estudio y simulación con pspice de un microsensor de Óxido...

Estudio y simulación con Pspice de un Microsensor de Óxido de Estaño para la detección de gases

AUTOR: Juan Blas Martínez García. DIRECTOR: Eduard Llobet Valero.

FECHA: 2004.

Agradecimientos: A Eduard Llobet Valero, director del proyecto, que facilitó mi tarea de investigación previa, siempre estuvo dispuesto a resolver mis dudas y prestó atención a mis ideas. Sus explicaciones y consejos me ayudaron a comprender el funcionamiento y comportamiento de los sensores. A mi familia y amigos, por apoyarme durante todos estos años en mis peores y mejores momentos. Y en especial, a mi madre y a Agnès a quienes me gustaría dedicar este proyecto por los ánimos recibidos en el transcurso de este trabajo.

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1.- INTRODUCCIÓN 3 1.1 ANTECEDENTES 3 1.2 OBJETIVOS 3

2.- SENSORES DE ÓXIDO DE ESTAÑO 5 2.1 INTRODUCCIÓN 5 2.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS SENSORES DE ÓXIDO DE ESTAÑO. 5 2.2.1 ESTUDIO DEL SENSOR DE ÓXIDO DE SN MICRO-HOTPLATE 6 2.2.1.1 Cómo es su fabricación 6

2.2.1.2 Fabricación de la película activa mediante el screen-printed del óxido de estaño. 7

2.2.1.3 La modulación térmica 9

3.- DISEÑO DE LA MODULACIÓN TÉRMICA 9 3.1 DESCRIPCIÓN GENERAL 9 3.2 REPRESENTACIÓN DE LAS SIMULACIONES 13

3.2.1 INTRODUCCIÓN 13 3.2.2 COMO SE REALIZAN LAS SIMULACIONES 14 3.2.3 RESULTADOS DE LA SIMUCIÓN CON NO2 19 3.2.3.1 Introducción 19 3.2.3.2 Comparativa de la simulación con los resultados reales 19 3.2.3.3 Conclusiones 25 3.2.4 RESULTADOS DE LA SIMUCIÓN CON CO 25 3.2.4.1 Introducción 25 3.2.4.2 Comparativa de la simulación con los resultados reales 26 3.2.4.3 Conclusiones 30 3.2.5 MODULACIÓN TÉRMICA DE MEZCLA DE GASES 31 3.2.5.1 Descripción general 31 3.2.5.2 Realización y representación de las simulaciones 36 3.2.5.3 Resultados de la simulación con CO y NO2 40 3.2.5.4 Comparativa de la simulación con los resultados reales 41 3.2.5.5 Conclusiones 41 4.- DISEÑO DE LA MODULACIÓN DE CONCENTRACIÓN 42 4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL 42 4.2 REPRESENTACIÓN DE LAS SIMULACIONES 45

4.2.1 INTRODUCCIÓN 45 4.2.2 COMO SE REALIZAN LAS SIMULACIONES 46 4.2.3 RESULTADOS DE LA SIMUCIÓN 51 4.2.3.1 Conclusiones 51

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5.- SOFTWARE 51 5.1 INTRODUCCION 51 5.2 COMO SE CONSTRUYERON LOS MODELOS 51 5.2.1 SITUAR COMPONENTES 51 5.2.2 CONECTAR COMPONENTES 52 5.2.3 AJUSTAR VALORES 52 5.3 ELEMENTOS SELECCIONADOS EN LOS PROTOTIPOS 53 5.3.1 INTRODUCCIÓN 53 5.3.2 MODULACIÓN TÉRMICA 53 5.3.3 MODULACIÓN DE CONCENTRACIÓN 54 5.4 TIPO DE ANÁLISIS SELECCIONADO EN LA SIMULACIÓN 54 5.4.1 ANÁLISIS TRANSIENT 54 5.5 PROGRAMA PSPICE 56 5.6 PROBE 56 6.- CONCLUSIONES 57 7.- ANEXOS 58 7.1 ANEXO A: Esquemas de los modelos diseñados en Pspice 58 7.2 ANEXO B: Ficheros de texto 60 7.3 ANEXO C: Programas realizados con Pspice 68 7.4 ANEXO D: Resultados reales y simulados de la modulación térmica 178 7.5 ANEXO E:Resultado de la simulación de la modulación de concentración 179 8.- BIBLIOGRAFÍA 180

Introducción

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1.- INTRODUCCIÓN Actualmente, en una sociedad tan industrializada como la nuestra es imprescindible un control de calidad de cualquier producto. Dentro del área de la industria petroquímica la detección y estudio de los diferentes gases es primordial para lograr una mejora en la calidad del producto, un ahorro económico y una mejora en la seguridad tanto a la hora de producirlo, como a la hora de estar conviviendo con el medio. En este proyecto se pretende simular mediante el programa Pspice el comportamiento de un Microsensor de óxido de estaño para la industria que detecta la presencia y concentración de diferentes gases. Se realizará un estudio concienzudo y se diseñaran dos modelos en Pspice que simulen la modulación térmica y la modulación de concentración de un sensor Micro-Hotplate de óxido de estaño, consiguiendo así aproximar los resultados de las simulaciones lo más cercano posible a la realidad. Para el desarrollo de este proyecto se han analizado dos tipos de gases: un gas oxidante, el óxido de nitrógeno (NO2) y un gas tóxico como el monóxido de carbono (CO). Se han elegido estos dos gases porque son altamente contaminantes atmosféricos y nocivos para la salud.

Gases uso

NO2

CO

El óxido de nitrogeno y el Monóxido de carbono fueron escogidos por su importancia en los procesos de combustión como: el estudio y seguimiento de las oxidaciones de los metales en la industria y en la construcción. Detectores de gases nocivos para la casa y vehículos etc.

Tabla 1.1.-Campo de aplicaciones de los diferentes gases.

1.1 ANTECEDENTES El proyecto que se presenta en este documento queda enmarcado dentro de una de las líneas de investigación de sensores de gases del Departamento de Ingeniería Electrónica, Eléctrica y Automática (DEEEA) de la Universitat Rovira i Virgili (URV). En este proyecto se realizarán una serie de simulaciones con el programa Pspice sobre el comportamiento del microsensor de óxido de estaño en los campos de modulación térmica y de concentración. Buscando siempre conseguir unas simulaciones lo más aproximadas al comportamiento real de un sensor Micro-Hotplate de óxido de estaño. 1.2 OBJETIVOS Los principales objetivos del proyecto son los siguientes: 1. Diseño de un modelo creado en Pspice que simula la modulación térmica de un microsensor Micro-Hotplate de óxido de estaño.

Introducción

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El modelo simulará la modulación térmica de dos gases: el óxido de nitrógeno (NO2) y el monóxido de carbono (CO). Si realmente se confirma que las simulaciones de las modulaciones térmicas tienen un error muy pequeño con respecto a la modulación real del sensor Micro-Hotplate, este prototipo será muy ventajoso para el estudio y el mejor entendimiento del comportamiento de los sensores de óxido de estaño, ya que su manejo es sencillo y se puede simular la modulación térmica de cualquier gas. 2. Diseño de un modelo creado en Pspice que simula la modulación de concentración de un microsensor Micro-Hotplate de óxido de estaño. Aunque la base de este proyecto ha sido el estudio y diseño de un modelo que simula la modulación térmica de cualquier gas, se ha querido hacer un inciso y se ha diseñado un modelo que simule la modulación de concentración de todo tipo de gases. En este apartado no se ha podido ajustar el modelo lo deseado por falta de poder contrastar los resultados de las simulaciones con modulaciones de concentración reales. 3. Evaluación de resultados obtenidos en las diferentes simulaciones. Mediante esta evaluación se compararán los resultados de las simulaciones de nuestro modelo con las modulaciones térmicas reales de los gases mencionados anteriormente.

Estudio de un Microsensor

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2.- SENSORES DE ÓXIDO DE ESTAÑO

2.1 INTRODUCCIÓN Durante los últimos 20 años, los sensores de óxido de estaño se han usado extensamente para analizar una gran cantidad de gases. Estos sensores son baratos y muy sensibles a la identificación de un número muy elevado de gases tanto contaminantes atmosféricos, como el CO y NO2 base del estudio de este proyecto, como a gases altamente peligrosos y nocivos como el sulfrídico, amoniaco etc. Seguidamente se va a explicar como funcionan los sensores de óxido de estaño y se va a realizar un estudio intensivo sobre el sensor Micro-Hotplate. Con estos apartados se quiere intentar explicar como funciona dicho sensor para poder entender y asimilar con mayor facilidad como es su comportamiento a la hora de detectar gases. 2.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS SENSORES DE

ÓXIDO DE ESTAÑO El óxido de estaño contiene vacantes de oxígeno en su estructura cristalina, cuando este material es calentado a elevadas temperaturas (alrededor de unos 400 ºC), los electrones libres fluyen fácilmente a través de la banda de conducción de las partículas de óxido de estaño. En aire puro el oxígeno es absorbido por las partículas de óxido de estaño de la superficie y atrapa electrones libres debido a su alta electroafinidad, formando una zona de vaciamiento en la parte superficial de las partículas de óxido. Por lo tanto, cuando los portadores de carga deben pasar entre los granos, deben superar una barrera de potencial. Esta barrera de potencial restringe el flujo de electrones causando un incremento en la resistencia eléctrica. Cuando el sensor es expuesto a una atmósfera que contiene gases (reductores, combustibles, CO, etc.), el óxido de estaño de la superficie absorbe moléculas del gas produciéndose una reacción de oxidación entre el gas y el oxígeno absorbido, lo que disminuye la barrera de potencial y en consecuencia reduce la resistencia eléctrica. La relación entre la resistencia del sensor y la concentración del gas desoxidado puede ser expresada mediante la siguiente ecuación experimental, siendo válida para un cierto rango de concentración de un gas: -a R=A*[C]

Donde: R, resistencia eléctrica del sensor, A y a son constantes y [C], concentración del gas


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2.2.1 ESTUDIO DEL SENSOR DE ÓXIDO DE ESTAÑO MICRO-HOTPLATE 2.2.1.1 Cómo es su fabricación Los integrados de óxido de estaño Micro-Hotplate de series de cuatro sensores se fabrican de doble capa pulida del tipo p <1 0 0 > de sustrato de silicio, a 300 µm de espesor (4-40 ? cm). La estructura de estos dispositivos consiste básicamente en una capa de gas sensible, electrodos, capas aislantes y un calefactor de polisilício. Para la fabricación de este tipo de sensores se utiliza el proceso tecnológico de deposición de la capa de la membrana. Las membranas dieléctricas consisten en una capa de 0.3 µm de espesor de Si3N4 crecido por LPCVD. Cada chip tiene cuatro membranas, cada membrana mide 900 µm x µm. Para la deposición y Patterning se utilizó un polisilício POCL3 dopado y un serpenteo de calorífico de 6 2Ω de resistencia. El coeficiente de temperatura de resistencia (TCR) del polisilício depende del nivel de doping, que en este caso es de 6.79E-4. Para aislar el calor de los electrones y la película sensible se utilizó la deposición de una capa de 0.8 µm de espesor de SiO2. La abertura de los contactos del calefactor, que une las almohadillas para ser más accesibles se depositó de los interdigitales de 0.2 µm de espesor de los electrones de Pt modelados por el liff-off. Se depositó previamente al Pt una capa delgada de unos 20 nm de Ti para mejorar la adherencia del electrodo. El área del electrodo es de 400 µm x 400 µm, si observamos la Fig. 1 está representada una vista plana de la membrana con el calefactor y la configuración del electrodo. También se puede observar la parte trasera de la máscara que se grabó mediante el Pattering, la deposición de la capa sensible hacia el área del electrodo. La parte trasera del silicio se grabó con KOH a 70 ºC (40wt%) para crear las membranas termalmente aisladas. Para prevenir la rotura de las membranas del chip debido a la expansión en la cavidad cuando el dispositivo está caliente, los chips no se encolaron directamente a la superficie del paquete metálico sino que se usó dos espaciadores laterales de silicio.

Fig. 1 Corte plano de dos membranas de sensores de gas con electrodos interdigitales (izquierda) y electrodos paralelos

(derecha).


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Fig.2 Chip con cuatro Microsensores integrados montados en un paquete estándar de TO-8.

2.2.1.2 Fabricación de la película activa mediante el screen-printed del óxido de estaño. Este procedimiento evita dañar la membrana del sensor y así conseguimos un excelente rendimiento. La capa sensible consiste en un espesor de 5 µm de nanopolvo de SnO2, el espesor de la capa activa puede controlarse entre 2 y 20 µm después de ajustar la viscosidad de la pasta, máscara y espesor de la impresión. Si observamos la Fig. 3 se puede comprobar que la película activa está bien definida en un área central de aproximadamente de 400 µm x 400 µm encima de los 900 µm x 900 µm de la membrana. Esto demuestra que este método permite un buen control de deposición de la membrana con gran exactitud. La Fig. 4 muestra dos vistas detalladas de la superficie de la capa sensible. La Fig. 3a muestra una vista general de la capa activa que parece estar sin crujidos y hecha de granos, el tamaño de los cuales es bastante homogéneo. La Fig. 3b muestra una vista más detallada de la capa sensible. Como puede observarse, el tamaño del grano está por debajo de 40 nm y agrupados creando una capa porosa. Los huecos dentro de la microestructura de la película proporcionan canalizaciones directas para el oxígeno y para las moléculas de gas que fluyen en el ambiente.


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Fig. 3 Micrografía de un Fig. 3 Micrografía de un 900µm x 900µm membrana cubrió con un óxido de estaño pantalla-impreso

Fig. 4 Superficie de una capa sensible. (a) Vista general de la capa activa que parece estar sin los crujidos y homogéneo. La amplificación es de 1.7 E4. (b) Vista más detallada de la capa sensible. El tamaño de grano está por debajo de 40nm. La amplificación es de 1.1E5. La pasta imprimible se prepara usando un vehículo orgánico basado en el therpineol, que mezclado con el nanopolvo de SnO2 se obtiene la viscosidad requerida de relleno de 58 wt. %. La pasta está impresa hacia las crestas (obleas) semi-procesadas usando una máquina de pantalla impresa (screen-printed) de alta precisión, logrando así la alineación de una cara de la máscara. Para obtener una buena adhesión entre el substrato y la película activa, la cresta se calienta a 60ºC. Después de la impresión se dejan enfriar las crestas a la temperatura del banco de pruebas. Para el secado completo de la película se mantiene durante 15 minutos a una temperatura de 125ºC con el vehículo orgánico. Posteriormente se mete dentro del horno de correa a 600ºC de temperatura. Finalmente para proteger la superficie lateral y el material sensible

a b


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depositado en las crestas se cubren con un contenedor mecánico. 2.2.1.3 La modulación térmica Hasta la fecha no se ha diseñado un modelo en Pspice para sensores de SnO2 modulados térmicamente. La innovación de este proyecto se basa en la creación de un modelo diseñado íntegramente en Pspice donde el comportamiento del sensor se ha modulado térmicamente. Gracias al Pspice se puede simular la respuesta dinámica del sensor, la concentración de cualquier gas o la temperatura operante del sensor, modulándolas mediante funciones arbitrarias. Esto es sobre todo útil en el estudio del comportamiento de la modulación térmica de los sensores de SnO2 micro-Hotplate. Los sensores de SnO2 son baratos y muy sensibles a un espectro ancho de gases pero tienen una pequeña desventaja a la hora de la selectividad en la detección de gases y sus mezclas. Una estrategia primordial, y la base de este proyecto para reforzar la selectividad del sensor, consiste en modular el sensor trabajando con la temperatura. La modulación térmica es ventajosa en lo que se refiere al consumo de energía ya que la modulación de temperatura del sensor activo altera la cinética de adsorción y reacción que ocurre en la superficie del sensor en presencia del oxígeno y otras especies reductoras como el CO u oxidantes como el NO2, esto nos lleva a patrones de respuesta del sensor que son característicos de estas especies y sus mezclas, provocando un alto nivel de selección a la hora de la detección de dichos gases. Otro aspecto muy importante a la hora de trabajar con estos sensores modulados térmicamente es que produce una reducción de derivas ya que variación de la repuesta del sensor a lo del tiempo es significativamente menor.

3.- DISEÑO DE LA MODULACIÓN TÉRMICA

3.1 DESCRIPCIÓN GENERAL El prototipo de modulación térmica es un modelo formado por una serie de módulos que trabajan de forma conjunta con el objetivo de simular la respuesta térmica de un sensor Micro-Hotplate de óxido de estaño. Este modelo está diseñado con el programa de simulación Schematics del Pspice, que será posteriormente explicado en el apartado número 5 de este proyecto, dedicado íntegramente al software empleado. En el siguiente dibujo se observan los diferentes módulos del modelo de modulación térmica diseñado:


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Figura 3.1.- Vista general del prototipo de modulación térmica. .

