MEMS数字丙酮传感器

JED117-001

产品说明

威海beat365中文官方网站电子科技有限公司

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一、产品描述

数字型气体传感器是一款低功耗，小型化传感器。采用半导体气体传感器和高性能微处理器相结合，用于检测环境中的气体浓度。灵敏度高，小巧精密，采用I2C 数字信号输出方式，方便用户使用和调试，大大缩短了用户的设计开发周期。可广泛应用于环境安全，便携仪器等诸多领域。

二、传感器特点

本产品采用MEMS工艺，结构坚固，抗震性好，具有尺寸小，低功耗，灵敏度高等优点。

三、主要应用

适用于便携仪器、医疗卫生等领域检测丙酮含量。

四、产品说明

4.1 性能参数

4.2   管脚定义图

4.3  基本电路

俯视时，芯片上小孔在右上方

4.4  编带尺寸

五、传感器特性描述

六、IIC 通讯协议

(1) 总线描述

IIC协议是一个特殊总线信号协议。由start（开始信号）、stop（结束信号）、二进制数据等三部分组成，如下图。开始时，SCL 高，SDA下降沿。之后，发送从机地址。在7 位的地址位之后，是控制读写位，选择读写操作。当从机识别到与其对应的地址信息后，将向主机发送一个应答信号，在第9 个时钟周期拉低SDA。在停止时，SCL 保持高电平，SDA 上升沿

(2) 典型信号模拟

(3) 从机地址

地址字节格式：高7位为模块地址，最低位为读/写操作，1代表读。

(4) 硬件连接

(5) 数据接口

电源引脚（VCC GND）：供电电压范围为3.3V

串行时钟输入（SCL）：SCL 引脚为 IIC 通信时钟线。

串行数据（SDA）：SDA 引脚为 IIC 数据线，用于读、写数据。

(6) 数据帧格式

读取：

说明：读取出来的数据为当前气体浓度。浓度值计算公式：气体浓度=DATA（高位）*256+DATA（低位）

校零：

说明：写入的数据为传感器在通风环境空气中的数值，写入后对示数校零。写入后，再读取一次确认是否校零成功。

七、使用方法

该传感器上电后需要预热，时长30秒左右。预热完成后，进入正常工作状态。接入I2C总线，主机发送读命令后进入读取状态，传感器会立即返回一个16位数据值，该数据表示当前检测的气体浓度值，浓度值计算公式：气体浓度=DATA（高位）*256+DATA（低位）。

下图是一次I2C 通信过程的读取时序：起始信号 start，发送从机地址 0x54，接收到从机应答信号 ACK， 发送读命令 0xA1，接收到从机应答信号ACK；起始信号 start，发送从机地址 0x55，接收到从机应答信号ACK，读取气体浓度高字节，发送到从机应答信号ACK， 读取气体浓度低字节，结束信号Stop。

八、注意事项

(1) 预热时间

在不通电情况下长时间贮存，其传感器电阻会产生可逆性漂移，使用前需进行预热以达到其传感器内部的化学平衡，贮存时间及对应的预热时间建议如下：

(2) 必须避免的情况

①暴露于可挥发性硅化合物蒸汽中

要避免暴露于硅粘接剂、发胶、硅橡胶、腻子或其它存在可挥发性硅化合物的场所。如果表面吸附了硅化合物蒸汽，传感器的敏感材料会被硅化合物分解形成的二氧化硅包裹，抑制传感器的敏感性，并且不可恢复。

