针对半导体氢传感器的实际问题，设计了一种基于单片机的氢传感器电路：传感器，信号调节电路，恒温阀芯控制单元，传感器模块。机交互和报警电路。过Tina-TkeilKeil软件进行的仿真和调试证明，该电路结构简单，氢浓度检测范围广，测量精度高，灵敏的警报和直观的显示，以及小型化并易于集成传感器。为一种理想的可再生替代能源，氢已广泛用于金属焊接，半导体制造，食品工业，化学制造，军事，航空航天和能源领域。是，氢气是一种无色，无味，易燃的气体，当空气含量超过4％时，暴露于明火时会爆炸。期以来，氢探测器的可靠性和稳定性已成为限制大规模使用氢的瓶颈之一。此，开发一种具有高灵敏度，快速响应，良好的选择性，稳定性和可靠性以及在室温下低成本，避免或避免氢的检测装置非常重要。少氢爆炸事故并促进氢能的广泛使用。前，氢传感器主要包括热传导型，催化燃烧型，电化学型和半导体型。热和催化燃烧传感器具有较低的灵敏度和较差的氢气选择性，而电化学氢气传感器在环境温度下具有较高的灵敏度和更快的响应速度。有寿命短，价格高的优点。半导体型传感器具有以下特点：稳定性好，结构简单，价格低廉，易于集成，特别适合于还原性气体的检测，近年来引起了人们的浓厚兴趣。此基础上，设计了一种半导体型氢传感器电路。
旦设备通过灵敏探针检测到一定浓度的氢，其电阻值就会改变，并记录电阻值变化与氢浓度之间的关系。出电压和氢浓度之间的关系通过信号调节和单片处理获得。显示其浓度值。
环境中的氢气浓度达到危险值时，将启动声音警报。系统的整体结构框图如图1所示，图2说明了该系统的原理。2中的Rx是一个可变电阻器，用于模拟敏感探针在与不同氢浓度反应后的电阻变化，所测电阻两端的电压降转换为0〜3的直流电压。V然后发送到A / D。经过单片机STC89C51的处理后，输入端子在LCD屏幕上显示氢浓度值。号处理模块主要由电平转换电路，恒温阀芯A / D检测电路等组成。平转换电路可确保传感器输出符合最大的A / D范围并提高测量精度，但是要测量电阻的微小变化，则需要放大器分辨率。入阻抗很重要，线性良好，漂移较弱，执行删除操作。声和干扰电容很强，信号处理模块的电路设计如图3所示。大器由U1和U2组成，形成第一级差分电路，而U3构成电路第二级差分R3，R4和RW形成反馈网络引入了深电压的负反馈系列，因此输入阻抗很高。外，U1和U2选择非反相端子作为输入端子，并且共模输出电压和漂移电压被由U3组成的差分电路相互抵消，这也使其具有很强的抑制能力。共模和低输出。移; U4是反向电压跟随器，用于隔离前级和后级。电阻测试中，测试数据与实际值之间的大误差通常是由于不考虑某些低电阻值的影响而导致的，这降低了测试的准确性。于其较低的值，因此无法测量通用指针万用表。常，实验室使用电桥方法来提高测量的准确性，但是电桥测试很繁琐，不容易直接给出被测电阻。虑到这一点，本文档使用单片机系统设计测量电路，并将测量的电阻值直接显示在LCD上，同时可以将测试数据存储并发送到计算机。机由串口再次处理。于采用四端子测量方法，因此线长和接触电阻不会改变电阻值。路的测量精度为±0.1％，测量范围为10μΩ〜2.999 9kΩ，高于一般的电桥测量。上面的公式（3）显而易见，测量电路U4的输出电压与被测电阻RX成比例。
了确保放大器的分辨率和稳定性，内置运算放大器A1，A2，A3使用高精度，低噪声和低漂移的MAX495，反馈支路使用高精度精密电阻和低温度系数以及屏蔽措施可有效抑制噪声和干扰。被测电阻和测量电路之间使用四端子接线方法，输入恒定电流源电流IN1，并使用输出IN2。
测量的电阻较小时，具有相同特性和相同阻抗的四根连接线用于消除线的电阻和接触电阻的影响。电路设计的仿真中，由于Tina-TI仿真软件库的局限性，使用OPA364代替了理想的运算放大器，仿真结果仍处于状态预计。4显示了其信号调理电路的仿真方案。
于RX，结果为500Ω，R3 = R4 = 12kΩ，Rw = 5kΩ，I = 5μA，最终值约为6 mV。控制模块以STC89C51单片机为处理，存储，显示，下载，报警等功能的控制单元，硬件电路包括A / D转换，人机交互，监视警报，界面下载等硬件电路图。传感器检测到氢气时，其敏感层的电阻值会随着氢气浓度的变化而变化。
号调理电路将电阻值转换为电压信号输入A / D模块，控制模块的单片机读取待处理信号并在屏幕上显示当前氢浓度值如果浓度值达到允许的上限，则会触发警报。路。制程序的流程图如图6所示。//输出在显示输出控制引脚上。本文中，我们设计了一个基于单片机的氢气传感器电路，并分析了信号调节电路的输出电压与氢气浓度之间的相关性。过对单片机收集的数据进行分析和处理，液晶显示屏上会显示氢浓度值，并在设定的浓度上限值达到上限时触发警报。到了监测环境中氢含量的目的。电路易于集成，低成本，高可靠性和良好的稳定性。可以应用于各个方面，例如气体能源的生产，运输和使用。
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