gaz-sensor/hardware/README.md

Hardware

LTSpice Simulation

Impédence du capteur de gaz : plusieurs gigaohms -> il faut donc amplifier le signal.

En amplifiant on amplifie aussie le bruit ! Il faut donc filtrer :

1. Filtrer le bruit hf de mesure
2. Fitlrer le bruit 50Hz
3. Filtrer l'échantillonnage de l'ADC

Ampli normal avec gros offset

Ampli LT1050 très faible offset

Schéma ampli + filtres (en bleu)

Fréquence de coupure du premier filtre : 16Hz

Fréquence de coupure du deuxième filtre : 1.5Hz

Fréquenc de coupure du troisième filtre : 1.6kHz

Atténuation à :

• 50Hz : 40db
• Fréquence de Shannon Nyquist (2fmax adc 15kHz) : 108dB

Simulation avec modèle du capteur de gaz

V = RI <=> I = 1/R V <=> I = V * G (Conductance en Siemens)

Modèle du capteur de gaz : I=V(cp,cn)*(10n+(v(gc,gn)*10n))

t=0: V(cp,cn)=0 I=V(cp,cn)*(10nS)

Si t>>1: V(gc,gn)=1 I=V(cp,cn)*(10nS+10mS)

tau=R0*C0

Buit 50Hz atténué

Bruit 50Hz non atténué

Calcul de la résistance totale du schéma :

On est a basse fréquence donc les capacités sont analogues à des circuits ouverts, on a alors une succéssion de ponts diviseurs :

Rsortie = (1+R3/R)R1Vcc/Vadc - R1 - R5

On peut brancher un potentiomètre numérique pour faire varier l'amplification et éviter de saturer dynamiquement.

Calculating R_{cal1} to the best settings possible

By modifying the R_{cal1} resistor we can see that the maximum output voltage can go up to 5V. The goal would be to modify this resistor value to have a maximum output of around 3.3V:

Calculate a

a=\frac{\Delta{y}}{\Delta{x}}=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}

AN: a=\frac{10k-1k}{2.1-4.94}

AN: a=-3170

Calculate b

y=-3170x+b

1000=-3170(4.94)+b

b=3170(4.94)+1000

b=16659

Numerical Application

y=-3170x+16659

We can now calculate the resistor R_{cal1} to have 3.3V in maximum output with the previous formula, we find:

-3.17\times{10^3\times{3.3V}}+16.7\times{10^3}=6.2k\Omega

Has we can see with the LTSpice simulation, we have the correct maximum voltage, it does not go further than 3.29V which is exactly what we wanted.

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