El modelo consta de una fuente independiente, un generador de tensión continúa que se encuentra en la librería específica llamada Source.slb. Su función será de generador de energía simulando así la tensión del calefactor de un sensor Micro-Hotplate. Se utilizará como señal de entrada de la modulación térmica para realizar el análisis transitorio. La ventana de edición de sus atributos es la siguiente:

Figura 3.2.- Atributos del generador de tensión continua. En esta ventana tendremos que especificar obligatoriamente los atributos de la fuente de tensión continua requerida en la modulación térmica. En este caso el valor requerido de la fuente será de 5 voltios. Seguidamente se ha utilizado un bloque ABM1 (Analog Behavioral Models) de una entrada y una salida, este bloque está contenido en la librería ABM.slb. Con este módulo se emulada la respuesta estática del sensor mediante la expresión de la isoterma de Freundlich para los óxidos metálicos:

( ) ( ) ( ) rgaso CAGG *+=

La función Go( ) es la conductancia del dispositivo en contacto con el aire, Cgas es una variable dónde viene determinada la concentración del gas en ppm. En este trabajo se


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utilizarán dos gases con cuatro concentraciones diferentes: NO2 a (10,20,40,60)ppm y CO a (20,40,80,130)ppm. La función A( ) es el coeficiente de sensibilidad y r es el factor de potencial para los óxidos. La función Go( ) tiene asignada la expresión:

( ) ( )[ ]TambTcalGG oo −= 1*1

Donde Go1 es una constante de valor Go1=5.8 para el NO2 y Go1=0.31 para el CO, Tamb es la temperatura ambiente que será de 25ºC para ambos gases. La función A( ) se le ha asignado la siguiente expresión:

( ) ( )[ ]TambTcalAA o −= 1*

Ao será una constante con valor Ao=4 para el NO2 y Ao=6 para el CO. Seguidamente se ha emulado la respuesta Dinámica del modelo que consta de dos módulos de Laplace conectados en paralelo justo a la salida del módulo de respuesta estática. Cada módulo de Laplace es un filtro pasa-bajo de segundo orden que se utiliza para simular los transitorios del sensor alterando las posiciones de los polos mediante la temperatura que opera en el dispositivo. El filtro paso-bajo superior que tiene la siguiente función de transferencia:

( )( ) ( )

++

+

=

2111

1

Tcals

Tcals

sH

Y el filtro paso-bajo inferior tiene la función de transferencia siguiente:

( )( ) ( )

++

+

=

3111

1

Tcals

Tcals

sH

Donde Tcal1( ), Tcal2( ) yTcal3( ) son funciones que equivalen a polos reales positivos, su parte imaginaria no puede ser nunca cero ya que entonces la evolución de su respuesta mostraría unas oscilaciones erróneas y muy alejadas del comportamiento real del microsensor. Los polos Tcal1( ),Tcal2( ) yTcal3( ) de estos filtros pasa-bajos simulan el elemento calorífico fijando la temperatura operante mediante las siguientes expresiones:

( ) ( )( )( )1*1*1 2 −++= VcalTambTcal βα


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( ) ( )( )( )( ) 101*1*2 2 ∗−++= VcalTambTcal βα

( ) ( )( )( )( ) 251*1*3 2 ∗−++= VcalTambTcal βα

Los polos Tcal2( ) y Tcal3( ) tienen asignados la misma expresión que Tcal1( ), pero Tcal2( ) está multiplicada por 10 y Tcal3( ) por 25. Vcal( ) es la tensión de trabajo del calefactor, que a su vez está relacionada con el tiempo mediante la expresión:

Vcal( )=Vcal0*Sen(2*? *fo*Time) Vcal0 es una constante de valor Vcal0=5.2v para el NO2 y Vcal0=17v para el CO. La variable fo es la frecuencia de trabajo de la modulación que tiene el valor fo=98.5Hz. La variable Time está relacionada con la temporalización de las simulaciones, cuando se realiza el análisis transitorio mediante el analizador de ondas PROBE del Schematics. Las variables Alfa(a) y Beta(ß) equivalen a los dos coeficientes específicos que están relacionados con la conductividad y convectividad de las pérdidas de calor. Las salidas de los dos módulos paso-bajo van conectados a un bloque ABM2(Analog Behavioral Models), este nuevo bloque es de dos entradas y una salida. La función de este bloque ABM2 es de selector, para conseguir esta función se le ha asignado la siguiente expresión:

IF (V%IN1)-V(%IN2))>0, V(%IN1),V(%IN2). Mediante esta expresión se seleccionará el flanco de subida con el módulo de Laplace superior, siempre y cuando la diferencia de tensión entre los dos módulos de Laplace sea más grande que cero. El flanco de bajada se seleccionará con el módulo de Laplace inferior atenuando así la señal de bajada. Así se evita que se pueda producir un cambio brusco en el voltaje de salida y se garantiza una respuesta constante antes de desactivar el interruptor. A la salida de este módulo ABM2 se ha conectado el módulo PRINT de la librería SPECIAL.slb del SCHEMATICS. Con ello se consigue, por una parte generar una simulación con el generador de ondas, que nos permite visualizar los resultados de un modo gráfico a través del monitor del ordenador y por otro lado, genera también un archivo de texto donde están guardados todos los valores numéricos de la gráfica. A la salida del módulo ABM2 está conectada una resistencia derivada a tierra de valor 1k? , dicha resistencia pertenece a la librería ANALOG.slb y el terminal de masa está almacenado en la librería PORT.slb, una vez añadidos estos dos elementos ya está cerrado el lazo del modelo de modulación térmica. Si observamos la Fig. 2.1 del modelo de modulación térmica, en la parte superior del modelo está la acción INCLUDE, mediante esta acción se añade al modelo un fichero de texto llamado mdul.termNO2.txt para las simulaciones con el NO2 y el fichero mdul.termCO.txt para el CO. En estos ficheros están incluidos todos los parámetros y funciones mencionados anteriormente que son utilizados en los diferentes módulos del prototipo de modulación térmica. Dichos ficheros son los siguientes:


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Mdul.termNO2.txt

*mt.NO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=5.2 .PARAM Cgas=10 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=5.8 .PARAM Ao=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal ( ) Vcal0*(sin (2*3.1415*fo*time)) .FUNC Tcal1( ) Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal( )*Vcal( )))-1) .FUNC Tcal2( ) (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal( )*Vcal( )))-1))*10 .FUNC Tcal3( ) (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal( )*Vcal( )))-1))*25 .FUNC G( ) G0( )+(A( )*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0( ) Go1*(Tcal1( )-Tamb) .FUNC A( ) A0*(Tcal1( )-Tamb)

mdul.termCO.txt

*mtCO.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=17 .PARAM Cgas=20 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=0.31 .PARAM A0=6 .PARAM r=-0.51 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10

.FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb)

3.2 REPRESENTACIÓN DE LAS SIMULACIONES 3.2.l INTRODUCCIÓN El prototipo de modulación térmica se ha diseñado con el programa SCHEMATICS del


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PSPICE 7.1. Se ha elegido este programa porque es un captador de esquemas, lo que permite dibujar circuitos electrónicos de una manera rápida y fácil. Como se verá posteriormente, con este programa se podrá realizar la edición de nuevos componentes y un exhaustivo chequeo electrónico. Otra opción muy importante del SCHEMATICS es que nos ofrece una gran variedad de opciones a la hora de ajustar el tipo de análisis a realizar (TRANSIET, FOURIER, SENSITIVITY, etc. ). 3.2.2 COMO SE REALIZAN LAS SIMULACIONES Para verificar la validez del modelo de modulación térmica generado en Pspice se ha comparado con modulaciones térmicas reales generadas con el sensor Micro-Hotplate de SnO2 de los gases CO y NO2. El modelo creado con el SCHEMATICS del Pspice conduce a resultados equivalentes a los reales y de una forma muy rápida. Las diferencias que existen entre la respuesta de modulación térmica del modelo simulado y del real no son significativas. Para fijar los valores de los parámetros en los modelos generados en el SCHEMATICS se utilizó la siguiente estrategia:

• Los parámetros que definen la temperatura ambiente (Tamb) y las variables equivalentes a los coeficientes específicos de la conductancia y convectividad de las pérdidas de calor (a) y (ß) fueron fijados fácilmente con valores concretos.

• Los valores de los parámetros que caracterizan las respuestas dinámicas y estáticas

del modelo se ajustaron por el procedimiento de tanteo de ensayo y error, ajustando cada parámetro según los resultados de las simulaciones y comparándolas posteriormente con los resultados reales. La ventaja de este método es que una vez ajustados todos los parámetros se pueden guardar para usos futuros, solo hay que cambiar el valor de la variable Cgas para realizar la simulación con el valor de la concentración deseada siendo el resto de valores de los parámetros fijos.

Una vez diseñado el prototipo de modulación térmica en el programa SCHEMATICS, hay que elegir que tipo de análisis se quiere realizar. Para ello se utilizará la opción ANALISIS SETUP. Una vez abierto este archivo se elegirá para nuestra simulación la opción de análisis TRANSIET, puesto que se quiere estudiar el comportamiento del prototipo a lo largo del tiempo. En la ventana de edición de este análisis se han elegido los siguientes valores: • Print step: El tiempo para la representación de los resultados del análisis será de 10ms. • Final Time: El tiempo final del análisis será de 6 segundos. •Step Ceiling: El intervalo de tiempo entre los cálculos del análisis está estipulado en 10ms. Seguidamente se realizará la simulación del prototipo, para ello, se elegirá la opción SIMULATE del menú ANALYSIS del editor de esquemas. Una vez seleccionada esta opción del menú se abre automáticamente el programa PSIPICE, el encargado de realizar


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la simulación. Para acceder a los resultados de la simulación está el menú FILE del programa PSPICE. Dentro de este menú se halla la opción EXAMINE OUTPUT, este comando es un editor de texto que nos permitirá acceder a un archivo donde están ubicados los resultados de la simulación. Un ejemplo de este archivo es el siguiente (ver el resto de archivos en el anexo): **** 02/13/104 18:18:03 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** * Schematics Version 7.1 - October 1996 * Wed Feb 11 18:34:37 2004 El programa introduce los datos del fichero de texto donde damos los valores de los parámetros y funciones utilizadas en el prototipo. .INCLUDE "mdul.termNO2.txt" **** INCLUDING mdul.termNO2.txt **** *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=5.2 .PARAM Cgas=10 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=5.8 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.termNO2.cir **** Seguidamente realiza el análisis transitorio requerido en nuestra simulación, creando la lista siguiente de parámetros: ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms

• From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib


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.INC “mod.termNO2.net” **** INCLUDING mod.termNO2.net ****

• Schematics Netlist * R_R8 0 3 1k E_ABM112 $N_0001 0 VALUE G() E_LAPLACE18 $N_0002 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) E_LAPLACE19 $N_0003 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal3())) E_ABM27 3 0 VALUE if + ((V($N_0002)-V($N_0003))>0,V($N_0002),V($N_0003)) .PRINT TRAN V([3]) V_Vcalefactor 1 0 5v **** RESUMING mod.termNO2.cir **** .INC “mod.termNO2.als” **** INCLUDING mod.termNO2.als ****

• Schematics Aliases * .ALIASES R_R8 R8(1=0 2=3 ) E_ABM112 ABM112(OUT=$N_0001 ) E_LAPLACE18 LAPLACE18(OUT=$N_0002 IN=$N_0001 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0003 IN=$N_0001 ) E_ABM27 ABM27(OUT=3 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 ) V_Vcalefactor Vcalefactor(+=1 -=0 ) _ _(3=3) _ _(1=1) .ENDALIASES **** RESUMING mod.termNO2.cir **** .probe .END **** 02/13/104 18:18:03 ******* NT Evaluation Pspice (October 1996) **********

• A:\mod.termNO2.sch **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE


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( 1) 5.0000 ( 3) 0.0000 ($N_0001) 0.0000 ($N_0002) 0.0000 ($N_0003) 0.0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_Vcalefactor 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 02/13/104 18:18:03 ******* NT Evaluation Pspice (October 1996) **********

• A:\mod.termNO2.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C Mediante la función PRINT, se transfieren los datos de la simulación de la gráfica del programa PROBE mediante dos columnas, de este modo obtenemos todos los puntos de la gráfica. La primera columna es la base de tiempo de la simulación y la segunda columna son los valores de los puntos de la gráfica. TIME V(3) 0.000E+00 0.000E+00 1.000E-02 7.151E+02 2.000E-02 1.812E+03 3.000E-02 2.805E+03 4.000E-02 3.571E+03 5.000E-02 4.129E+03 6.000E-02 4.505E+03 7.000E-02 4.720E+03 8.000E-02 4.792E+03 9.000E-02 4.756E+03 1.000E-01 4.618E+03 1.100E-01 4.385E+03 1.200E-01 4.073E+03 1.300E-01 3.699E+03 1.400E-01 3.282E+03 1.500E-01 2.841E+03 1.600E-01 2.397E+03 1.700E-01 1.969E+03 1.800E-01 1.579E+03 1.900E-01 1.243E+03 2.000E-01 9.801E+02


18

2.100E-01 8.013E+02 2.200E-01 7.151E+02 2.300E-01 7.379E+02 2.400E-01 8.650E+02 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 9.19 Una vez finalizada la simulación se crea automáticamente el programa PROBE. Este programa es un analizador de ondas que permite visualizar los resultados de la simulación de una forma gráfica a través del monitor del ordenador. Como los resultados del comportamiento real de modulación térmica han sido adquiridos mediante una tabla de valores de un fichero de Excel, se ha creído oportuno pasar esta tabla de valores a gráficas mediante el asistente de gráficas del propio Excel, así se puede observar gráficamente la modulación. Para lograr una mayor similitud con la realidad, se ha optado a pasar el resultado de las gráficas de las simulaciones del prototipo del programa PROBE a tablas de valores. Este hecho se logra mediante la función PRINT, donde todos los puntos de la gráfica quedan almacenados en el editor de texto del PSPICE en dos columnas como ya se ha explicado anteriormente. Estas dos columnas las pasamos al formato del Excel y una vez pasadas al Excel las representamos gráficamente como se puede observar en la figura:

Fig. 3.3.- Resultado de la simulación.


19

3.2.3 RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN CON NO2 3.2.3.1 Introducción Para empezar a realizar las simulaciones, se ha partido del hecho de tener los resultados reales del comportamiento de modulación térmica de un microsensor trabajando con el óxido de nitrógeno a diferentes concentraciones. Estas concentraciones son las siguientes: 10ppm, 20ppm, 40ppm y por último a 60ppm. Una vez asimilada cual es la respuesta del óxido de nitrógeno a estas concentraciones se ha intentado simularlo mediante el prototipo de modulación térmica diseñado. Para ello, se ha intentado ajustar los diferentes parámetros que hay en este prototipo, mediante el fichero de texto Mdul.termNO2.txt. Como se puede observar, en este fichero están comprendidos todos los parámetros y funciones que se utilizan en el prototipo. Después de ajustar todos los parámetros del prototipo, nos dispondremos a empezar a realizar las simulaciones. Con la variable Cgas se asignará el valor de concentración que se quiere simular en ppm. 3.2.3.2 Comparativa de la simulación con los resultados reales La presentación de las simulaciones se efectuará del siguiente modo: Ø Presentación del fichero de texto Mdul.termNO2.txt Ø Respuesta real de la modulación térmica. Ø Respuesta simulada por el prototipo de la modulación térmica con el porcentaje de

error comparado con la respuesta real. Modulación térmica a 10ppm de concentración Fichero Mdul.termNO2.txt *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=5.2 .PARAM Cgas=10 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=5.8 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r))


20

.FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb)

.FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb)

Respuesta real de la modulación térmica

NO2 10 ppm real

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 127 136 145 154 163 172 181 190 199 208 217 226 235 244 253 262 271 280 289 298 307 316 325 334 343 352 361 370 379 388 397 406

Respuesta simulada de la modulación térmica


21

Modulación térmica a 20ppm de concentración

Fichero Mdul.termNO2.txt

*mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=5.2 .PARAM Cgas=20 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=5.8 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb)


NO2 20ppm real

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1 12 23 34 45 56 67 78 89 100 111 122 133 144 155 166 177 188 199 210 221 232 243 254 265 276 287 298 309 320 331 342 353 364 375 386 397 408 419 430 441 452 463 474



22


Fichero Mdul.termNO2.txt *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=5.2 .PARAM Cgas=40 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=5.8 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb)



23

N O 2 4 0 p p m r e a l

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129 137 145 153 161 169 177 185 193 201 209 217 225 233 241 249 257 265 273 281 289 297 305 313 321 329 337 345 353 361 369



Fichero Mdul.termNO2.txt


24



NO2 60ppm real

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 127 136 145 154 163 172 181 190 199 208 217 226 235 244 253 262 271 280 289 298 307 316 325 334 343 352 361 370 379



25

3.2.3.3 Conclusiones El resultado obtenido a la hora de simular el comportamiento de la modulación térmica de este prototipo con el NO2 ha sido sinceramente mucho mejor del esperado. Si se observa el porcentaje de error obtenido en las diferentes simulaciones con respecto al comportamiento real se ve claramente que es pequeño:

Gas Concentración (ppm) Error (%) 10 2.79

NO2 20 3.46 40 3.26 60 6.2

Tabla 3.4.- Porcentaje de error según la concentración de Cgas.

El error más elevado (6.2%) resulta de la concentración de 60 ppm de Cgas. Este error, es significativamente pequeño, por lo que se puede concluir que el prototipo de modulación térmica diseñado, es viable a la hora de su utilización para la simulación y posterior estudio del comportamiento térmico de cualquier gas.


26

3.2.4 RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN CON CO 3.2.4.1 Introducción Para empezar a realizar las simulaciones, se ha partido del hecho de tener los resultados reales del comportamiento de modulación térmica de un microsensor trabajando con el monóxido de carbono a diferentes concentraciones. Estas concentraciones son las siguientes: 20ppm, 40ppm, 80ppm y por último a 130ppm. Una vez asimilada cual es la respuesta del monóxido de carbono a estas concentraciones se ha intentado simularlo mediante el prototipo de modulación térmica diseñado. Para ello, se ha intentado ajustar los diferentes parámetros que hay en este prototipo, mediante el fichero de texto Mdul.termCO.txt. Como se puede observar, en este fichero, están comprendidos todos los parámetros y funciones que se utilizan en el prototipo. Después de ajustar todos los parámetros del prototipo, nos dispondremos a empezar a realizar las simulaciones. Con la variable Cgas se asignará el valor de concentración que se quiere simular en ppm 3.2.4.2 Comparativa de la simulación con los resultados reales La presentación de las simulaciones se efectuará del siguiente modo: Ø Presentación del fichero de texto Mdul.termCO.txt Ø Respuesta real de la modulación térmica. Ø Respuesta simulada por el prototipo de la modulación térmica junto con el

porcentaje de error comparado con la respuesta real.




27

CO 20 ppm

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151 161 171 181 191 201 211 221 231 241 251 261 271 281 291 301 311 321 331 341 351 361 371 381 391 401 411 421 431





28

CO 40 ppm real

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 127 136 145 154 163 172 181 190 199 208 217 226 235 244 253 262 271 280 289 298 307 316 325 334 343 352 361 370 379 388 397 406





29

Co 80ppm real

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 12 23 34 45 56 67 78 89 100 111 122 133 144 155 166 177 188 199 210 221 232 243 254 265 276 287 298 309 320 331 342 353 364 375 386 397 408 419 430 441 452 463 474 485





30

CO 130ppm rea l

0

500

1000

1500

2000

2500

1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 127 136 145 154 163 172 181 190 199 208 217 226 235 244 253 262 271 280 289 298 307 316 325 334 343 352 361 370 379 388 397 406 415 424 433


3.2.4.3 Conclusiones El resultado obtenido a la hora de simular el comportamiento de la modulación térmica de este prototipo con CO ha sido sinceramente mucho mejor del esperado. Si se observa el porcentaje de error obtenido en las diferentes simulaciones con respecto al comportamiento real se ve claramente que es pequeño:


31

Gas Concentración (ppm) Error (%) 20 13.63

CO 40 7.2 80 4.68 130 4.95

Tabla 3.5.- Porcentaje de error según la concentración de Cgas.

