[發明專利]一種寬域氧傳感器的控制器

有效

• 申請號: 201710306299.7
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107121474B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 章曉娟;謝建軍;鄒杰;簡家文;李輝;周詹云
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01N27/41
• 分類號: G01N27/41;G05B19/042
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 方小惠

1.一種寬域氧傳感器的控制器，其特征在于包括微處理器、泵電流檢測電路、DDS交流信號發生電路、氧濃差電動勢測量電路、比較電路、加熱驅動電路、恒流源電路、第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容和第三電容，所述的泵電流檢測電路具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述的比較電路具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端；所述的微處理器分別與所述的泵電流檢測電路的輸出端、所述的DDS交流信號發生電路的輸入端、所述的氧濃差電動勢測量電路的輸出端、所述的比較電路的輸出端和所述的加熱驅動電路的輸入端連接，所述的泵電流檢測電路的第一輸入端和所述的第二電阻的一端連接且其連接端為所述的控制器的第一輸入端，所述的控制器的第一輸入端用于連接寬域氧傳感器的泵電流輸出端，采集寬域氧傳感器輸出的泵電流，所述的泵電流檢測電路的第二輸入端、所述的第二電阻的另一端和所述的微處理器連接且其連接端為所述的控制器的第一輸出端，所述的控制器的第一輸出端用于連接寬域氧傳感器的泵電壓輸入端，為寬域氧傳感器提供泵電壓，所述的DDS交流信號發生電路的輸出端、所述的第一電阻的一端、所述的第一電容的一端和所述的第三電容的一端連接，所述的第一電阻的另一端為所述的控制器的接地端，接入虛擬地，所述的控制器的接地端用于連接寬域氧傳感器的虛擬地輸入端，為寬域氧傳感器提供虛擬地，所述的第一電容的另一端和所述的比較電路的第一輸入端連接，所述的第三電容的另一端、所述的氧濃差電動勢測量電路的輸入端、所述的第二電容的一端和所述的恒流源電路的輸出端連接且其連接端為所述的控制器的第二輸入端，所述的控制器的第二輸入端用于連接寬域氧傳感器的氧濃差電動勢輸出端，采集寬域氧傳感器輸出的氧濃差電動勢，所述的第二電容的另一端和所述的比較電路的第二輸入端連接，所述的加熱驅動電路的輸出端為所述的控制器的第二輸出端，所述的控制器的第二輸出端用于連接寬域氧傳感器的加熱器正極，為寬域氧傳感器提供加熱電壓；

在控制寬域氧傳感器時，所述的控制器的第一輸入端連接寬域氧傳感器的泵電流輸出端，所述的控制器的第一輸出端連接寬域氧傳感器的泵電壓輸入端，所述的控制器的接地端連接寬域氧傳感器的虛擬地輸入端，所述的控制器的第二輸入端連接寬域氧傳感器的氧濃差電動勢輸出端，所述的控制器的第二輸出端連接寬域氧傳感器的加熱器正極，寬域氧傳感器的加熱器負極接大地；當所述的控制器啟動后，所述的恒流源電路開始工作，持續輸出一恒定電流至寬域氧傳感器的氧濃差電動勢輸出端，所述的微處理器生成PWM波信號并輸送給所述的加熱驅動電路，所述的加熱驅動電路生成加熱電壓對寬域氧傳感器進行加熱，所述的微處理控制所述的DDS交流信號發生電路生成正弦交流信號，該正弦交流信號直接作用于所述的第一電阻，且通過所述的第三電容作用于寬域氧傳感器的氧濃差電動勢輸出端，所述的比較電路的第一輸入端通過第一電容后采集第一電阻一端的電動勢，所述的比較電路的第二輸入端通過所述的第二電容采集寬域氧傳感器的氧濃差電動勢輸出端的電動勢，所述的比較電路將采集的第一電阻一端的電動勢和寬域氧傳感器的氧濃差電動勢輸出端的電動勢進行比較，得到比較信號輸送給所述的微處理器，所述的微處理器根據比較信號來判斷寬域氧傳感器的實時溫度，所述的微處理器中預存有參考溫度范圍，如果寬域氧傳感器的實時溫度在參考溫度范圍之外，所述的微處理器調整生成的PWM波信號的占空比，直至寬域氧傳感器的實時溫度在參考溫度范圍之內，此時，所述的氧濃差電動勢測量電路開始采集寬域氧傳感器的氧濃差電動勢輸出端輸出的氧濃差電動勢并發送給所述的微處理器，所述的微處理器中預存有氧濃差電動勢參考值，所述的微處理器將氧濃差電動勢輸出端輸出的氧濃差電動勢與氧濃差電動勢參考值進行比較，根據比較結果生成泵電壓輸出到寬域氧傳感器的泵電流輸入端，當所采集的氧濃差電動勢穩定在氧濃差電動勢參考值時，寬域氧傳感器的泵電流輸出端輸出的泵電流為極限泵電流，極限泵電流與此時寬域氧傳感器所處環境的氧濃度值有關，此時所述的泵電流檢測電路通過第二電阻對寬域氧傳感器產生的極限泵電流進行采集，將該極限泵電流送進微處理器，實現對寬域氧傳感器的控制。