②高腐蚀性的环境

暴露在高浓度的腐蚀性气体（如丙酮，SOX， Cl2， HCl 等）中，不仅会引起加热材料及传感器引线的腐蚀或破坏，并会引起敏感材料性能发生不可逆的劣变。

③碱、碱金属盐、卤素的污染

该传感器被碱金属尤其是盐水喷雾污染后，或暴露在卤素如丙酮中，也会引起性能劣变。

④接触到水

溅上水或浸到水中会造成该传感器敏感特性下降。

⑤结冰

水在传感器敏感材料表面结冰会导致敏感层碎裂而丧失敏感特性。

⑥施加电压

由过载电压引起的过载加热功率会对传感器造成不可逆的损害，同时静电也会损坏设备，所以在接触设备时要采取防静电措施。

(3) 尽可能避免的情况

①凝结水

在室内使用条件下，轻微凝结水对传感器性能会产生轻微影响。但是，如果水凝结在敏感层表面并保持一段时间，传感器特性则会下降。

②处于高浓度气体中

无论是否通电，在高浓度气体中长期放置，均会影响其特性。如用打火机气直接喷向该传感器，会对其造成极大损害。

长期暴露在极端环境中无论是否通电，长时间暴露在极端条件下，如高湿、高温或高污染等极端条件，传感器性能将受到严重影响。

③振动

频繁、过度振动会导致该传感器内部产生共振而断裂。在运输途中及组装线上使用气动改锥/超声波焊接机会产生此类振动。

④冲击

如果传感器受到强烈冲击或碰撞会导致其内部断裂。

⑤焊接

a. 回流焊接建议条件中性气氛；焊接温度250±10℃； 避免助焊剂蒸汽。

b. 手工焊接建议条件含氯最少的松香助焊剂；焊接温度≤350℃；持续时间≤3s。

n  注：违反以上使用条件将使该传感器特性下降。

附录：主机IIC程序

（1）读取浓度：

static uint16_t IIC_Read_Byte(u8 reg)

{

uint8_t rec_data;

I2C_Start();

I2C_SendByte(0x54);

I2C_WaitAck();

I2C_SendByte(0xe1);

I2C_WaitAck();

I2C_Start();

I2C_SendByte(0x55);

I2C_WaitAck();

rec_data = I2C_RecvByte();

rec_data16=rec_data;

I2C_SendACK(0);

rec_data = I2C_RecvByte();

rec_data16=rec_data16<<8|rec_data;

I2C_Stop();

return rec_data16;

}

/*起始信号*/

u8 I2C_Start(void)

{

SDA1H;

I2C_delay();

SCL1H;

I2C_delay();

if(!SDAread)

return 0;

SDA1L;

I2C_delay();

if(SDAread)

return 0;

SCL1L;

I2C_delay();

return 1;

}

/*发送一个字节*/

void I2C_SendByte(u8 SendByte) //数据从高位到低位//

{

u8 i=8;

SCL1L;

for (i=0; i<8; i++)         //8位计数器

{

if(SendByte&0x80)//SDA准备

SDA1H;

else

SDA1L;

SCL1H;                //拉高时钟，给从机采样

I2C_delay();        //延时保持IIC时钟频率，也是给从机采样有充足时间

SCL1L;                //拉低时钟，给SDA准备

I2C_delay(); //延时保持IIC时钟频率

SendByte<<=1;         //移出数据的最高位

}

}

/*等待ACK*/

u8 I2C_WaitAck(void)  //返回为:=1有ACK,=0无ACK

{

uint16_t i=0;

SDA1H; //释放SDA

SCL1H;         //SCL拉高进行采样

while(SDAread)//等待SDA拉低

{

i++;      //等待计数

if(i==1000)//超时跳出循环

break;

}

if(SDAread)//再次判断SDA是否拉低

{

SCL1L;

return 0;//从机应答失败，返回0

}

I2C_delay();//延时保证时钟频率低于40K，

SCL1L;

I2C_delay(); //延时保证时钟频率低于40K，

return 1;//从机应答成功，返回1

}

/*接受八位数据*/

u8 I2C_RecvByte(void) //数据从高位到低位//

{

u8 i=8;

u8 ReceiveByte=0;

SDA1H; //释放SDA，给从机使用

I2C_delay(); //延时给从机准备SDA时间

for (i=0; i<8; i++)         //8位计数器

{

ReceiveByte <<= 1;

SCL1H;                //拉高时钟线，采样从机SDA

if(SDAread) //读数据

ReceiveByte |=0x01;

I2C_delay();     //延时保持IIC时钟频率

SCL1L;           //拉低时钟线，处理接收到的数据

I2C_delay();   //延时给从机准备SDA时间

}

return ReceiveByte;

}

/*结束信号*/

void I2C_Stop(void)

{

SCL1L;

I2C_delay();

SDA1L;

I2C_delay();

SCL1H;

I2C_delay();

SDA1H;

I2C_delay();

}

/*IIC等待延时*/

void I2C_delay(void)

{

int x=5;

u8 i=100;

x=i*x;

while(x--);

}

void I2C_SendACK(u8 i)

{

if(i==1)

SDA1H;

else

SDA1L;

SCL1H;

I2C_delay();

SCL1L;

I2C_delay();

}