El error más elevado (13.63%) resulta de la concentración de 20 ppm de Cgas. Este error, es significativamente pequeño, por lo que se puede concluir que el prototipo de modulación térmica diseñado, es viable a la hora de su utilización para la simulación y posterior estudio del comportamiento térmico de cualquier gas. 3.2.5 MODULACIÓN TÉRMICA DE MEZCLA DE GASES 3.2.5.1 Descripción general Viendo el éxito obtenido con el prototipo de modulación térmica con NO2 y CO, se va a intentar crear un modelo de modulación térmica que module la temperatura con la mezcla de estos dos gases. Este nuevo prototipo, es un modelo creado también con el programa de simulación Schematics del Pspice En el siguiente dibujo se observan los diferentes módulos del modelo de modulación térmica diseñado para mezcla de gases:

Figura 3.2.5.1- Vista general del prototipo de modulación térmica de mezcla de gases. .

El modelo consta de dos generadores de tensión continúa denominados Vcalefactor NO2 y


32

Vcalefactor CO, uno para cada gas, que se encuentran en la librería específica llamada Source.slb. La función de estos generadores de energía será la de emular la tensión del calefactor de un sensor Micro-Hotplate, que se utilizarán como señal de entrada de la modulación térmica para realizar el análisis transitorio. La ventana de edición de sus atributos serán las siguientes:

Figura 3.2.5.2.- Atributos del generador de tensión continua para el NO2.

Figura 3.2.5.3.- Atributos del generador de tensión continúa para el CO.

En estas ventanas tendremos que especificar obligatoriamente los atributos de las fuentes de tensión continua requeridas en la modulación térmica. En este caso el valor requerido de ambas fuentes será de 5 voltios. Lo que se ha creado seguidamente son dos bloques ABM1 (Analog Behavioral Models) de una entrada y una salida, estos bloques están contenidos en la librería ABM.slb. Con estos módulos se emularán la respuesta estática del sensor. Al existir dos gases, CO y NO2, se han creado estos dos módulos por separado, G( ) emulará la respuesta estática para NO2, y


33

G2( ) emulará la respuesta estática para CO. La respuesta estática de ambos gases, se emulará mediante la expresión de la isoterma de Freundlich para los óxidos metálicos:

( ) ( ) ( ) rgaso CAGG *+=

( ) ( ) ( ) rcogaso COCAGG ∗+= 222

Las funciones Go( ) y Go2( ) son la conductancia del dispositivo en contacto con el aire para NO2 y CO respectivamente, las variables Cgas y CgasCO es dónde viene determinada las concentraciones de ambos gases en ppm. En este trabajo se utilizarán dos gases con cuatro concentraciones diferentes: NO2 a (10,20,40,60)ppm y CO a (20,40,80,130)ppm. Las funciones A( ) y A2( ) son los coeficientes de sensibilidad para NO2 y CO respectivamente, r y rCO son el factor de potencial para los óxidos. Las funciones Go( ) y Go2( ) tienen asignadas las expresiones:

( ) ( )[ ]TambTcalGG oo −= 1*1 ( ) ( )[ ]TambCOCOTcalCOGG oo −= 1*12

Donde Go1 es una constante de valor Go1=6.5 para el NO2 y Go1CO=0.5 para el CO, Tamb y TambCO es la temperatura ambiente que será de 25ºC para ambos gases. A las funciones A( ) y A2( ) se les han asignado las siguientes expresiones:

( ) ( )[ ]TambTcalAA o −= 1* ( ) ( )[ ]TambCOCOTcalCOAA o −= 1*2

Ao será una constante con valor Ao=4 para el NO2 y AoCO=8 para el CO. A continuación se ha diseñado un modulo ABM2(Analog Behavioral Models) de dos entradas y una salida, la salida de cada respuesta estática va conectada a cada entrada de este nuevo bloque ABM2 sumando así las dos respuestas estáticas del CO y NO2. Seguidamente se ha emulado la respuesta Dinámica del modelo que consta de dos módulos de Laplace conectados en paralelo justo a la salida del módulo ABM2 de la suma de las respuestas estáticas. Cada módulo de Laplace es un filtro pasa-bajo de segundo orden que se utiliza para simular los transitorios del sensor alterando las posiciones de los polos mediante la temperatura que opera en el dispositivo. El filtro paso-bajo superior que tiene la siguiente función de transferencia:

( )( ) ( )

++

+

=

2111

1

Tcals

Tcals

sH



34

( )( ) ( )

++

+

=

3111

1

Tcals

COTcals

sH

Donde Tcal1( ), Tcal2( ), Tcal3( ) y Tcal1CO( ) son funciones que equivalen a polos reales positivos, su parte imaginaria no puede ser nunca cero ya que entonces la evolución de su respuesta mostraría unas oscilaciones erróneas y muy alejadas del comportamiento real del microsensor. Los polos Tcal1( ),Tcal2( ), Tcal3( ) y Tcal1CO ( ) de estos filtros pasa-bajos simulan el elemento calorífico fijando la temperatura operante mediante las siguientes expresiones:

( ) ( )( )( )1*1*1 2 −++= VcalTambTcal βα

( ) ( )( )( )( ) 101*1*2 2 ∗−++= VcalTambTcal βα

( ) ( )( )( )( ) 251*1*3 2 ∗−++= VcalTambTcal βα

( ) ( )( )( )1*1*1 2 −++= VcalCOTambCOCOTcal βα

Los polos Tcal2( ) y Tcal3( ) tienen asignados la misma expresión que Tcal1( ), pero Tcal2( ) está multiplicada por 10 y Tcal3( ) por 25. Vcal( ) y VcalCO( ) es la tensión de trabajo del calefactor (para NO2 y CO respectivamente) que a su vez están relacionadas con el tiempo mediante las expresiones:

Vcal( )=Vcal0*Sen(2*? *fo*Time)

VcalCO( )=Vcal0CO*Sen(2*? *fo*Time)

Vcal0 es una constante de valor Vcal0=3.5v para NO2 y Vcal0CO=8.8v para CO. Las variables fo y foCO son la frecuencia de trabajo de la modulación que tiene el valor fo=98.5Hz para ambos gases. La variable Time está relacionada con la temporalización de las simulaciones, cuando se realiza el análisis transitorio mediante el analizador de ondas PROBE del Schematics. Las variables Alfa(a) y Beta(ß) equivalen a los dos coeficientes específicos que están relacionados con la conductividad y convectividad de las pérdidas de calor. Las salidas de los dos módulos paso-bajo van conectados a un bloque ABM2 (Analog Behavioral Models), este nuevo bloque es de dos entradas y una salida. La función de este bloque ABM2 es de selector, para conseguir esta función se le ha asignado la siguiente expresión:

IF (V%IN1)-V(%IN2))>0, V(%IN1),V(%IN2). Mediante esta expresión se seleccionará el flanco de subida con el módulo de Laplace superior, siempre y cuando la diferencia de tensión entre los dos módulos de Laplace sea


35

más grande que cero. El flanco de bajada se seleccionará con el módulo de Laplace inferior atenuando así la señal de bajada. Así se evita que se pueda producir un cambio brusco en el voltaje de salida y se garantiza una respuesta constante antes de desactivar el interruptor. A la salida de este módulo ABM2 se ha conectado otro módulo ABM2, donde una entrada de este módulo está conectada a la salida del módulo anterior, y a la segunda entrada se le ha asignado una fuente de tensión de 5 voltios, denominada Voffset. Con este nuevo módulo se pretende sumar estas dos señales. A la salida de este último módulo se ha conectado el módulo PRINT de la librería SPECIAL.slb del SCHEMATICS. Con ello se consigue, por una parte generar una simulación con el generador de ondas, que nos permite visualizar los resultados de un modo gráfico a través del monitor del ordenador y por otro lado, genera también un archivo de texto donde están guardados todos los valores numéricos de la gráfica. A la salida del módulo ABM2 está conectada una resistencia derivada a tierra de valor 1k? , dicha resistencia pertenece a la librería ANALOG.slb y el terminal de masa está almacenado en la librería PORT.slb, una vez añadidos estos dos elementos ya está cerrado el lazo del modelo de modulación térmica para la mezcla de gases. Si observamos la Fig. 3.2.5.1 del modelo de modulación térmica de mezcla de gases, en la parte superior del modelo está la acción INCLUDE, mediante esta acción se añaden al modelo dos ficheros de texto llamados mdul.termNO2T.txt para el NO2 y el fichero mdul.termCOT.txt para el CO. En estos ficheros están incluidos todos los parámetros y funciones mencionados anteriormente que son utilizados en los diferentes módulos del prototipo de modulación térmica. Dichos ficheros son los siguientes:

mdul.termCOT.txt *mtCO.cir .PARAM AlfaCO=1391.11 .PARAM TambCO=25 .PARAM BetaCO=0.028708 .PARAM Vcal0CO=8.8 .PARAM CgasCO=20 .PARAM f0CO=98.5 .PARAM G01CO=0.5 .PARAM A0CO=8 .PARAM rCO=-0.51 .PARAM offset=5v .FUNC VcalCO() Vcal0CO*(sin(2*3.1415*f0CO*time)) .FUNC Tcal1CO() TambCO+AlfaCO*(sqrt(1+(BetaCO*VcalCO()*VcalCO()))-1) .FUNC G2() G02()+(A2()*pwrs(CgasCO,rCO)) .FUNC G02() G01CO*(Tcal1CO()-TambCO) .FUNC A2() A0CO*(Tcal1CO()-TambCO)

mdul.termNO2T.txt


36

*mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=3.5 .PARAM Cgas=10 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=6.5 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) 3.2.5.2 Realización y representación de las simulaciones El prototipo de modulación térmica se ha diseñado con el programa SCHEMATICS del PSPICE 7.1. Se ha elegido este programa porque es un captador de esquemas, lo que permite dibujar circuitos electrónicos de una manera rápida y fácil. Como se ha comentado anteriormente, con este programa se podrá realizar la edición de nuevos componentes y un exhaustivo chequeo electrónico. Otra opción muy importante del SCHEMATICS es que nos ofrece una gran variedad de opciones a la hora de ajustar el tipo de análisis a realizar (TRANSIET, FOURIER, SENSITIVITY, etc. ). Para verificar la validez del modelo de modulación térmica para mezcla de gases, generado en Pspice, se ha comparado con modulaciones térmicas reales generadas con el sensor Micro-Hotplate de SnO2 de los gases CO y NO2. El modelo creado con el SCHEMATICS del Pspice conduce a resultados equivalentes a los reales y de una forma muy rápida. Las diferencias que existen entre la respuesta de modulación térmica del modelo simulado y del real no son significativas. Para fijar los valores de los parámetros en los modelos generados en el SCHEMATICS se utilizó la siguiente estrategia:

• Los parámetros que definen la temperatura ambiente (Tamb) y las variables equivalentes a los coeficientes específicos de la conductancia y convectividad de las pérdidas de calor (a) y (ß) fueron fijados fácilmente con valores concretos.


del modelo se ajustaron por el procedimiento de tanteo de ensayo y error, ajustando cada parámetro según los resultados de las simulaciones y comparándolas posteriormente con los resultados reales. La ventaja de este método es que una vez


37

ajustados todos los parámetros se pueden guardar para usos futuros, solo hay que cambiar el valor de la variable Cgas y CgasCO para realizar las simulaciones con el valor de la concentración deseada de ambos gases, siendo el resto de valores de los parámetros fijos.

Una vez diseñado el prototipo de modulación térmica en el programa SCHEMATICS, hay que elegir que tipo de análisis se quiere realizar. Para ello se utilizará la opción ANALISIS SETUP. Una vez abierto este archivo se elegirá para nuestra simulación la opción de análisis TRANSIET, puesto que se quiere estudiar el comportamiento del prototipo a lo largo del tiempo. En la ventana de edición de este análisis se han elegido los siguientes valores: • Print step: El tiempo para la representación de los resultados del análisis será de 10ms. • Final Time: El tiempo final del análisis será de 6 segundos. •Step Ceiling: El intervalo de tiempo entre los cálculos del análisis está estipulado en 10ms. Seguidamente se realizará la simulación del prototipo, para ello, se elegirá la opción SIMULATE del menú ANALYSIS del editor de esquemas. Una vez seleccionada esta opción del menú se abre automáticamente el programa PSPICE, el encargado de realizar la simulación. Para acceder a los resultados de la simulación está el menú FILE del programa PSPICE. Dentro de este menú se halla la opción EXAMINE OUTPUT, este comando es un editor de texto que nos permitirá acceder a un archivo donde están ubicados los resultados de la simulación. Un ejemplo de este archivo es el siguiente (ver el resto de archivos en el anexo): **** 12/13/104 00:13:49 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termtotal.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION Schematics Version 7.1 - October 1996 * Mon Dec 13 00:04:22 2004 .INCLUDE "mdul.termCOT.txt" **** INCLUDING mdul.termCOT.txt **** *mtCO.cir .PARAM AlfaCO=1391.11 .PARAM TambCO=25 .PARAM BetaCO=0.028708 .PARAM Vcal0CO=8.8 .PARAM CgasCO=20 .PARAM f0CO=98.5 .PARAM G01CO=0.5 .PARAM A0CO=8 .PARAM rCO=-0.51 .PARAM offset=5v .FUNC VcalCO() Vcal0CO*(sin(2*3.1415*f0CO*time))


38

.FUNC Tcal1CO() TambCO+AlfaCO*(sqrt(1+(BetaCO*VcalCO()*VcalCO()))-1)

.FUNC G2() G02()+(A2()*pwrs(CgasCO,rCO))

.FUNC G02() G01CO*(Tcal1CO()-TambCO)

.FUNC A2() A0CO*(Tcal1CO()-TambCO) **** RESUMING mod.termtotal.cir **** .INCLUDE "mdul.termNO2T.txt" **** INCLUDING mdul.termNO2T.txt **** *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=3.5 .PARAM Cgas=10 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=6.5 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.termtotal.cir **** ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib .INC "mod.termtotal.net" **** INCLUDING mod.termtotal.net **** * Schematics Netlist * E_ABM112 $N_0001 0 VALUE G() E_ABM115 $N_0003 0 VALUE G2() E_ABM28 $N_0004 0 VALUE (V($N_0001)+V($N_0003)) V_VcalefactorNO2 1 0 5v E_LAPLACE18 $N_0005 0 LAPLACE V($N_0004) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) E_LAPLACE19 $N_0006 0 LAPLACE V($N_0004) (1)/((1 + + s/Tcal1CO())*(1+s/Tcal3())) V_VcalefactorCO $N_0002 0 5v E_ABM27 $N_0007 0 VALUE if + ((V($N_0005)-V($N_0006))>0,V($N_0005),V($N_0006)) E_ABM29 3 0 VALUE (V($N_0007)+V($N_0008)) .PRINT TRAN V([3]) R_R8 0 3 1k V_voffset $N_0008 0 5v **** RESUMING mod.termtotal.cir **** .INC "mod.termtotal.als"


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**** INCLUDING mod.termtotal.als **** * Schematics Aliases * .ALIASES E_ABM112 ABM112(OUT=$N_0001 ) E_ABM115 ABM115(OUT=$N_0003 ) E_ABM28 ABM28(OUT=$N_0004 IN1=$N_0001 IN2=$N_0003 ) V_VcalefactorNO2 VcalefactorNO2(+=1 -=0 ) E_LAPLACE18 LAPLACE18(OUT=$N_0005 IN=$N_0004 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0006 IN=$N_0004 ) V_VcalefactorCO VcalefactorCO(+=$N_0002 -=0 ) E_ABM27 ABM27(OUT=$N_0007 IN1=$N_0005 IN2=$N_0006 IN1=$N_0005 + IN2=$N_0006 ) E_ABM29 ABM29(OUT=3 IN1=$N_0007 IN2=$N_0008 ) R_R8 R8(1=0 2=3 ) V_voffset voffset(+=$N_0008 -=0 ) _ _(1=1) _ _(3=3) .ENDALIASES **** RESUMING mod.termtotal.cir **** .probe .END **** 12/13/104 00:13:49 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termtotal.sch **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 5.0000 ( 3) 5.0000 ($N_0001) 0.0000 ($N_0002) 5.0000 ($N_0003) 0.0000 ($N_0004) 0.0000 ($N_0005) 0.0000 ($N_0006) 0.0000 ($N_0007) 0.0000 ($N_0008) 5.0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_VcalefactorNO2 0.000E+00 V_VcalefactorCO 0.000E+00 V_voffset 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 12/13/104 00:13:49 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termtotal.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C TIME V(3)


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0.000E+00 5.000E+00 1.000E-02 6.525E+02 2.000E-02 1.642E+03 3.000E-02 2.536E+03 4.000E-02 3.226E+03 5.000E-02 3.729E+03 6.000E-02 4.069E+03 7.000E-02 4.264E+03 8.000E-02 4.331E+03 9.000E-02 4.301E+03 1.000E-01 4.180E+03 1.100E-01 3.973E+03 1.200E-01 3.696E+03 1.300E-01 3.362E+03 1.400E-01 2.988E+03 1.500E-01 2.592E+03 1.600E-01 2.190E+03 1.700E-01 1.802E+03 1.800E-01 1.447E+03 1.900E-01 1.141E+03 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 21.22 Una vez finalizada la simulación se crea automáticamente el programa PROBE. Este programa es un analizador de ondas que permite visualizar los resultados de la simulación de una forma gráfica a través del monitor del ordenador. Como los resultados del comportamiento real de modulación térmica han sido adquiridos mediante una tabla de valores de un fichero de Excel, se ha creído oportuno pasar esta tabla de valores a gráficas mediante el asistente de gráficas del propio Excel, así se puede observar gráficamente la modulación de la mezcla de gases. Para lograr una mayor similitud con la realidad, se ha optado a pasar el resultado de las gráficas de las simulaciones del prototipo del programa PROBE a tablas de valores. Este hecho se logra mediante la función PRINT, donde todos los puntos de la gráfica quedan almacenados en el editor de texto del PSPICE en dos columnas como ya se ha explicado anteriormente. Estas dos columnas las pasamos al formato del Excel y una vez pasadas al Excel las representamos gráficamente como se puede observar en la figura: 3.2.5.3 Resultado de la simulación con CO y NO2

Para empezar a realizar las simulaciones, se ha partido del hecho de tener los resultados reales del comportamiento de modulación térmica de la mezcla de CO y NO2 de un microsensor trabajando a diferentes concentraciones. Estas concentraciones son las siguientes: (10+20ppm) de NO2 y CO, (20+40ppm) de NO2 y CO, (40+80ppm) de NO2 y CO y por último a (60+130ppm) de NO2 y CO. Una vez asimilada cual es la respuesta del óxido de nitrógeno con el monóxido de carbono, a estas concentraciones se ha intentado simularlo mediante el prototipo de modulación térmica de mezcla de gases diseñado. Para ello, se ha intentado ajustar los diferentes parámetros que hay en este prototipo, mediante los ficheros de texto Mdul.termNO2T.txt y


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Mdul.termCOT.txt. Como se puede observar, en estos ficheros están comprendidos todos los parámetros y funciones que se utilizan en el prototipo. Después de ajustar todos los parámetros del prototipo, nos dispondremos a empezar a realizar las simulaciones. Con las variables Cgas y CgasCO se asignarán los valores de concentración que se quieren simular en ppm. 3.2.5.4 Comparativa de la simulación con los resultados reales La presentación de las simulaciones se efectuará del siguiente modo: Ø Presentación de los ficheros de texto Mdul.termNO2T.txt y

Mdul.termCOT.txt(anexo) Ø Respuesta real de la modulación térmica de la mezcla de gases.(anexo) Ø Respuesta simulada por el prototipo de la modulación térmica con el porcentaje de

error comparado con la respuesta real.(anexo) 3.2.5.5 Conclusiones El resultado obtenido en la simulación del comportamiento de la modulación térmica de este prototipo con la mezcla de NO2 y CO, ha sido menos exitoso. Si se observa el porcentaje de error obtenido en las diferentes simulaciones con respecto al comportamiento real se ve claramente que hay diferencias considerables:

Gases Concentración (ppm) Error (%) 10+20 11.21

NO2 + CO 20+40 2.2 40+80 68.91 60+130 30.47

Tabla 3.2.- Porcentaje de error según la concentración de Cgas y CgasCO.

