元件110、第二感测元件120及电压增强电路130。第一感测元件110耦接于第一电压V1与第一节点N1之间，其中第一感测元件110的阻抗值正比于空气中待测气体的气体浓度。也即，待测气体的气体浓度越低，第一感测元件110的阻抗值越低；待测气体的气体浓度越高，第一感测元件110的阻抗值越高，其中待测气体可通过气体分离系统加以过滤，或者第一感测元件110选用特定材料，此可依据本领域知识者而定，本发明实施例不以此为限。

[0028] 第二感测元件120耦接于第二电压V2与第一节点N1之间，其中第二感测元件120的阻抗值反比于空气中待测气体的气体浓度。也即，待测气体的气体浓度越低，第二感测元件110的阻抗值越高，待测气体的气体浓度越高，第二感测元件110的阻抗值越低。

[0029] 电压增强电路130耦接第一节点N1以接收第一节点N1提供的节点电压Vn，并且对应地提供气体感测电压VGS，其中气体感测电压VGS相关于节点电压Vn。例如，气体感测电压VGS等于节点电压Vn，气体感测电压VGS等于X倍的节点电压Vn，气体感测电压VGS正比于节点电压Vn，或者，气体感测电压VGS反比于节点电压Vn。上述为举例以说明，本发明实施例不以此为限。

[0030] 在本实施例中，第一电压V1是不同于第二电压V2，例如第一电压V1及第二电压V2可分别为系统电压及接地电压。并且，本领域通常知识者可选择第一电压V1大于第二电压V2，或者第二电压V2大于第一电压V1。当第一电压V1大于第二电压V2，则节点电压Vn会反比于待测气体的气体浓度；当第二电压V2大于第一电压V1，则节点电压Vn会正比于待测气体的气体浓度。

[0031] 在本发明的实施例中，第一感测元件110及第二感测元件120可以是封装好的元件，也可以是列印于基板上的电极(或材料)，此依据电路设计而定，本发明实施例不以此为限。

[0032] 图2为依据本发明另一实施例的气体感测器的电路示意图。请参照图1及图2，气体感测器200大致相同于气体感测器100，其不同之处在于气体感测器200的电压增强电路230，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，电压增强电路230包括电压放大器VAMP1。电压放大器VAMP1的输入端耦接第一节点N1以接收节点电压Vn，并且电压放大器VAMP1的输出端提供气体感测电压VGS，其中电压放大器VAMP1的放大倍数是大于等于
1。当电压放大器VAMP1的放大倍数等于1，则电压放大器VAMP1可视为一电压随耦器；当电压放大器VAMP1的放大倍数大于1，则电压放大器VAMP1会将节点电压Vn放大后提供气体感测电压VGS，也即气体感测电压VGS相对于气体浓度的变化会加大。

[0033] 图3为依据本发明又一实施例的气体感测器的电路示意图。请参照图1及图3，气体感测器300大致相同于气体感测器100，其不同之处在于气体感测器300的电压增强电路330，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，电压增强电路330包括超级二极管DX1、电容C1、电压随耦器VF1及差动放大器DAMP1。

[0034] 超级二极管DX1的输入端耦接第一节点N1以接收节点电压Vn。电容C1耦接于超级二极管DX1的输出端与接地电压GND之间，以提供参考电压VR。电压随耦器VF1的输入端耦接电容C1以接收参考电压VR，电压随耦器VF1的输出端耦接电压放大器VAMP1的负输入端。差动放大器DAMP1的正输入端耦接第一节点N1以接收节点电压Vn，差动放大器DAMP1的负输入端耦接电压随耦器VF1的输出端以接收参考电压VR，并且差动放大器DAMP1的输出端提供气体感测电压VGS。

[0035] 当气体感测器300处于一般空气时，也即空气中未具有待测气体，电容C1会充电到节点电压Vn可达到的最高电压。当待测气体进入空气中时，由于第一感测元件110及第二感测元件120的阻抗值改变，造成节点电压Vn的变化，此时超级二极管DX1呈现逆偏截止，因此电容C1的跨压则维持在上述最高电压。并且，电容C1所维持的最高电压与节点电压Vn的当下电压准位的差值会通过差动放大器DAMP1放大后提供气体感测电压VGS，也即可进一步提高气体信号的强度。其中，超级二极管DX1用以取代晶体管开关，并且和电容C1组成类似存储器的电路。

[0036] 在本发明的实施例中，由于电压随耦器VF1是用以区隔电容C1与差动放大器DAMP1，以降低电容C1的电荷损耗，但在差动放大器DAMP1漏电流极低的情况下，电压随耦器VF1可省略而不影响电容C1的跨压，此可依据电路设计而定，本发明实施例不以此为限。

[0037] 综上所述，本发明实施例的气体感测器，其通过串接的正负电阻的第一感测元件及第二感测元件，依据气体浓度推挽第一节点的节点电压，因此可相对于气体浓度加大节点电压的变化幅度，也即可提高气体浓度的感测灵敏度。并且，可通过放大器放大节点电压，以提高气体感测电压的变化幅度，以进一步提高气体感测器的感测灵敏度。

[0038] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。