El error más elevado (68.91%) resulta de la concentración de 40+80 ppm de NO2+CO. Este error, es significativamente grande, pero si observamos el resto de resultados el error obtenido es permisible logrando un rotundo éxito en las concentraciones de 20+40ppm con un error obtenido de 2.2%, por lo que se puede concluir que el prototipo de modulación térmica de mezcla de gases diseñado, es viable a la hora de su utilización para la simulación y posterior estudio del comportamiento térmico de cualquier mezcla de gases.


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4.-DISEÑO DE LA MODULACIÓN DE CONCENTRACIÓN 4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL El modelo de modulación de concentración es un modelo formado por una serie de módulos que trabajan de forma conjunta con el objetivo de simular la modulación de concentración de un sensor Micro-Hotplate de óxido de estaño. Este modelo está diseñado con el programa de simulación Schematics del Pspice que será posteriormente explicado en el apartado número 5 de este proyecto, dedicado íntegramente al software empleado. En el siguiente dibujo se observan los diferentes módulos del modelo de modulación de concentración diseñado:

Figura 4.1.- Vista general del prototipo de modulación térmica. .

El modelo empieza con un generador de pulsos que emula la entrada de pulsos del gas, en el cual el voltaje es equivalente a la concentración. Este generador de pulsos se encuentra en la librería específica Source.slb. Como se puede observar en la Fig.3.1, este generador de pulsos denominado Cgas se utilizará como señal de entrada de la modulación de concentración. La ventana de edición de sus atributos es:


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Figura 4.2.- Ventana de edición de Vpulse

• V1: Nivel mínimo de tensión del pulso, que será 0 • V2: Nivel máximo de tensión del pulso, que será de 100v • TD: Tiempo de retardo, que será de 0,1s • TR: Tiempo de subida, que será de 0,001s • TF: Tiempo de bajada, que será de 0.001s • PW: Duración del pulso, que será de 1s • PER: Período de la señal, que será de 3

En esta ventana se tendrán que especificar obligatoriamente los atributos del generador de pulsos requerida en la modulación de concentración. En este caso el valor requerido del generador será de 100 voltios. Seguidamente se ha utilizado un bloque ABM1 (Analog Behavioral Models) de una entrada y una salida, este bloque está contenido en la librería ABM.slb. Con este módulo está emulada la respuesta estática del sensor mediante la expresión:

G( )=Go( )+[A( )*pwrs(V(%IN),r)] Esta expresión es la isoterma de Freundlich para los óxidos metálicos. Como se puede observar, la tensión de entrada del generador de pulsos Cgas simula la entrada de pulsos del gas en el cual el voltaje es equivalente a la concentración del gas en ppm. Esta tensión de entrada está elevada a la variable r, que es el factor de potencial para los óxidos. La función Go( ) es la conductancia del dispositivo en contacto con el aire y tiene la siguiente expresión:

( ) ( )[ ]TambTcalGG oo −= 1*1 Donde Go1 es una constante con valor Go1=10 y Tamb es la temperatura ambiente que será de 25ºC. La función A( ) es el coeficiente de sensibilidad y se le ha asignado la siguiente expresión:


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( ) ( )[ ]TambTcalAA o −= 1*

Ao es una constante con valor Ao=2. Seguidamente se ha emulado la respuesta Dinámica del modelo, consta de dos módulos de Laplace conectados en paralelo justo a la salida del módulo de respuesta estática. Cada módulo de Laplace es un filtro pasa-bajo de segundo orden que se utiliza para simular los transitorios del sensor alterando las posiciones de los polos mediante la temperatura que opera en el dispositivo. El filtro paso-bajo superior tiene la siguiente función de transferencia:

( )( ) ( )

++

+

=

2111

1

Tcals

Tcals

sH


( )( ) ( )

++

+

=

3111

1

Tcals

Tcals

sH

Donde Tcal1( ), Tcal2( ) yTcal3( ) son funciones que equivalen a polos reales positivos, su parte imaginaria no puede ser nunca cero, ya que entonces la evolución de su respuesta mostraría unas oscilaciones erróneas y muy alejadas del comportamiento real del microsensor. Los polos Tcal1( ),Tcal2( ) yTcal3( ) de estos filtros pasa-bajos simulan el elemento calorífico fijando la temperatura operante mediante las siguientes expresiones:

( ) ( )( )( )1*1*1 2 −++= VcalTambTcal βα

( ) ( )( )( )( ) 101*1*2 2 ∗−++= VcalTambTcal βα

( ) ( )( )( )( ) 1,01*1*3 2 ∗−++= VcalTambTcal βα

Los polos Tcal2( ) y Tcal3( ) tienen asignados la misma expresión que Tcal1( ) pero Tcal2() está multiplicada por 10 y Tcal3( ) por 0.1. Vcal es la tensión de trabajo del calefactor, esta constante tiene el valor Vcal=0.5. Las variables Alfa (a) y Beta (ß) equivalen a los dos coeficientes específicos que están relacionados con la conductividad y convectividad de las pérdidas de calor. Las salidas de los dos módulos paso-bajos van conectados a un bloque ABM2(Analog Behavioral Models), este nuevo bloque es de dos entradas y una salida. La función de este bloque ABM2 es de selector, para conseguir esta función se le ha asignado la siguiente expresión:

IF (V%IN1)-V(%IN2))>0, V(%IN1),V(%IN2).


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Mediante esta expresión se seleccionará el flanco de subida con el módulo de Laplace superior, siempre y cuando la diferencia de tensión entre los dos módulos de Laplace sea mayor que cero. El flanco de bajada se seleccionará con el módulo de Laplace inferior atenuando así la señal de bajada. Así se evita que se pueda producir un cambio brusco en el voltaje de salida y se garantiza una respuesta constante antes de desactivar el interruptor. A la salida de este módulo ABM2 se ha conectado el módulo PRINT de la librería SPECIAL.slb del SCHEMATICS. Con ello se consigue, por una parte generar una simulación con el generador de ondas, que nos permite visualizar los resultados de un modo gráfico a través del monitor del ordenador y por otro lado, genera también un archivo de texto donde están guardados todos los valores numéricos de la gráfica. A la salida del módulo ABM2 está conectado una resistencia derivada a tierra de valor 1k? , dicha resistencia pertenece a la librería ANALOG.slb y el terminal de masa está almacenada en la librería PORT.slb, una vez añadidos estos dos elementos ya está cerrado el lazo del modelo de modulación de concentración. Si observamos la Fig. 4.1, en la parte superior del modelo está la acción INCLUDE, mediante esta acción se añade al modelo un fichero de texto llamado mdul.con1.txt . En este fichero están incluidos todos los parámetros y funciones mencionados anteriormente que son utilizados en los diferentes módulos del prototipo de modulación de concentración. Dicho fichero es el siguiente:

Mdul.conc1.txt *mc1.cir

.PARAM Alfa=1391.11

.PARAM Tamb=25

.PARAM Beta=0.0287

.PARAM Vcal=0.5

.PARAM G01=10 .PARAM A0=2

.PARAM r=0.35

.FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal*Vcal))-1)

.FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal*Vcal))-1))*10

.FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal*Vcal))-1))*0.1



4.2 REPRESENTACIÓN DE LAS SIMULACIONES 4.2.l INTRODUCCIÓN Se ha diseñado el prototipo de modulación de concentración con el programa SCHEMATICS del PSPICE 7.1. Se ha elegido este programa porque es un captador de


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esquemas, lo cual permite dibujar circuitos electrónicos de una manera rápida y fácil. Como se verá posteriormente, con este programa se podrá realizar la edición de nuevos componentes y un exhaustivo chequeo electrónico. Otra opción muy importante del SCHEMATICS es que nos ofrece una gran variedad de opciones a la hora de ajustar el tipo de análisis a realizar. 4.2.2 COMO SE REALIZAN LAS SIMULACIONES Como se ha mencionado anteriormente el modelo de modulación de concentración diseñado no se ha podido comparar con modulaciones reales de concentración por lo que no se podido realizar el proceso de tanteo de ensayo y error. Si se observan las simulaciones, la respuesta es muy aproximada a la realidad. Por lo que se puede constatar que el modelo creado con el SCHEMATICS del Pspice puede emular la modulación de concentración de cualquier gas, conduciéndonos a resultados equivalentes a los reales y de una forma muy rápida. Para fijar los valores de los parámetros en los modelos generados en el SCHEMATICS se utilizó la siguiente estrategia:

• Los parámetros que definen la temperatura ambiente (Tamb) y las variables equivalentes a los coeficientes específicos a la conductancia y convectividad de las pérdidas de calor (a) y (ß) fueron fijados fácilmente con valores concretos.


del modelo se ajustaron de una forma aproximada a una señal real de modulación de concentración.

Una vez diseñado el prototipo de modulación de concentración en el programa SCHEMATICS, hay que elegir que tipo de análisis se quiere realizar. Para ello se utilizará la opción ANALISIS SETUP. Una vez abierto este archivo se elegirá para nuestra simulación la opción de análisis TRANSIET, puesto que se quiere estudiar el comportamiento del prototipo a lo largo del tiempo. En la ventana de edición de este análisis se han elegido los siguientes valores: • Print step: El tiempo para la representación de los resultados del análisis será de 10ms. • Final Time: El tiempo final del análisis será de 6 segundos. •Step Ceiling: El intervalo de tiempo entre los cálculos del análisis está estipulado en 10ms. Seguidamente se realizará la simulación del prototipo, para ello, se elegirá la opción SIMULATE del menú ANALYSIS del editor de esquemas. Una vez seleccionada esta opción del menú se abre automáticamente el programa PSIPICE. Este, es el encargado de realizar la simulación. Para acceder a los resultados de la simulación se utiliza el menú FILE del programa PSPICE. Dentro de este menú se halla la opción EXAMINE OUTPUT, este comando es un editor de texto que nos permitirá acceder a un archivo donde están ubicados los resultados de la simulación. Un ejemplo de este archivo es el siguiente:


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**** 07/22/104 17:40:47 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.con.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION * Schematics Version 7.1 - October 1996 * Thu Jul 22 17:38:27 2004 El programa introduce los datos del fichero de texto donde damos los valores de los parámetros y funciones utilizadas en el prototipo. .INCLUDE "mdul.con1.txt" **** INCLUDING mdul.con1.txt **** *mc1.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.0287 .PARAM Vcal=0.5 .PARAM G01=10 .PARAM A0=2 .PARAM r=0.35 .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal*Vcal))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal*Vcal))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal*Vcal))-1))*0.1 .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.con.cir **** .PRINT TRAN V([$N_0004]) Seguidamente realiza el análisis transitorio requerido en nuestra simulación, creando la lista siguiente de parámetros: ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib .INC "mod.con.net" **** INCLUDING mod.con.net **** * Schematics Netlist * V_Cgas $N_0001 0 DC 0 AC 0 +PULSE 0 100 0.1 0.001 0.001 1 3 E_LAPLACE20 $N_0003 0 LAPLACE V($N_0002) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal3())) R_R8 0 $N_0004 1k E_ABM115 $N_0002 0 VALUE G0()+(A()*pwrs(V($N_0001),r)) E_ABM29 $N_0004 0 VALUE if ((


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+ V($N_0005)-V($N_0003))>0,V($N_0005),V($N_0003)) E_LAPLACE19 $N_0005 0 LAPLACE V($N_0002) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) **** RESUMING mod.con.cir **** .INC "mod.con.als" **** INCLUDING mod.con.als **** * Schematics Aliases * .ALIASES V_Cgas Cgas(+=$N_0001 -=0 ) E_LAPLACE20 LAPLACE20(OUT=$N_0003 IN=$N_0002 ) R_R8 R8(1=0 2=$N_0004 ) E_ABM115 ABM115(OUT=$N_0002 IN=$N_0001 ) E_ABM29 ABM29(OUT=$N_0004 IN1=$N_0005 IN2=$N_0003 IN1=$N_0005 + IN2=$N_0003 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0005 IN=$N_0002 ) .ENDALIASES **** RESUMING mod.con.cir **** .probe .END **** 07/22/104 17:40:47 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.con.sch **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ($N_0001) 0.0000 ($N_0002) 49.8170 ($N_0003) 49.8170 ($N_0004) 49.8170 ($N_0005) 49.8170 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_Cgas 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 07/22/104 17:40:47 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.con.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C Mediante la función PRINT, se transfieren los datos de la simulación de la gráfica del


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programa PROBE mediante dos columnas, de este modo obtenemos todos los puntos de la gráfica. La primera columna es la base de tiempo de la simulación y la segunda columna son los valores de los puntos de la gráfica. TIME V($N_0004) 0.000E+00 4.982E+01 1.000E-02 4.982E+01 2.000E-02 4.982E+01 3.000E-02 4.982E+01 4.000E-02 4.982E+01 5.000E-02 4.982E+01 6.000E-02 4.982E+01 7.000E-02 4.982E+01 8.000E-02 4.982E+01 9.000E-02 4.982E+01 1.000E-01 4.982E+01 1.100E-01 5.775E+01 1.200E-01 6.820E+01 1.300E-01 7.633E+01 1.400E-01 8.239E+01 1.500E-01 8.688E+01 3.100E-01 9.963E+01 3.200E-01 9.966E+01 3.300E-01 9.968E+01 3.400E-01 9.969E+01 3.500E-01 9.970E+01 5.930E+00 5.005E+01 5.940E+00 5.005E+01 5.950E+00 5.004E+01 5.960E+00 5.003E+01 5.970E+00 5.003E+01 5.980E+00 5.002E+01 5.990E+00 5.001E+01 6.000E+00 5.001E+01 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 6.26 Una vez finalizada la simulación se crea automáticamente el programa PROBE. Este programa es un analizador de ondas que permite visualizar los resultados de la simulación de una forma gráfica a través del monitor del ordenador. El resultado de la simulación es el siguiente:


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Figura 4.3- Resultado de la modulación de concentración del prototipo


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4.2.3 RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN 4.2.3.1 Conclusiones El resultado obtenido a la hora de simular el comportamiento de la modulación de concentración de este prototipo ha sido sinceramente mucho mejor del esperado. Si se observa la Fig. 4.3 resultado de la simulación del prototipo de concentración diseñado se puede concluir que este modelo de concentración, es viable a la hora de su utilización para la simulación y posterior estudio del comportamiento de modulación de concentración ya que su resultado es similar a la respuesta de modulación de concentración de cualquier gas.

5.-SOFTWARE 5.1 INTRODUCCIÓN El programa utilizado en este proyecto es el PSPICE, se utilizó este programa porque es una herramienta muy útil para estudiar el comportamiento de circuitos eléctricos y electrónicos tanto analógicos como digitales, sin necesidad de tener que montar el circuito en el laboratorio. Otra ventaja muy importante de este programa y por eso se hizo la elección del mismo para este proyecto es que dispone de un captador de esquemas llamado SCHEMATICS que nos permitirá dibujar los circuitos, editar nuevos componentes y seleccionar el tipo de análisis a realizar. 5.2 COMO SE CONSTRUYERON LOS MODELOS 5.2.1 SITUAR COMPONENTES El primer paso a realizar en la construcción del circuito será situar los componentes, para lo cual escogeremos la opción GET NEW PART del menú DRAW o bien pulsamos simultáneamente las teclas Ctrl+G. En la pantalla aparecerá la ventana de la figura 5.1:


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Figura 5.1: Get part

en la cual hemos de especificar el part name del elemento que queremos colocar. En este caso, al tratarse de una fuente de tensión, el parámetro requerido será Vdc. En esta ventana aparece el comando Libraries, donde aparecen todas las librerías disponibles en el programa y los elementos que la componen. En el caso de la fuente de tensión, la librería donde se halla es la denominada Source.slb, así que hacemos clic sobre esta librería y después elegimos el part name Vdc de la lista de la izquierda; finalmente pulsamos OK y así sucesivamente hasta terminar con todos los componentes que queremos diseñar. 5.2.2 CONECTAR COMPONENTES

Para conectar los componentes que constituyen el circuito entre sí, escogeremos la opción WIRE del menú DRAW. Podemos comprobar como el cursor del ratón es sustituido por un lápiz indicativo de que estamos en el modo de cableado. Para conectar componentes entre si, se seleccionará el componente y haremos clic con el botón de la izquierda del ratón y conexionaremos los componentes. Se sabrá que esta bien conectado porque en cada conexión se añadirá un punto como se ve en la Fig.3.1 5.2.3 AJUSTAR VALORES Una vez dibujado el circuito, se tendrán que ajustar los valores de cada componente que se realizará de la siguiente forma: Si se realiza un doble clic con el botón izquierda del ratón sobre el componente deseado, aparecerá una ventana Part Name correspondiente al elemento seleccionado. Ver Fig. 5.2


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Fig. 5.2 Ventana de edición de Part Name

Se selecciona el parámetro Value y en la caja de diálogos se ajusta el valor deseado, haciendo clic sobre el botón Save Attr y pulsando Enter el valor quedará registrado. Este procedimiento se realizará con todos los componentes de los modelos. Llegados a este punto, estaríamos en condiciones de seleccionar el tipo de análisis, grabar el circuito y realizar la simulación del mismo. Los resultados de la simulación se grabaran en un fichero de texto con extensión .OUT que se podrá visualizar desde cualquier editor, no obstante, Schematics incluye una serie de marcadores que nos permitirán, para el análisis seleccionado (Bias Point Detail), visualizar los resultados sobre el mismo esquema.

5.3 ELEMENTOS SELECCIONADOS EN LOS PROTOTIPOS 5.3.1 INTRODUCCIÓN Los elementos disponibles en el programa se encuentran divididos en nueve librerías todas ellas incluidas en el directorio C:\MSIMEV61\LIB. Estas librerías tiene la extensión .SLB y en ellas están definidas todos los símbolos de los distintos elementos. A estas librerías se tendrá acceso desde la opción GET NEW PART del menú DRAW. A continuación se hace una explicación de las librerías utilizadas para cada modelo. 5.3.2 MODULACIÓN TÉRMICA Para el diseño del modelo de modulación térmica se han utilizado una serie de componentes que se pueden hallar en las siguientes librerías:

• La fuente independiente generador de tensión continúa (V calefactor) se encuentra en la librería Source.slb en dicha librería se encuentran todas las fuentes de alimentación, tanto de corriente como de tensión disponibles.

• Para los bloques ABM1 (Analog Behavioral Models) de una entrada y una salida, el ABM2 de dos entradas y una salida, y para los bloques de LAPLACE se hallan


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en la librería ABM.slb. Esta librería contiene bloques que poseen entradas y salidas que realizan operaciones específicas. Estos elementos se utilizarán para construir diagramas de bloques que simulen el comportamiento de sistemas físicos reales.

• La resistencia R8 está en la librería Analog.slb, constituida por componentes pasivos.

• Las dos conexiones a tierra Gnd pertenecen a la librería Port.slb, en dicha librería contiene los elementos de conexión a tierra, así como algunos conectores para unir varios elementos sin necesidad de hilos de conexión.

• El componente PRINT y la acción INCLUDE pertenecen a la librería Special.slb, librería que, como su propio nombre indica contiene elementos especiales que no se pueden considerar componentes electrónicos, pero que nos ayudan a etiquetar partes del circuito que queremos, por ejemplo, en este caso imprimir.

5.3.3 MODULACIÓN DE CONCENTRACIÓN Para el diseño del modelo de modulación de concentración se han utilizado una serie de componentes que se pueden hallar en las siguientes librerías:

• La fuente independiente generador de pulsos (Cgas) se encuentra en la librería Source.slb en dicha librería se encuentran todas las fuentes de alimentación, tanto de corriente como de tensión disponibles.

• Para los bloques ABM1 (Analog Behavioral Models) de una entrada y una salida, el ABM2 de dos entradas y una salida, y para los bloques de LAPLACE se hallan en la librería ABM.slb. Esta librería contiene bloques que poseen entradas y salidas que realizan operaciones específicas. Estos elementos se utilizarán para construir diagramas de bloques que simulen el comportamiento de sistemas físicos reales.

• La resistencia R8 está en la librería Analog.slb, constituida por componentes pasivos.

• Las dos conexiones a tierra Gnd pertenecen a la librería Port.slb, en dicha librería se contienen los elementos de conexión a tierra, así como algunos conectores para unir varios elementos sin necesidad de hilos de conexión.

• El componente PRINT y la acción INCLUDE pertenecen a la librería Special.slb, librería que, como su propio nombre indica contiene elementos especiales que no se pueden considerar componentes electrónicos, pero que nos ayudan a etiquetar partes del circuito que queremos, por ejemplo, en este caso imprimir

5.4 TIPO DE ANÁLISIS SELECCIONADO EN LA SIMULACIÓN 5.4.1 ANÁLISIS TRANSIENT Para elegir qué tipo de análisis se quiere realizar, se seleccionará la opción Setup del menú ANALYSIS:


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Fig. 5.3 Tipo de análisis

En los dos modelos diseñados en este proyecto, modelo de modulación térmica y de concentración, el análisis utilizado ha sido el Transient. Se seleccionó este tipo de análisis porque se ha querido estudiar el comportamiento de los modelos a lo largo del tiempo. En la ventana de edición se tendrán que especificar los siguientes valores:

Fig. 5.4 Ventana de edición

• Print Step: Este parámetro determina el intervalo de tiempo para la presentación de los resultados del análisis, en este caso será de 10 ms.

• Final Time: tiempo final donde finalizará el análisis, será de 6 segundos. • No-Print Delay: por defecto será cero • Step Ceiling: el intervalo de tiempo entre los cálculos del análisis, de valor 10ms.


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5.5 PROGRAMA PSPICE El programa PSPICE es la parte del paquete de Software MICROSIM DESIGN CENTER, encargada de realizar la simulación del comportamiento del circuito para el análisis seleccionado. Para acceder al programa Pspice, se podrá hacer desde la opción Simulate del menú Análisis del editor de esquemas, o bien, haciendo un doble clic con el botón izquierdo del ratón sobre el icono correspondiente. Cualquiera que sea el método elegido para entrar en Pspice mientras se realiza la simulación del circuito, en la ventana de edición aparecerán una serie de datos que se explicarán a continuación. Al principio de la simulación se abrirá la ventana:

Fig. 5.6 Editor de Pspice En la parte superior aparece el nombre del circuito que estamos simulando y el directorio dónde se encuentra: A:\mod.termNO2.sch. En el centro de la pantalla aparece el tipo de análisis que se está realizando, en este caso se trata del análisis Transient. En la parte inferior de la ventana, se especifica: a la izquierda el valor inicial del inicio del barrido, a la derecha el valor final, y en el centro el valor que está analizando en ese instante. 5.6 PROBE PROBE es un analizador de ondas que permite visualizar algunos de los resultados de la simulación de un modo gráfico a través del monitor del ordenador. Una vez representada la señal en pantalla, son muchas las opciones que se pueden ejercer sobre ella, tales como el uso del cursor para medir el valor de la señal en un punto determinado, variar la escala de los ejes, añadir textos, etc. Para acceder al programa PROBE se seleccionará la opción PROBE SETUP del menú ANÁLYSIS, y entraremos en el analizador de ondas automáticamente, justo después de finalizar la simulación


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Fig. 5.6 Editor de PROBE

En esta ventana cabe destacar la barra de título, situada en la parte superior; la barra de menús, situada un poco más abajo; el área de representación, la cual está limitada por unos ejes coordenados, y finalmente una barra de estado, situada en la parte inferior, que nos ofrece información sobre la acción que realizará cualquiera de las opciones de los menús existentes.

6.- CONCLUSIONES Finalizado este proyecto, se puede concluir que es viable la utilización de estos modelos de modulación térmica y de concentración para simular la respuesta de modulación de térmica y de concentración de un sensor Micro-Hotplate de SnO2. En cuanto al diseño de estos modelos es muy sencillo y fácil de manejar gracias al programa Pspice que nos ayuda a comprender y asimilar con mayor exactitud cómo funciona cada bloque de las diferentes modulaciones de un sensor de SnO2.

Con respecto a la calibración de los modelos, se ha constatado la importancia de las simulaciones de prueba de ensayo y error del modelo de modulación térmica ya que se ha conseguido ajustar el modelo consiguiendo unas simulaciones con un error aproximado, en el peor de los casos, del 13.63% en el CO, del 6.2% con respecto al NO2 y del 68.91% en la mezcla de ambos. Un éxito, si se tiene en cuenta la sencillez del modelo diseñado. En cambio, en el modelo de modulación de concentración esta prueba de ensayo y error no se ha podido realizar por falta de resultados reales de modulaciones de concentración de gases


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industriales. Pero se puede constatar que el resultado obtenido es idóneo puesto que las respuestas conseguidas de modulación de concentración son similares a una modulación real. Para finalizar este proyecto se puede constatar que los modelos diseñados están perfectamente capacitados para poder simular con una gran exactitud cualquier modulación, tanto térmica como de concentración de cualquier gas como mezclados entre ellos.

7.- ANEXOS

7.1. ANEXO A: Esquemas de los modelos diseñados en Pspice

• Modelo de modulación térmica con NO2

• Modelo de modulación térmica con CO


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• Modelo de modulación térmica de mezcla de gases


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• Modelo de modulación de concentración

7.2. ANEXO B: Ficheros de texto A continuación se presenta los ficheros de texto donde están todos los parámetros y

funciones de las modulaciones de temperatura. Indicando la concentración y el tipo de gas simulado:

• Ficheros: Mdul.termNO2.txt Cgas a 10ppm



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Cgas a 20ppm


Cgas a 40ppm


Cgas a 60ppm


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• Ficheros: Mdul.termCO.txt Cgas a 20ppm

*mtCO.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=17 .PARAM Cgas=20 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=0.31 .PARAM A0=6 .PARAM r=-0.51 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb)


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Cgas a 40ppm


Cgas a 80ppm


Cgas a 130ppm


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• Ficheros: Mdul.termCOT.txt CgasCO 20ppm *mtCO.cir .PARAM AlfaCO=1391.11 .PARAM TambCO=25 .PARAM BetaCO=0.028708 .PARAM Vcal0CO=8.8 .PARAM CgasCO=20 .PARAM f0CO=98.5 .PARAM G01CO=0.5 .PARAM A0CO=8 .PARAM rCO=-0.51 .PARAM offset=5v .FUNC VcalCO() Vcal0CO*(sin(2*3.1415*f0CO*time)) .FUNC Tcal1CO() TambCO+AlfaCO*(sqrt(1+(BetaCO*VcalCO()*VcalCO()))-1) .FUNC G2() G02()+(A2()*pwrs(CgasCO,rCO)) .FUNC G02() G01CO*(Tcal1CO()-TambCO) .FUNC A2() A0CO*(Tcal1CO()-TambCO) CgasCO 40ppm *mtCO.cir .PARAM AlfaCO=1391.11 .PARAM TambCO=25 .PARAM BetaCO=0.028708 .PARAM Vcal0CO=8.8


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.PARAM CgasCO=40

.PARAM f0CO=98.5

.PARAM G01CO=0.5

.PARAM A0CO=8

.PARAM rCO=-0.51

.PARAM offset=5v

.FUNC VcalCO() Vcal0CO*(sin(2*3.1415*f0CO*time))

.FUNC Tcal1CO() TambCO+AlfaCO*(sqrt(1+(BetaCO*VcalCO()*VcalCO()))-1) .FUNC G2() G02()+(A2()*pwrs(CgasCO,rCO)) .FUNC G02() G01CO*(Tcal1CO()-TambCO) .FUNC A2() A0CO*(Tcal1CO()-TambCO) CgasCO 80ppm *mtCO.cir .PARAM AlfaCO=1391.11 .PARAM TambCO=25 .PARAM BetaCO=0.028708 .PARAM Vcal0CO=8.8 .PARAM CgasCO=80 .PARAM f0CO=98.5 .PARAM G01CO=0.5 .PARAM A0CO=8 .PARAM rCO=-0.51 .PARAM offset=5v .FUNC VcalCO() Vcal0CO*(sin(2*3.1415*f0CO*time)) .FUNC Tcal1CO() TambCO+AlfaCO*(sqrt(1+(BetaCO*VcalCO()*VcalCO()))-1) .FUNC G2() G02()+(A2()*pwrs(CgasCO,rCO)) .FUNC G02() G01CO*(Tcal1CO()-TambCO) .FUNC A2() A0CO*(Tcal1CO()-TambCO) CgasCO 130ppm *mtCO.cir .PARAM AlfaCO=1391.11 .PARAM TambCO=25 .PARAM BetaCO=0.028708 .PARAM Vcal0CO=8.8 .PARAM CgasCO=20 .PARAM f0CO=98.5 .PARAM G01CO=0.5 .PARAM A0CO=8 .PARAM rCO=-0.51 .PARAM offset=5v .FUNC VcalCO() Vcal0CO*(sin(2*3.1415*f0CO*time)) .FUNC Tcal1CO() TambCO+AlfaCO*(sqrt(1+(BetaCO*VcalCO()*VcalCO()))-1)


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.FUNC G2() G02()+(A2()*pwrs(CgasCO,rCO))

.FUNC G02() G01CO*(Tcal1CO()-TambCO)

.FUNC A2() A0CO*(Tcal1CO()-TambCO) • Ficheros: Mdul.termNO2T.txt Cgas a 10ppm *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=3.5 .PARAM Cgas=10 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=6.5 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) Cgas a 20ppm *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=3.5 .PARAM Cgas=20 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=6.5 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb)


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Cgas a 40ppm *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=3.5 .PARAM Cgas=40 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=6.5 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) Cgas a 60ppm *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=3.5 .PARAM Cgas=60 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=6.5 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb)

Seguidamente se presenta el fichero de texto donde están todos los parámetros y funciones del modelo de modulación de concentración:

• Fichero: Mdul.conc.txt

*mc1.cir


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.PARAM Alfa=1391.11

.PARAM Tamb=25

.PARAM Beta=0.0287

.PARAM Vcal=0.5

.PARAM G01=10

.PARAM A0=2

.PARAM r=0.35

.FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal*Vcal))-1)





7.3. ANEXO C: Programas realizados con Pspice

Cgas a 10ppm *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=3.5 .PARAM Cgas=10 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=6.5 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb)

**** 07/28/104 17:31:45 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** * Schematics Version 7.1 - October 1996


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* Wed Feb 11 18:34:37 2004 .INCLUDE "mdul.termNO2.txt" **** INCLUDING mdul.termNO2.txt **** *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=5.2 .PARAM Cgas=10 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=5.8 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.termNO2.cir **** ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib .INC "mod.termNO2.net" **** INCLUDING mod.termNO2.net **** * Schematics Netlist * R_R8 0 3 1k E_ABM112 $N_0001 0 VALUE G() E_LAPLACE18 $N_0002 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) E_LAPLACE19 $N_0003 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal3())) E_ABM27 3 0 VALUE if + ((V($N_0002)-V($N_0003))>0,V($N_0002),V($N_0003)) .PRINT TRAN V([3]) V_Vcalefactor 1 0 5v **** RESUMING mod.termNO2.cir **** .INC "mod.termNO2.als" **** INCLUDING mod.termNO2.als **** * Schematics Aliases * .ALIASES R_R8 R8(1=0 2=3 ) E_ABM112 ABM112(OUT=$N_0001 ) E_LAPLACE18 LAPLACE18(OUT=$N_0002 IN=$N_0001 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0003 IN=$N_0001 )


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E_ABM27 ABM27(OUT=3 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 ) V_Vcalefactor Vcalefactor(+=1 -=0 ) _ _(3=3) _ _(1=1) .ENDALIASES **** RESUMING mod.termNO2.cir **** .probe .END **** 07/28/104 17:31:45 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 5.0000 ( 3) 0.0000 ($N_0001) 0.0000 ($N_0002) 0.0000 ($N_0003) 0.0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_Vcalefactor 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 07/28/104 17:31:45 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** TIME V(3) 0.000E+00 0.000E+00 1.000E-02 7.151E+02 2.000E-02 1.812E+03 3.000E-02 2.805E+03 4.000E-02 3.571E+03 5.000E-02 4.129E+03 6.000E-02 4.505E+03 7.000E-02 4.720E+03 8.000E-02 4.792E+03 9.000E-02 4.756E+03 1.000E-01 4.618E+03 1.100E-01 4.385E+03 1.200E-01 4.073E+03 1.300E-01 3.699E+03


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1.400E-01 3.282E+03 1.500E-01 2.841E+03 1.600E-01 2.397E+03 1.700E-01 1.969E+03 1.800E-01 1.579E+03 1.900E-01 1.243E+03 2.000E-01 9.801E+02 2.100E-01 8.013E+02 2.200E-01 7.151E+02 2.300E-01 7.379E+02 2.400E-01 8.650E+02 2.500E-01 1.083E+03 2.600E-01 1.379E+03 2.700E-01 1.741E+03 2.800E-01 2.154E+03 2.900E-01 2.602E+03 3.000E-01 3.069E+03 3.100E-01 3.537E+03 3.200E-01 3.992E+03 3.300E-01 4.419E+03 3.400E-01 4.804E+03 3.500E-01 5.136E+03 3.600E-01 5.405E+03 3.700E-01 5.603E+03 3.800E-01 5.725E+03 3.900E-01 5.766E+03 4.000E-01 5.737E+03 4.100E-01 5.633E+03 4.200E-01 5.450E+03 4.300E-01 5.193E+03 4.400E-01 4.868E+03 4.500E-01 4.485E+03 4.600E-01 4.055E+03 4.700E-01 3.592E+03 4.800E-01 3.113E+03 4.900E-01 2.634E+03 5.000E-01 2.174E+03 5.100E-01 1.751E+03 5.200E-01 1.384E+03 5.300E-01 1.087E+03 5.400E-01 8.752E+02 5.500E-01 7.560E+02 5.600E-01 7.415E+02 5.700E-01 8.371E+02 5.800E-01 1.028E+03 5.900E-01 1.302E+03 6.000E-01 1.646E+03 6.100E-01 2.045E+03 6.200E-01 2.484E+03 6.300E-01 2.947E+03 6.400E-01 3.415E+03 6.500E-01 3.875E+03 6.600E-01 4.310E+03 6.700E-01 4.707E+03 6.800E-01 5.054E+03 6.900E-01 5.341E+03 7.000E-01 5.559E+03 7.100E-01 5.701E+03 7.200E-01 5.764E+03 7.300E-01 5.753E+03 7.400E-01 5.670E+03


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7.500E-01 5.508E+03 7.600E-01 5.270E+03 7.700E-01 4.963E+03 7.800E-01 4.594E+03 7.900E-01 4.175E+03 8.000E-01 3.720E+03 8.100E-01 3.243E+03 8.200E-01 2.762E+03 8.300E-01 2.295E+03 8.400E-01 1.861E+03 8.500E-01 1.477E+03 8.600E-01 1.160E+03 8.700E-01 9.238E+02 8.800E-01 7.790E+02 8.900E-01 7.335E+02 9.000E-01 8.014E+02 9.100E-01 9.687E+02 9.200E-01 1.221E+03 9.300E-01 1.548E+03 9.400E-01 1.934E+03 9.500E-01 2.364E+03 9.600E-01 2.821E+03 9.700E-01 3.290E+03 9.800E-01 3.753E+03 9.900E-01 4.196E+03 1.000E+00 4.605E+03 1.010E+00 4.967E+03 1.020E+00 5.270E+03 1.030E+00 5.507E+03 1.040E+00 5.671E+03 1.050E+00 5.755E+03 1.060E+00 5.763E+03 1.070E+00 5.700E+03 1.080E+00 5.559E+03 1.090E+00 5.341E+03 1.100E+00 5.052E+03 1.110E+00 4.698E+03 1.120E+00 4.292E+03 1.130E+00 3.845E+03 1.140E+00 3.373E+03 1.150E+00 2.891E+03 1.160E+00 2.418E+03 1.170E+00 1.973E+03 1.180E+00 1.574E+03 1.190E+00 1.238E+03 1.200E+00 9.785E+02 1.210E+00 8.086E+02 1.220E+00 7.344E+02 1.230E+00 7.730E+02 1.240E+00 9.150E+02 1.250E+00 1.146E+03 1.260E+00 1.454E+03 1.270E+00 1.825E+03 1.280E+00 2.245E+03 1.290E+00 2.697E+03 1.300E+00 3.164E+03 1.310E+00 3.630E+03 1.320E+00 4.080E+03 1.330E+00 4.499E+03 1.340E+00 4.875E+03 1.350E+00 5.195E+03


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1.360E+00 5.451E+03 1.370E+00 5.634E+03 1.380E+00 5.740E+03 1.390E+00 5.766E+03 1.400E+00 5.724E+03 1.410E+00 5.605E+03 1.420E+00 5.407E+03 1.430E+00 5.136E+03 1.440E+00 4.799E+03 1.450E+00 4.406E+03 1.460E+00 3.969E+03 1.470E+00 3.501E+03 1.480E+00 3.021E+03 1.490E+00 2.544E+03 1.500E+00 2.089E+03 1.510E+00 1.676E+03 1.520E+00 1.321E+03 1.530E+00 1.040E+03 1.540E+00 8.451E+02 1.550E+00 7.447E+02 1.560E+00 7.524E+02 1.570E+00 8.675E+02 1.580E+00 1.076E+03 1.590E+00 1.364E+03 1.600E+00 1.720E+03 1.610E+00 2.128E+03 1.620E+00 2.573E+03 1.630E+00 3.038E+03 1.640E+00 3.506E+03 1.650E+00 3.962E+03 1.660E+00 4.390E+03 1.670E+00 4.779E+03 1.680E+00 5.115E+03 1.690E+00 5.389E+03 1.700E+00 5.592E+03 1.710E+00 5.720E+03 1.720E+00 5.767E+03 1.730E+00 5.743E+03 1.740E+00 5.645E+03 1.750E+00 5.468E+03 1.760E+00 5.216E+03 1.770E+00 4.896E+03 1.780E+00 4.517E+03 1.790E+00 4.090E+03 1.800E+00 3.629E+03 1.810E+00 3.150E+03 1.820E+00 2.670E+03 1.830E+00 2.208E+03 1.840E+00 1.782E+03 1.850E+00 1.410E+03 1.860E+00 1.107E+03 1.870E+00 8.885E+02 1.880E+00 7.621E+02 1.890E+00 7.388E+02 1.900E+00 8.267E+02 1.910E+00 1.011E+03 1.920E+00 1.279E+03 1.930E+00 1.618E+03 1.940E+00 2.014E+03 1.950E+00 2.451E+03 1.960E+00 2.912E+03


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5.630E+00 3.400E+03 5.640E+00 3.860E+03 5.650E+00 4.296E+03 5.660E+00 4.695E+03 5.670E+00 5.044E+03 5.680E+00 5.332E+03 5.690E+00 5.553E+03 5.700E+00 5.698E+03 5.710E+00 5.763E+03 5.720E+00 5.755E+03 5.730E+00 5.674E+03 5.740E+00 5.515E+03 5.750E+00 5.279E+03 5.760E+00 4.974E+03 5.770E+00 4.607E+03 5.780E+00 4.190E+03 5.790E+00 3.736E+03 5.800E+00 3.260E+03 5.810E+00 2.778E+03 5.820E+00 2.310E+03 5.830E+00 1.874E+03 5.840E+00 1.489E+03 5.850E+00 1.169E+03 5.860E+00 9.302E+02 5.870E+00 7.824E+02 5.880E+00 7.329E+02 5.890E+00 7.973E+02 5.900E+00 9.617E+02 5.910E+00 1.212E+03 5.920E+00 1.536E+03 5.930E+00 1.920E+03 5.940E+00 2.349E+03 5.950E+00 2.806E+03 5.960E+00 3.274E+03 5.970E+00 3.738E+03 5.980E+00 4.182E+03 5.990E+00 4.592E+03 6.000E+00 4.702E+03 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 9.21

Cgas a 20ppm

**** 07/28/104 17:34:34 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** * Schematics Version 7.1 - October 1996 * Wed Feb 11 18:34:37 2004 .INCLUDE "mdul.termNO2.txt"


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**** INCLUDING mdul.termNO2.txt **** *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=5.2 .PARAM Cgas=20 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=5.8 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.termNO2.cir **** ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib .INC "mod.termNO2.net" **** INCLUDING mod.termNO2.net **** * Schematics Netlist * R_R8 0 3 1k E_ABM112 $N_0001 0 VALUE G() E_LAPLACE18 $N_0002 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) E_LAPLACE19 $N_0003 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal3())) E_ABM27 3 0 VALUE if + ((V($N_0002)-V($N_0003))>0,V($N_0002),V($N_0003)) .PRINT TRAN V([3]) V_Vcalefactor 1 0 5v **** RESUMING mod.termNO2.cir **** .INC "mod.termNO2.als" **** INCLUDING mod.termNO2.als **** * Schematics Aliases * .ALIASES R_R8 R8(1=0 2=3 ) E_ABM112 ABM112(OUT=$N_0001 ) E_LAPLACE18 LAPLACE18(OUT=$N_0002 IN=$N_0001 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0003 IN=$N_0001 ) E_ABM27 ABM27(OUT=3 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 ) V_Vcalefactor Vcalefactor(+=1 -=0 ) _ _(3=3) _ _(1=1)


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.ENDALIASES **** RESUMING mod.termNO2.cir **** .probe .END **** 07/28/104 17:34:34 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 5.0000 ( 3) 0.0000 ($N_0001) 0.0000 ($N_0002) 0.0000 ($N_0003) 0.0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_Vcalefactor 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 07/28/104 17:34:34 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** TIME V(3) 0.000E+00 0.000E+00 1.000E-02 8.108E+02 2.000E-02 2.055E+03 3.000E-02 3.180E+03 4.000E-02 4.049E+03 5.000E-02 4.682E+03 6.000E-02 5.108E+03 7.000E-02 5.352E+03 8.000E-02 5.434E+03 9.000E-02 5.392E+03 1.000E-01 5.236E+03 1.100E-01 4.972E+03 1.200E-01 4.619E+03 1.300E-01 4.195E+03 1.400E-01 3.722E+03 1.500E-01 3.222E+03


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7.700E-01 5.627E+03 7.800E-01 5.209E+03 7.900E-01 4.734E+03 8.000E-01 4.218E+03 8.100E-01 3.677E+03 8.200E-01 3.132E+03 8.300E-01 2.603E+03 8.400E-01 2.110E+03 8.500E-01 1.674E+03 8.600E-01 1.315E+03 8.700E-01 1.047E+03 8.800E-01 8.832E+02 8.900E-01 8.317E+02 9.000E-01 9.087E+02 9.100E-01 1.098E+03 9.200E-01 1.385E+03 9.300E-01 1.755E+03 9.400E-01 2.193E+03 9.500E-01 2.680E+03 9.600E-01 3.199E+03 9.700E-01 3.730E+03 9.800E-01 4.256E+03 9.900E-01 4.758E+03 1.000E+00 5.221E+03 1.010E+00 5.631E+03 1.020E+00 5.976E+03 1.030E+00 6.245E+03 1.040E+00 6.430E+03 1.050E+00 6.526E+03 1.060E+00 6.534E+03 1.070E+00 6.463E+03 1.080E+00 6.303E+03 1.090E+00 6.056E+03 1.100E+00 5.728E+03 1.110E+00 5.327E+03 1.120E+00 4.867E+03 1.130E+00 4.360E+03 1.140E+00 3.824E+03 1.150E+00 3.278E+03 1.160E+00 2.742E+03 1.170E+00 2.237E+03 1.180E+00 1.785E+03 1.190E+00 1.403E+03 1.200E+00 1.110E+03 1.210E+00 9.168E+02 1.220E+00 8.328E+02 1.230E+00 8.765E+02 1.240E+00 1.037E+03 1.250E+00 1.299E+03 1.260E+00 1.648E+03 1.270E+00 2.069E+03 1.280E+00 2.545E+03 1.290E+00 3.058E+03 1.300E+00 3.587E+03 1.310E+00 4.116E+03 1.320E+00 4.626E+03 1.330E+00 5.102E+03 1.340E+00 5.527E+03 1.350E+00 5.890E+03 1.360E+00 6.180E+03 1.370E+00 6.389E+03


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5.650E+00 4.871E+03 5.660E+00 5.323E+03 5.670E+00 5.719E+03 5.680E+00 6.046E+03 5.690E+00 6.296E+03 5.700E+00 6.460E+03 5.710E+00 6.535E+03 5.720E+00 6.525E+03 5.730E+00 6.433E+03 5.740E+00 6.253E+03 5.750E+00 5.986E+03 5.760E+00 5.640E+03 5.770E+00 5.224E+03 5.780E+00 4.751E+03 5.790E+00 4.236E+03 5.800E+00 3.696E+03 5.810E+00 3.150E+03 5.820E+00 2.620E+03 5.830E+00 2.125E+03 5.840E+00 1.688E+03 5.850E+00 1.326E+03 5.860E+00 1.055E+03 5.870E+00 8.871E+02 5.880E+00 8.310E+02 5.890E+00 9.040E+02 5.900E+00 1.090E+03 5.910E+00 1.374E+03 5.920E+00 1.741E+03 5.930E+00 2.177E+03 5.940E+00 2.663E+03 5.950E+00 3.181E+03 5.960E+00 3.713E+03 5.970E+00 4.238E+03 5.980E+00 4.742E+03 5.990E+00 5.207E+03 6.000E+00 5.331E+03 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 9.35

Cgas a 40ppm

**** 07/28/104 17:37:27 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** * Schematics Version 7.1 - October 1996 * Wed Feb 11 18:34:37 2004 .INCLUDE "mdul.termNO2.txt"


93

**** INCLUDING mdul.termNO2.txt **** *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=5.2 .PARAM Cgas=40 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=5.8 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.termNO2.cir **** ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib .INC "mod.termNO2.net" **** INCLUDING mod.termNO2.net **** * Schematics Netlist * R_R8 0 3 1k E_ABM112 $N_0001 0 VALUE G() E_LAPLACE18 $N_0002 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) E_LAPLACE19 $N_0003 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal3())) E_ABM27 3 0 VALUE if + ((V($N_0002)-V($N_0003))>0,V($N_0002),V($N_0003)) .PRINT TRAN V([3]) V_Vcalefactor 1 0 5v **** RESUMING mod.termNO2.cir **** .INC "mod.termNO2.als" **** INCLUDING mod.termNO2.als **** * Schematics Aliases * .ALIASES R_R8 R8(1=0 2=3 ) E_ABM112 ABM112(OUT=$N_0001 ) E_LAPLACE18 LAPLACE18(OUT=$N_0002 IN=$N_0001 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0003 IN=$N_0001 ) E_ABM27 ABM27(OUT=3 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 ) V_Vcalefactor Vcalefactor(+=1 -=0 ) _ _(3=3)


94

_ _(1=1) .ENDALIASES **** RESUMING mod.termNO2.cir **** .probe .END **** 07/28/104 17:37:27 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 5.0000 ( 3) 0.0000 ($N_0001) 0.0000 ($N_0002) 0.0000 ($N_0003) 0.0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_Vcalefactor 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS


95

**** 07/28/104 17:37:27 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** TIME V(3) 0.000E+00 0.000E+00 1.000E-02 9.286E+02 2.000E-02 2.353E+03 3.000E-02 3.642E+03 4.000E-02 4.637E+03 5.000E-02 5.362E+03 6.000E-02 5.851E+03 7.000E-02 6.130E+03 8.000E-02 6.223E+03 9.000E-02 6.176E+03 1.000E-01 5.997E+03 1.100E-01 5.695E+03 1.200E-01 5.290E+03 1.300E-01 4.804E+03 1.400E-01 4.263E+03 1.500E-01 3.690E+03 1.600E-01 3.112E+03 1.700E-01 2.557E+03 1.800E-01 2.050E+03 1.900E-01 1.615E+03 2.000E-01 1.273E+03 2.100E-01 1.041E+03 2.200E-01 9.287E+02 2.300E-01 9.583E+02 2.400E-01 1.123E+03 2.500E-01 1.406E+03 2.600E-01 1.791E+03 2.700E-01 2.261E+03 2.800E-01 2.798E+03 2.900E-01 3.380E+03 3.000E-01 3.985E+03 3.100E-01 4.594E+03 3.200E-01 5.184E+03 3.300E-01 5.738E+03 3.400E-01 6.238E+03 3.500E-01 6.670E+03 3.600E-01 7.019E+03 3.700E-01 7.276E+03 3.800E-01 7.434E+03 3.900E-01 7.488E+03 4.000E-01 7.450E+03 4.100E-01 7.315E+03 4.200E-01 7.078E+03 4.300E-01 6.744E+03 4.400E-01 6.322E+03 4.500E-01 5.824E+03 4.600E-01 5.266E+03 4.700E-01 4.665E+03 4.800E-01 4.043E+03


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4.900E-01 3.421E+03 5.000E-01 2.823E+03 5.100E-01 2.274E+03 5.200E-01 1.797E+03 5.300E-01 1.412E+03 5.400E-01 1.137E+03 5.500E-01 9.817E+02 5.600E-01 9.630E+02 5.700E-01 1.087E+03 5.800E-01 1.336E+03 5.900E-01 1.691E+03 6.000E-01 2.138E+03 6.100E-01 2.656E+03 6.200E-01 3.227E+03 6.300E-01 3.827E+03 6.400E-01 4.435E+03 6.500E-01 5.032E+03 6.600E-01 5.597E+03 6.700E-01 6.113E+03 6.800E-01 6.564E+03 6.900E-01 6.936E+03 7.000E-01 7.219E+03 7.100E-01 7.404E+03 7.200E-01 7.485E+03 7.300E-01 7.472E+03 7.400E-01 7.363E+03 7.500E-01 7.153E+03 7.600E-01 6.844E+03 7.700E-01 6.445E+03 7.800E-01 5.966E+03 7.900E-01 5.422E+03 8.000E-01 4.831E+03 8.100E-01 4.212E+03 8.200E-01 3.587E+03 8.300E-01 2.981E+03 8.400E-01 2.416E+03 8.500E-01 1.918E+03 8.600E-01 1.506E+03 8.700E-01 1.200E+03 8.800E-01 1.012E+03 8.900E-01 9.525E+02 9.000E-01 1.041E+03 9.100E-01 1.258E+03 9.200E-01 1.586E+03 9.300E-01 2.010E+03 9.400E-01 2.511E+03 9.500E-01 3.070E+03 9.600E-01 3.664E+03 9.700E-01 4.273E+03 9.800E-01 4.874E+03 9.900E-01 5.450E+03 1.000E+00 5.980E+03 1.010E+00 6.450E+03 1.020E+00 6.844E+03 1.030E+00 7.152E+03 1.040E+00 7.364E+03 1.050E+00 7.474E+03 1.060E+00 7.484E+03 1.070E+00 7.402E+03 1.080E+00 7.220E+03 1.090E+00 6.937E+03


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5.980E+00 5.431E+03 5.990E+00 5.963E+03 6.000E+00 6.106E+03 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 13.97

Cgas a 60ppm

**** 07/28/104 17:40:06 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** * Schematics Version 7.1 - October 1996 * Wed Feb 11 18:34:37 2004 .INCLUDE "mdul.termNO2.txt" **** INCLUDING mdul.termNO2.txt **** *mtNO2.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=5.2 .PARAM Cgas=60 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=5.8 .PARAM A0=4 .PARAM r=0.3 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.termNO2.cir **** ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib .INC "mod.termNO2.net" **** INCLUDING mod.termNO2.net **** * Schematics Netlist *


106

R_R8 0 3 1k E_ABM112 $N_0001 0 VALUE G() E_LAPLACE18 $N_0002 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) E_LAPLACE19 $N_0003 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal3())) E_ABM27 3 0 VALUE if + ((V($N_0002)-V($N_0003))>0,V($N_0002),V($N_0003)) .PRINT TRAN V([3]) V_Vcalefactor 1 0 5v **** RESUMING mod.termNO2.cir **** .INC "mod.termNO2.als" **** INCLUDING mod.termNO2.als **** * Schematics Aliases * .ALIASES R_R8 R8(1=0 2=3 ) E_ABM112 ABM112(OUT=$N_0001 ) E_LAPLACE18 LAPLACE18(OUT=$N_0002 IN=$N_0001 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0003 IN=$N_0001 ) E_ABM27 ABM27(OUT=3 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 ) V_Vcalefactor Vcalefactor(+=1 -=0 ) _ _(3=3) _ _(1=1) .ENDALIASES **** RESUMING mod.termNO2.cir **** .probe .END **** 07/28/104 17:40:06 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 5.0000 ( 3) 0.0000 ($N_0001) 0.0000 ($N_0002) 0.0000 ($N_0003) 0.0000


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VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_Vcalefactor 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 07/28/104 17:40:06 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termNO2.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** TIME V(3) 0.000E+00 0.000E+00 1.000E-02 1.010E+03 2.000E-02 2.559E+03 3.000E-02 3.961E+03 4.000E-02 5.043E+03 5.000E-02 5.831E+03 6.000E-02 6.362E+03 7.000E-02 6.666E+03 8.000E-02 6.767E+03 9.000E-02 6.716E+03 1.000E-01 6.522E+03 1.100E-01 6.193E+03 1.200E-01 5.752E+03 1.300E-01 5.224E+03 1.400E-01 4.635E+03 1.500E-01 4.012E+03 1.600E-01 3.385E+03 1.700E-01 2.781E+03 1.800E-01 2.229E+03 1.900E-01 1.756E+03 2.000E-01 1.384E+03 2.100E-01 1.132E+03 2.200E-01 1.010E+03 2.300E-01 1.042E+03 2.400E-01 1.222E+03 2.500E-01 1.529E+03 2.600E-01 1.947E+03 2.700E-01 2.459E+03 2.800E-01 3.042E+03 2.900E-01 3.675E+03 3.000E-01 4.334E+03 3.100E-01 4.995E+03 3.200E-01 5.638E+03 3.300E-01 6.240E+03 3.400E-01 6.784E+03 3.500E-01 7.253E+03 3.600E-01 7.633E+03 3.700E-01 7.913E+03 3.800E-01 8.084E+03 3.900E-01 8.142E+03 4.000E-01 8.101E+03


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4.100E-01 7.955E+03 4.200E-01 7.697E+03 4.300E-01 7.334E+03 4.400E-01 6.875E+03 4.500E-01 6.334E+03 4.600E-01 5.727E+03 4.700E-01 5.073E+03 4.800E-01 4.396E+03 4.900E-01 3.720E+03 5.000E-01 3.070E+03 5.100E-01 2.473E+03 5.200E-01 1.954E+03 5.300E-01 1.536E+03 5.400E-01 1.236E+03 5.500E-01 1.068E+03 5.600E-01 1.047E+03 5.700E-01 1.182E+03 5.800E-01 1.452E+03 5.900E-01 1.839E+03 6.000E-01 2.325E+03 6.100E-01 2.889E+03 6.200E-01 3.509E+03 6.300E-01 4.161E+03 6.400E-01 4.823E+03 6.500E-01 5.472E+03 6.600E-01 6.086E+03 6.700E-01 6.647E+03 6.800E-01 7.137E+03 6.900E-01 7.542E+03 7.000E-01 7.850E+03 7.100E-01 8.051E+03 7.200E-01 8.140E+03 7.300E-01 8.125E+03 7.400E-01 8.007E+03 7.500E-01 7.778E+03 7.600E-01 7.443E+03 7.700E-01 7.008E+03 7.800E-01 6.488E+03 7.900E-01 5.896E+03 8.000E-01 5.253E+03 8.100E-01 4.580E+03 8.200E-01 3.901E+03 8.300E-01 3.241E+03 8.400E-01 2.628E+03 8.500E-01 2.085E+03 8.600E-01 1.638E+03 8.700E-01 1.305E+03 8.800E-01 1.100E+03 8.900E-01 1.036E+03 9.000E-01 1.132E+03 9.100E-01 1.368E+03 9.200E-01 1.725E+03 9.300E-01 2.186E+03 9.400E-01 2.731E+03 9.500E-01 3.338E+03 9.600E-01 3.984E+03 9.700E-01 4.646E+03 9.800E-01 5.301E+03 9.900E-01 5.926E+03 1.000E+00 6.503E+03 1.010E+00 7.014E+03


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5.900E+00 1.358E+03 5.910E+00 1.711E+03 5.920E+00 2.169E+03 5.930E+00 2.712E+03 5.940E+00 3.317E+03 5.950E+00 3.962E+03 5.960E+00 4.624E+03 5.970E+00 5.279E+03 5.980E+00 5.906E+03 5.990E+00 6.485E+03 6.000E+00 6.640E+03 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 10.17


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Gas CO: Cgas a 20ppm

**** 07/28/104 17:43:15 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termCO.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** * Schematics Version 7.1 - October 1996 * Tue Nov 11 15:59:42 2003 .INCLUDE "mdul.termCO.txt" **** INCLUDING mdul.termCO.txt **** *mtCO.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=17 .PARAM Cgas=20 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=0.31 .PARAM A0=6 .PARAM r=-0.51 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10 .FUNC Tcal3() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*25 .FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r)) .FUNC G0() G01*(Tcal1()-Tamb) .FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.termCO.cir **** ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib .INC "mod.termCO.net" **** INCLUDING mod.termCO.net ****


119

* Schematics Netlist * V_V8 1 0 5v R_R8 0 3 1k E_ABM112 $N_0001 0 VALUE G() E_LAPLACE18 $N_0002 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) E_LAPLACE19 $N_0003 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal3())) E_ABM27 3 0 VALUE if + ((V($N_0002)-V($N_0003))>0,V($N_0002),V($N_0003)) .PRINT TRAN V([3]) **** RESUMING mod.termCO.cir **** .INC "mod.termCO.als" **** INCLUDING mod.termCO.als **** * Schematics Aliases * .ALIASES V_V8 V8(+=1 -=0 ) R_R8 R8(1=0 2=3 ) E_ABM112 ABM112(OUT=$N_0001 ) E_LAPLACE18 LAPLACE18(OUT=$N_0002 IN=$N_0001 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0003 IN=$N_0001 ) E_ABM27 ABM27(OUT=3 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 ) _ _(1=1) _ _(3=3) .ENDALIASES **** RESUMING mod.termCO.cir **** .probe .END **** 07/28/104 17:43:15 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termCO.sch **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 5.0000 ( 3) 0.0000 ($N_0001) 0.0000


120

($N_0002) 0.0000 ($N_0003) 0.0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_V8 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 07/28/104 17:43:15 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termCO.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** TIME V(3) 0.000E+00 0.000E+00 1.000E-02 5.553E+02 2.000E-02 1.355E+03 3.000E-02 2.062E+03 4.000E-02 2.608E+03 5.000E-02 3.013E+03 6.000E-02 3.295E+03 7.000E-02 3.471E+03 8.000E-02 3.553E+03 9.000E-02 3.558E+03 1.000E-01 3.498E+03 1.100E-01 3.374E+03 1.200E-01 3.191E+03 1.300E-01 2.957E+03 1.400E-01 2.680E+03 1.500E-01 2.370E+03 1.600E-01 2.039E+03 1.700E-01 1.702E+03 1.800E-01 1.377E+03 1.900E-01 1.089E+03 2.000E-01 8.627E+02 2.100E-01 7.164E+02 2.200E-01 6.601E+02 2.300E-01 7.081E+02 2.400E-01 8.408E+02 2.500E-01 1.039E+03 2.600E-01 1.287E+03 2.700E-01 1.572E+03 2.800E-01 1.880E+03 2.900E-01 2.200E+03 3.000E-01 2.519E+03


121



122

9.200E-01 1.156E+03 9.300E-01 1.422E+03 9.400E-01 1.718E+03 9.500E-01 2.032E+03 9.600E-01 2.352E+03 9.700E-01 2.668E+03 9.800E-01 2.971E+03 9.900E-01 3.253E+03 1.000E+00 3.509E+03 1.010E+00 3.732E+03 1.020E+00 3.918E+03 1.030E+00 4.063E+03 1.040E+00 4.165E+03 1.050E+00 4.220E+03 1.060E+00 4.230E+03 1.070E+00 4.199E+03 1.080E+00 4.122E+03 1.090E+00 3.998E+03 1.100E+00 3.829E+03 1.110E+00 3.616E+03 1.120E+00 3.362E+03 1.130E+00 3.072E+03 1.140E+00 2.752E+03 1.150E+00 2.409E+03 1.160E+00 2.053E+03 1.170E+00 1.699E+03 1.180E+00 1.366E+03 1.190E+00 1.078E+03 1.200E+00 8.573E+02 1.210E+00 7.217E+02 1.220E+00 6.804E+02 1.230E+00 7.417E+02 1.240E+00 8.853E+02 1.250E+00 1.092E+03 1.260E+00 1.347E+03 1.270E+00 1.636E+03 1.280E+00 1.946E+03 1.290E+00 2.265E+03 1.300E+00 2.583E+03 1.310E+00 2.891E+03 1.320E+00 3.180E+03 1.330E+00 3.443E+03 1.340E+00 3.676E+03 1.350E+00 3.872E+03 1.360E+00 4.029E+03 1.370E+00 4.142E+03 1.380E+00 4.210E+03 1.390E+00 4.231E+03 1.400E+00 4.211E+03 1.410E+00 4.147E+03 1.420E+00 4.036E+03 1.430E+00 3.879E+03 1.440E+00 3.677E+03 1.450E+00 3.434E+03 1.460E+00 3.153E+03 1.470E+00 2.841E+03 1.480E+00 2.503E+03 1.490E+00 2.149E+03 1.500E+00 1.793E+03 1.510E+00 1.453E+03 1.520E+00 1.150E+03


123

1.530E+00 9.089E+02 1.540E+00 7.492E+02 1.550E+00 6.808E+02 1.560E+00 7.164E+02 1.570E+00 8.399E+02 1.580E+00 1.031E+03 1.590E+00 1.274E+03 1.600E+00 1.556E+03 1.610E+00 1.861E+03 1.620E+00 2.179E+03 1.630E+00 2.499E+03 1.640E+00 2.810E+03 1.650E+00 3.104E+03 1.660E+00 3.375E+03 1.670E+00 3.617E+03 1.680E+00 3.823E+03 1.690E+00 3.991E+03 1.700E+00 4.116E+03 1.710E+00 4.196E+03 1.720E+00 4.230E+03 1.730E+00 4.221E+03 1.740E+00 4.169E+03 1.750E+00 4.071E+03 1.760E+00 3.926E+03 1.770E+00 3.736E+03 1.780E+00 3.503E+03 1.790E+00 3.232E+03 1.800E+00 2.927E+03 1.810E+00 2.595E+03 1.820E+00 2.245E+03 1.830E+00 1.888E+03 1.840E+00 1.541E+03 1.850E+00 1.226E+03 1.860E+00 9.664E+02 1.870E+00 7.835E+02 1.880E+00 6.900E+02 1.890E+00 6.979E+02 1.900E+00 7.993E+02 1.910E+00 9.739E+02 1.920E+00 1.205E+03 1.930E+00 1.477E+03 1.940E+00 1.778E+03 1.950E+00 2.093E+03 1.960E+00 2.413E+03 1.970E+00 2.727E+03 1.980E+00 3.027E+03 1.990E+00 3.305E+03 2.000E+00 3.555E+03 2.010E+00 3.771E+03 2.020E+00 3.950E+03 2.030E+00 4.087E+03 2.040E+00 4.179E+03 2.050E+00 4.225E+03 2.060E+00 4.227E+03 2.070E+00 4.188E+03 2.080E+00 4.102E+03 2.090E+00 3.969E+03 2.100E+00 3.791E+03 2.110E+00 3.570E+03 2.120E+00 3.309E+03


124



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5.790E+00 2.999E+03 5.800E+00 2.673E+03 5.810E+00 2.326E+03 5.820E+00 1.969E+03 5.830E+00 1.618E+03 5.840E+00 1.294E+03 5.850E+00 1.019E+03 5.860E+00 8.173E+02 5.870E+00 7.031E+02 5.880E+00 6.870E+02 5.890E+00 7.690E+02 5.900E+00 9.288E+02 5.910E+00 1.148E+03 5.920E+00 1.412E+03 5.930E+00 1.708E+03 5.940E+00 2.021E+03 5.950E+00 2.341E+03 5.960E+00 2.657E+03 5.970E+00 2.961E+03 5.980E+00 3.244E+03 5.990E+00 3.501E+03 6.000E+00 3.552E+03 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 11.01

Cgas a 40ppm

**** 07/28/104 17:46:32 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termCO.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** * Schematics Version 7.1 - October 1996 * Tue Nov 11 15:59:42 2003 .INCLUDE "mdul.termCO.txt" **** INCLUDING mdul.termCO.txt **** *mtCO.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=17 .PARAM Cgas=40 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=0.31 .PARAM A0=6 .PARAM r=-0.51 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1)


131

.FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10


.FUNC G() G0()+(A()*pwrs(Cgas,r))


.FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.termCO.cir **** ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib .INC "mod.termCO.net" **** INCLUDING mod.termCO.net **** * Schematics Netlist * V_V8 1 0 5v R_R8 0 3 1k E_ABM112 $N_0001 0 VALUE G() E_LAPLACE18 $N_0002 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) E_LAPLACE19 $N_0003 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal3())) E_ABM27 3 0 VALUE if + ((V($N_0002)-V($N_0003))>0,V($N_0002),V($N_0003)) .PRINT TRAN V([3]) **** RESUMING mod.termCO.cir **** .INC "mod.termCO.als" **** INCLUDING mod.termCO.als **** * Schematics Aliases * .ALIASES V_V8 V8(+=1 -=0 ) R_R8 R8(1=0 2=3 ) E_ABM112 ABM112(OUT=$N_0001 ) E_LAPLACE18 LAPLACE18(OUT=$N_0002 IN=$N_0001 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0003 IN=$N_0001 ) E_ABM27 ABM27(OUT=3 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 ) _ _(1=1) _ _(3=3) .ENDALIASES **** RESUMING mod.termCO.cir **** .probe .END **** 07/28/104 17:46:32 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) **********


132

* A:\mod.termCO.sch **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ***************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 5.0000 ( 3) 0.0000 ($N_0001) 0.0000 ($N_0002) 0.0000 ($N_0003) 0.0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_V8 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 07/28/104 17:46:32 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termCO.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** TIME V(3) 0.000E+00 0.000E+00 1.000E-02 4.218E+02 2.000E-02 1.029E+03 3.000E-02 1.566E+03 4.000E-02 1.981E+03 5.000E-02 2.288E+03 6.000E-02 2.503E+03 7.000E-02 2.636E+03 8.000E-02 2.699E+03 9.000E-02 2.702E+03 1.000E-01 2.656E+03 1.100E-01 2.562E+03 1.200E-01 2.423E+03 1.300E-01 2.245E+03 1.400E-01 2.035E+03 1.500E-01 1.800E+03 1.600E-01 1.549E+03 1.700E-01 1.292E+03 1.800E-01 1.046E+03 1.900E-01 8.274E+02 2.000E-01 6.552E+02 2.100E-01 5.441E+02 2.200E-01 5.013E+02 2.300E-01 5.378E+02 2.400E-01 6.386E+02 2.500E-01 7.889E+02


133



134

8.700E-01 6.167E+02 8.800E-01 5.323E+02 8.900E-01 5.228E+02 9.000E-01 5.873E+02 9.100E-01 7.103E+02 9.200E-01 8.783E+02 9.300E-01 1.080E+03 9.400E-01 1.305E+03 9.500E-01 1.543E+03 9.600E-01 1.786E+03 9.700E-01 2.026E+03 9.800E-01 2.256E+03 9.900E-01 2.471E+03 1.000E+00 2.665E+03 1.010E+00 2.835E+03 1.020E+00 2.976E+03 1.030E+00 3.086E+03 1.040E+00 3.163E+03 1.050E+00 3.205E+03 1.060E+00 3.212E+03 1.070E+00 3.189E+03 1.080E+00 3.131E+03 1.090E+00 3.037E+03 1.100E+00 2.908E+03 1.110E+00 2.746E+03 1.120E+00 2.553E+03 1.130E+00 2.333E+03 1.140E+00 2.090E+03 1.150E+00 1.829E+03 1.160E+00 1.559E+03 1.170E+00 1.290E+03 1.180E+00 1.038E+03 1.190E+00 8.188E+02 1.200E+00 6.511E+02 1.210E+00 5.481E+02 1.220E+00 5.168E+02 1.230E+00 5.633E+02 1.240E+00 6.724E+02 1.250E+00 8.293E+02 1.260E+00 1.023E+03 1.270E+00 1.243E+03 1.280E+00 1.478E+03 1.290E+00 1.721E+03 1.300E+00 1.962E+03 1.310E+00 2.196E+03 1.320E+00 2.415E+03 1.330E+00 2.615E+03 1.340E+00 2.792E+03 1.350E+00 2.941E+03 1.360E+00 3.060E+03 1.370E+00 3.146E+03 1.380E+00 3.197E+03 1.390E+00 3.213E+03 1.400E+00 3.198E+03 1.410E+00 3.150E+03 1.420E+00 3.065E+03 1.430E+00 2.946E+03 1.440E+00 2.793E+03 1.450E+00 2.608E+03 1.460E+00 2.395E+03 1.470E+00 2.157E+03


135



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138



139



140



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142

5.740E+00 3.112E+03 5.750E+00 3.009E+03 5.760E+00 2.873E+03 5.770E+00 2.703E+03 5.780E+00 2.504E+03 5.790E+00 2.278E+03 5.800E+00 2.030E+03 5.810E+00 1.766E+03 5.820E+00 1.495E+03 5.830E+00 1.229E+03 5.840E+00 9.826E+02 5.850E+00 7.741E+02 5.860E+00 6.207E+02 5.870E+00 5.340E+02 5.880E+00 5.218E+02 5.890E+00 5.840E+02 5.900E+00 7.054E+02 5.910E+00 8.720E+02 5.920E+00 1.073E+03 5.930E+00 1.297E+03 5.940E+00 1.535E+03 5.950E+00 1.778E+03 5.960E+00 2.018E+03 5.970E+00 2.249E+03 5.980E+00 2.464E+03 5.990E+00 2.659E+03 6.000E+00 2.698E+03 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 10.00

Cgas a 80ppm

**** 07/28/104 17:48:22 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termCO.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** * Schematics Version 7.1 - October 1996 * Tue Nov 11 15:59:42 2003 .INCLUDE "mdul.termCO.txt" **** INCLUDING mdul.termCO.txt **** *mtCO.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=17 .PARAM Cgas=80


143

.PARAM f0=98.5

.PARAM G01=0.31

.PARAM A0=6

.PARAM r=-0.51

.FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time))

.FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1)





.FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.termCO.cir **** ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib .INC "mod.termCO.net" **** INCLUDING mod.termCO.net **** * Schematics Netlist * V_V8 1 0 5v R_R8 0 3 1k E_ABM112 $N_0001 0 VALUE G() E_LAPLACE18 $N_0002 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) E_LAPLACE19 $N_0003 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal3())) E_ABM27 3 0 VALUE if + ((V($N_0002)-V($N_0003))>0,V($N_0002),V($N_0003)) .PRINT TRAN V([3]) **** RESUMING mod.termCO.cir **** .INC "mod.termCO.als" **** INCLUDING mod.termCO.als **** * Schematics Aliases * .ALIASES V_V8 V8(+=1 -=0 ) R_R8 R8(1=0 2=3 ) E_ABM112 ABM112(OUT=$N_0001 ) E_LAPLACE18 LAPLACE18(OUT=$N_0002 IN=$N_0001 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0003 IN=$N_0001 ) E_ABM27 ABM27(OUT=3 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 ) _ _(1=1) _ _(3=3) .ENDALIASES **** RESUMING mod.termCO.cir **** .probe .END


144

**** 07/28/104 17:48:22 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termCO.sch **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 5.0000 ( 3) 0.0000 ($N_0001) 0.0000 ($N_0002) 0.0000 ($N_0003) 0.0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_V8 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 07/28/104 17:48:22 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termCO.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** TIME V(3) 0.000E+00 0.000E+00 1.000E-02 3.280E+02 2.000E-02 8.003E+02 3.000E-02 1.218E+03 4.000E-02 1.540E+03 5.000E-02 1.779E+03 6.000E-02 1.946E+03 7.000E-02 2.050E+03 8.000E-02 2.098E+03 9.000E-02 2.101E+03 1.000E-01 2.066E+03 1.100E-01 1.992E+03 1.200E-01 1.884E+03 1.300E-01 1.746E+03 1.400E-01 1.583E+03 1.500E-01 1.400E+03 1.600E-01 1.204E+03 1.700E-01 1.005E+03 1.800E-01 8.135E+02 1.900E-01 6.434E+02 2.000E-01 5.095E+02 2.100E-01 4.231E+02 2.200E-01 3.899E+02 2.300E-01 4.182E+02 2.400E-01 4.966E+02 2.500E-01 6.135E+02 2.600E-01 7.603E+02 2.700E-01 9.286E+02


145



146

8.900E-01 4.065E+02 9.000E-01 4.567E+02 9.100E-01 5.524E+02 9.200E-01 6.830E+02 9.300E-01 8.398E+02 9.400E-01 1.015E+03 9.500E-01 1.200E+03 9.600E-01 1.389E+03 9.700E-01 1.575E+03 9.800E-01 1.754E+03 9.900E-01 1.921E+03 1.000E+00 2.073E+03 1.010E+00 2.204E+03 1.020E+00 2.314E+03 1.030E+00 2.400E+03 1.040E+00 2.460E+03 1.050E+00 2.492E+03 1.060E+00 2.498E+03 1.070E+00 2.480E+03 1.080E+00 2.435E+03 1.090E+00 2.361E+03 1.100E+00 2.261E+03 1.110E+00 2.135E+03 1.120E+00 1.986E+03 1.130E+00 1.814E+03 1.140E+00 1.625E+03 1.150E+00 1.423E+03 1.160E+00 1.212E+03 1.170E+00 1.003E+03 1.180E+00 8.070E+02 1.190E+00 6.367E+02 1.200E+00 5.063E+02 1.210E+00 4.262E+02 1.220E+00 4.019E+02 1.230E+00 4.380E+02 1.240E+00 5.228E+02 1.250E+00 6.449E+02 1.260E+00 7.955E+02 1.270E+00 9.663E+02 1.280E+00 1.149E+03 1.290E+00 1.338E+03 1.300E+00 1.526E+03 1.310E+00 1.707E+03 1.320E+00 1.878E+03 1.330E+00 2.034E+03 1.340E+00 2.171E+03 1.350E+00 2.287E+03 1.360E+00 2.379E+03 1.370E+00 2.446E+03 1.380E+00 2.486E+03 1.390E+00 2.499E+03 1.400E+00 2.487E+03 1.410E+00 2.449E+03 1.420E+00 2.384E+03 1.430E+00 2.291E+03 1.440E+00 2.172E+03 1.450E+00 2.028E+03 1.460E+00 1.862E+03 1.470E+00 1.678E+03 1.480E+00 1.478E+03 1.490E+00 1.269E+03


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5.760E+00 2.234E+03 5.770E+00 2.102E+03 5.780E+00 1.947E+03 5.790E+00 1.771E+03 5.800E+00 1.579E+03 5.810E+00 1.373E+03 5.820E+00 1.163E+03 5.830E+00 9.557E+02 5.840E+00 7.641E+02 5.850E+00 6.020E+02 5.860E+00 4.827E+02 5.870E+00 4.153E+02 5.880E+00 4.057E+02 5.890E+00 4.542E+02 5.900E+00 5.486E+02 5.910E+00 6.781E+02 5.920E+00 8.342E+02 5.930E+00 1.009E+03 5.940E+00 1.194E+03 5.950E+00 1.382E+03 5.960E+00 1.569E+03 5.970E+00 1.749E+03 5.980E+00 1.916E+03 5.990E+00 2.068E+03 6.000E+00 2.098E+03 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 10.23

Cgas a 130ppm

**** 07/28/104 17:50:18 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termCO.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** * Schematics Version 7.1 - October 1996 * Tue Nov 11 15:59:42 2003 .INCLUDE "mdul.termCO.txt" **** INCLUDING mdul.termCO.txt **** *mtCO.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.028708 .PARAM Vcal0=17 .PARAM Cgas=130 .PARAM f0=98.5 .PARAM G01=0.31 .PARAM A0=6 .PARAM r=-0.51 .FUNC Vcal() Vcal0*(sin(2*3.1415*f0*time)) .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1) .FUNC Tcal2() (Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal()*Vcal()))-1))*10


155




.FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.termCO.cir **** ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib .INC "mod.termCO.net" **** INCLUDING mod.termCO.net **** * Schematics Netlist * V_V8 1 0 5v R_R8 0 3 1k E_ABM112 $N_0001 0 VALUE G() E_LAPLACE18 $N_0002 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) E_LAPLACE19 $N_0003 0 LAPLACE V($N_0001) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal3())) E_ABM27 3 0 VALUE if + ((V($N_0002)-V($N_0003))>0,V($N_0002),V($N_0003)) .PRINT TRAN V([3]) **** RESUMING mod.termCO.cir **** .INC "mod.termCO.als" **** INCLUDING mod.termCO.als **** * Schematics Aliases * .ALIASES V_V8 V8(+=1 -=0 ) R_R8 R8(1=0 2=3 ) E_ABM112 ABM112(OUT=$N_0001 ) E_LAPLACE18 LAPLACE18(OUT=$N_0002 IN=$N_0001 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0003 IN=$N_0001 ) E_ABM27 ABM27(OUT=3 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 IN1=$N_0002 IN2=$N_0003 ) _ _(1=1) _ _(3=3) .ENDALIASES **** RESUMING mod.termCO.cir **** .probe .END **** 07/28/104 17:50:18 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termCO.sch


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**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 5.0000 ( 3) 0.0000 ($N_0001) 0.0000 ($N_0002) 0.0000 ($N_0003) 0.0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_V8 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 07/28/104 17:50:18 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.termCO.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C ***************************************************************************** TIME V(3) 0.000E+00 0.000E+00 1.000E-02 2.795E+02 2.000E-02 6.819E+02 3.000E-02 1.037E+03 4.000E-02 1.313E+03 5.000E-02 1.516E+03 6.000E-02 1.658E+03 7.000E-02 1.747E+03 8.000E-02 1.788E+03 9.000E-02 1.790E+03 1.000E-01 1.760E+03 1.100E-01 1.698E+03 1.200E-01 1.606E+03 1.300E-01 1.488E+03 1.400E-01 1.349E+03 1.500E-01 1.193E+03 1.600E-01 1.026E+03 1.700E-01 8.564E+02 1.800E-01 6.931E+02 1.900E-01 5.482E+02 2.000E-01 4.341E+02 2.100E-01 3.605E+02 2.200E-01 3.322E+02 2.300E-01 3.563E+02 2.400E-01 4.231E+02 2.500E-01 5.227E+02 2.600E-01 6.478E+02 2.700E-01 7.912E+02


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8.900E-01 3.464E+02 9.000E-01 3.892E+02 9.100E-01 4.707E+02 9.200E-01 5.819E+02 9.300E-01 7.156E+02 9.400E-01 8.645E+02 9.500E-01 1.022E+03 9.600E-01 1.183E+03 9.700E-01 1.342E+03 9.800E-01 1.495E+03 9.900E-01 1.637E+03 1.000E+00 1.766E+03 1.010E+00 1.878E+03 1.020E+00 1.972E+03 1.030E+00 2.045E+03 1.040E+00 2.096E+03 1.050E+00 2.124E+03 1.060E+00 2.129E+03 1.070E+00 2.113E+03 1.080E+00 2.074E+03 1.090E+00 2.012E+03 1.100E+00 1.927E+03 1.110E+00 1.820E+03 1.120E+00 1.692E+03 1.130E+00 1.546E+03 1.140E+00 1.385E+03 1.150E+00 1.212E+03 1.160E+00 1.033E+03 1.170E+00 8.551E+02 1.180E+00 6.877E+02 1.190E+00 5.426E+02 1.200E+00 4.314E+02 1.210E+00 3.632E+02 1.220E+00 3.424E+02 1.230E+00 3.732E+02 1.240E+00 4.455E+02 1.250E+00 5.495E+02 1.260E+00 6.778E+02 1.270E+00 8.233E+02 1.280E+00 9.794E+02 1.290E+00 1.140E+03 1.300E+00 1.300E+03 1.310E+00 1.455E+03 1.320E+00 1.600E+03 1.330E+00 1.733E+03 1.340E+00 1.850E+03 1.350E+00 1.949E+03 1.360E+00 2.027E+03 1.370E+00 2.084E+03 1.380E+00 2.118E+03 1.390E+00 2.129E+03 1.400E+00 2.119E+03 1.410E+00 2.087E+03 1.420E+00 2.031E+03 1.430E+00 1.952E+03 1.440E+00 1.850E+03 1.450E+00 1.728E+03 1.460E+00 1.587E+03 1.470E+00 1.429E+03 1.480E+00 1.259E+03 1.490E+00 1.081E+03


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5.770E+00 1.791E+03 5.780E+00 1.659E+03 5.790E+00 1.509E+03 5.800E+00 1.345E+03 5.810E+00 1.170E+03 5.820E+00 9.908E+02 5.830E+00 8.143E+02 5.840E+00 6.510E+02 5.850E+00 5.129E+02 5.860E+00 4.113E+02 5.870E+00 3.538E+02 5.880E+00 3.457E+02 5.890E+00 3.870E+02 5.900E+00 4.674E+02 5.910E+00 5.778E+02 5.920E+00 7.108E+02 5.930E+00 8.593E+02 5.940E+00 1.017E+03 5.950E+00 1.178E+03 5.960E+00 1.337E+03 5.970E+00 1.490E+03 5.980E+00 1.633E+03 5.990E+00 1.762E+03 6.000E+00 1.788E+03 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 10.21

• Archivos EXAMINE OUTPUT de la modulación de

concentración

**** 07/28/104 17:53:46 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.con.sch **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** * Schematics Version 7.1 - October 1996 * Wed Jul 28 17:53:35 2004 .PRINT TRAN V([$N_0004]) .INCLUDE "mdul.conc.txt" **** INCLUDING mdul.conc.txt **** *mc1.cir .PARAM Alfa=1391.11 .PARAM Tamb=25 .PARAM Beta=0.0287 .PARAM Vcal=0.5 .PARAM G01=10 .PARAM A0=2 .PARAM r=0.35 .FUNC Tcal1() Tamb+Alfa*(sqrt(1+(Beta*Vcal*Vcal))-1)


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.FUNC A() A0*(Tcal1()-Tamb) **** RESUMING mod.con.cir **** ** Analysis setup ** .tran 10ms 6 0 10ms * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib nom.lib .INC "mod.con.net" **** INCLUDING mod.con.net **** * Schematics Netlist * V_Cgas $N_0001 0 DC 0 AC 0 +PULSE 0 100 0.1 0.001 0.001 1 3 E_LAPLACE20 $N_0003 0 LAPLACE V($N_0002) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal3())) R_R8 0 $N_0004 1k E_ABM115 $N_0002 0 VALUE G0()+(A()*pwrs(V($N_0001),r)) E_ABM29 $N_0004 0 VALUE if (( + V($N_0005)-V($N_0003))>0,V($N_0005),V($N_0003)) E_LAPLACE19 $N_0005 0 LAPLACE V($N_0002) (1)/((1 + + s/Tcal1())*(1+s/Tcal2())) **** RESUMING mod.con.cir **** .INC "mod.con.als" **** INCLUDING mod.con.als **** * Schematics Aliases * .ALIASES V_Cgas Cgas(+=$N_0001 -=0 ) E_LAPLACE20 LAPLACE20(OUT=$N_0003 IN=$N_0002 ) R_R8 R8(1=0 2=$N_0004 ) E_ABM115 ABM115(OUT=$N_0002 IN=$N_0001 ) E_ABM29 ABM29(OUT=$N_0004 IN1=$N_0005 IN2=$N_0003 IN1=$N_0005 + IN2=$N_0003 ) E_LAPLACE19 LAPLACE19(OUT=$N_0005 IN=$N_0002 ) .ENDALIASES **** RESUMING mod.con.cir **** .probe .END **** 07/28/104 17:53:46 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.con.sch **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE


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($N_0001) 0.0000 ($N_0002) 49.8170 ($N_0003) 49.8170 ($N_0004) 49.8170 ($N_0005) 49.8170 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_Cgas 0.000E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 07/28/104 17:53:46 ******* NT Evaluation PSpice (October 1996) ********** * A:\mod.con.sch **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** TIME V($N_0004) 0.000E+00 4.982E+01 1.000E-02 4.982E+01 2.000E-02 4.982E+01 3.000E-02 4.982E+01 4.000E-02 4.982E+01 5.000E-02 4.982E+01 6.000E-02 4.982E+01 7.000E-02 4.982E+01 8.000E-02 4.982E+01 9.000E-02 4.982E+01 1.000E-01 4.982E+01 1.100E-01 5.775E+01 1.200E-01 6.820E+01 1.300E-01 7.633E+01 1.400E-01 8.239E+01 1.500E-01 8.688E+01 1.600E-01 9.021E+01 1.700E-01 9.268E+01 1.800E-01 9.450E+01 1.900E-01 9.586E+01 2.000E-01 9.686E+01 2.100E-01 9.761E+01 2.200E-01 9.816E+01 2.300E-01 9.857E+01 2.400E-01 9.887E+01 2.500E-01 9.909E+01 2.600E-01 9.926E+01 2.700E-01 9.938E+01 2.800E-01 9.947E+01 2.900E-01 9.954E+01 3.000E-01 9.959E+01 3.100E-01 9.963E+01 3.200E-01 9.966E+01 3.300E-01 9.968E+01 3.400E-01 9.969E+01


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9.600E-01 9.975E+01 9.700E-01 9.975E+01 9.800E-01 9.975E+01 9.900E-01 9.975E+01 1.000E+00 9.975E+01 1.010E+00 9.975E+01 1.020E+00 9.975E+01 1.030E+00 9.975E+01 1.040E+00 9.975E+01 1.050E+00 9.975E+01 1.060E+00 9.975E+01 1.070E+00 9.975E+01 1.080E+00 9.975E+01 1.090E+00 9.975E+01 1.100E+00 9.975E+01 1.110E+00 9.687E+01 1.120E+00 9.663E+01 1.130E+00 9.614E+01 1.140E+00 9.546E+01 1.150E+00 9.462E+01 1.160E+00 9.368E+01 1.170E+00 9.266E+01 1.180E+00 9.160E+01 1.190E+00 9.052E+01 1.200E+00 8.943E+01 1.210E+00 8.835E+01 1.220E+00 8.727E+01 1.230E+00 8.621E+01 1.240E+00 8.517E+01 1.250E+00 8.415E+01 1.260E+00 8.316E+01 1.270E+00 8.219E+01 1.280E+00 8.124E+01 1.290E+00 8.032E+01 1.300E+00 7.942E+01 1.310E+00 7.856E+01 1.320E+00 7.771E+01 1.330E+00 7.689E+01 1.340E+00 7.609E+01 1.350E+00 7.532E+01 1.360E+00 7.456E+01 1.370E+00 7.383E+01 1.380E+00 7.313E+01 1.390E+00 7.244E+01 1.400E+00 7.177E+01 1.410E+00 7.112E+01 1.420E+00 7.049E+01 1.430E+00 6.988E+01 1.440E+00 6.929E+01 1.450E+00 6.872E+01 1.460E+00 6.816E+01 1.470E+00 6.762E+01 1.480E+00 6.709E+01 1.490E+00 6.658E+01 1.500E+00 6.609E+01 1.510E+00 6.561E+01 1.520E+00 6.514E+01 1.530E+00 6.469E+01 1.540E+00 6.425E+01 1.550E+00 6.382E+01 1.560E+00 6.341E+01


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5.840E+00 5.012E+01 5.850E+00 5.011E+01 5.860E+00 5.010E+01 5.870E+00 5.010E+01 5.880E+00 5.009E+01 5.890E+00 5.008E+01 5.900E+00 5.007E+01 5.910E+00 5.007E+01 5.920E+00 5.006E+01 5.930E+00 5.005E+01 5.940E+00 5.005E+01 5.950E+00 5.004E+01 5.960E+00 5.003E+01 5.970E+00 5.003E+01 5.980E+00 5.002E+01 5.990E+00 5.001E+01 6.000E+00 5.001E+01 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 6.05

7.4. ANEXO D: Resultados reales y simulados de la modulación térmica con NO2, CO y su mezcla.


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7.5. ANEXO E: Resultado simulado de la modulación de concentración


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8.- BIBLIOGRAFIA Wavelet transform and fuzzy ARTMAP-based pattern recognition for fase gas identification using a micro-hotplate gas sensor. E.Llobet, J. Brezmes, R. Ionescu, X. Vilanova, X. Correig Departamento de Electrónica de la universidad URV Tarragona. S. Al-Khalifa, J.W. Gardner Escuela de Ingeniería Warwick University Coventry. N. Barsan. Instituto de Química Física Tubingen University, Auf der Morgenselle,Alemania Sensors and Actuators B83 (2002) 238-244 Multicomponent Gas Mixture Analysis Using a Single Tin Oxide Sensor and Dynamic Pattern Recognition. Eduard Llobet, Associate Member,IEEE, Radu Ionescu, Sherzad Al-Khalifa, Jesús Brezmes, Student Member, IEEE, Xavier Vilanova, Xavier Correig, Member IEEE, Nicolae Barsan, and Julian W.gardner, Member, IEEE IEEE Sensors Journal. Vol. 1, NO. 3, October 2001 Electrical equivalent models of semiconductor gas sensors using Pspice. E.Llobet, J. Brezmes, D. López , X. Vilanova, X. Correig Departamento de Electrónica de la universidad URV Tarragona España. Sensors and Actuators B77 (2001) 275-280 Pspice model for resistive gas and odour sensors. J.W. Gardner, E. Llobet and E.L. Hines. IEE Proc.-Circuits Devices Syst., Vol. 146, No. 3, June 1999 Screen-printed nanoparticle tin oxide films for high-yield sensor microsystems. E.Llobet, P. Ivanov J. Brezmes, X. Vilanova, X. Correig Departamento de Electrónica de la universidad URV Tarragona España. J. Hubalek, K. Malysz. Department of Microelectronics, Technical University of Brno. Czech Republic. Gràcia, C. Cané. Departamento de Microsistemas del Centro Nacional de Microelectrónica. Bellaterra. España. Keywords: Micromachined gas sensors; Screen-printed; Tin oxide;Nanopowder;Volatile organic compounds Aprende Pspice para Windows Juan D. Aguilar. José Barrios. Antonio J. Martínez. Escuela Politécnica Superior Dpto. de Electrónica. Universidad de Jaén.

estudio y simulación con pspice de un microsensor de Óxido...

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