一種寬域氧傳感器加熱監控電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種寬域氧傳感器加熱監控電路。所述加熱監控電路包括依次連接的微控制器、加熱電路和監控電路，所述微控制器根據所述監控電路反饋的加熱電壓信號改變所輸出PWM信號的占空比，所述加熱電路根據所接收PWM信號的占空比控制流經所述H+、H-接線端的加熱電流的大小，所述監控電路采集加熱電壓信號，經運算放大器放大后反饋給所述微控制器。本實用新型的技術方案可以在稀燃發動機冷啟動時快速對感應元件進行預熱，使寬域氧傳感器在最佳溫度下工作，有利于進行精確的空燃比控制，降低排放；同時本電路與系統其它控制器接口簡單，集成便捷，可以直接集成到ECU電路中，不需要專門的裝置，節省了開發費用。
【專利說明】一種寬域氧傳感器加熱監控電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發動機電控領域，特別涉及一種寬域氧傳感器加熱監控電路。
【背景技術】
[0002]稀燃發動機因其良好的經濟性和排放性在汽車發動機等領域具備良好的應用前景。為了精確地控制稀燃發動機，需要使用氧傳感器對發動機進行閉環控制。傳統氧傳感器只能使用在理論空燃比區域，不適用于稀燃發動機。目前在稀燃發動機上使用的是寬域氧傳感器，但是寬域氧傳感器的陶瓷材料在700°C或更高的溫度下才能傳導氧離子，而發動機冷啟動時排氣管中溫度遠遠低于這個溫度。為了保證寬域氧傳感器穩定可靠的工作，需要對感應元件進行加熱，而目前市場上缺乏專門為寬域氧傳感器加熱的裝置。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種寬域氧傳感器加熱監控電路，解決了現有技術中寬域氧傳感器加熱過程難以控制的技術問題。
[0004]本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下:一種寬域氧傳感器加熱監控電路，包括微控制器、加熱電路和監控電路，所述加熱電路與寬域氧傳感器的H+、H-兩個接線端相連接；所述微控制器輸入端連接所述監控電路的輸出端，所述微控制器輸出端連接所述加熱電路的輸入端，所述微控制器根據所述監控電路反饋的加熱電壓信號改變所輸出PWM信號的占空比，所述加熱電路根據所接收PWM信號的占空比控制流經所述H+、H-接線端的加熱電流的大小；所述加熱電路的輸出端連接所述監控電路的輸入端，所述監控電路采集加熱電壓信號，經運算放大器放大后反饋給所述微控制器。
[0005]在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。
`[0006]進一步，所述加熱電路包括三極管01、1?5管02、電容(:1、02和電阻1?1、1?2、1?3，所述三極管Ql的基極通過電阻Rl連接到VCC電源，所述三極管Ql的發射極接地；所述電阻R2 一端連接所述微控制器的信號輸出端，另一端連接所述三極管Ql的基極；所述電阻R3一端連接12伏直流電源，另一端分別連接所述三極管Ql的集電極和所述MOS管Q2的柵極；所述MOS管Q2的漏極通過所述電容Cl連接到12伏直流電源；所述電容C2正極連接所述MOS管Q2的漏極，所述電容C2負極接地；所述寬域氧傳感器的H+接線端連接所述12伏直流電源，H-接線端連接所述MOS管Q2的漏極。
[0007]進一步，所述監控電路包括運算放大器、電容C3和電阻R4~R9，所述運算放大器的同相輸入端通過電阻R4連接所述MOS管Q2的源極，所述運算放大器的反相輸入端通過電阻R8接地，所述運算放大器的電源端分別接VCC電源和地，所述運算放大器的輸出端與微控制器的數模轉換接口相連接；所述電阻R5、R6、R7并聯后一端共接MOS管Q2的源極，另一端共接地；所述電容C3 —端連接所述運算放大器的同相輸入端，另一端接地；所述電阻R9 —端連接所述運算放大器的反相輸入端，另一端連接所述運算放大器的輸出端。
[0008]進一步，所述微控制器為MC9S12DP256單片機，所述MC9S12DP256單片機的輸出信號為O?5伏的PWM信號。
[0009]本實用新型的有益效果是:本實用新型的技術方案可以實時監測加熱電壓并反饋給微控制器，通過微控制器調節PWM信號的占空比來實現對寬域氧傳感器加熱速率的閉環控制，在稀燃發動機冷啟動時快速對感應元件進行預熱，使寬域氧傳感器在最佳溫度下工作，有利于進行精確的空燃比控制，降低排放。同時本電路與系統其它控制器接口簡單，集成便捷，可以直接集成到ECU電路中，不需要專門的裝置，節省了開發費用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型加熱監控電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0012]如圖1所示，為本實施例加熱監控電路的電路原理圖，包括微控制器、加熱電路和監控電路，本實施例中微控制器選擇MC9S12DP256單片機，所述MC9S12DP256單片機為加熱電路提供O?5伏的PWM信號H_drive ;所述寬域氧傳感器包括H+、H-兩個加熱接線端。
[0013]所述加熱電路包括三極管Q1、M0S管Q2、電容Cl、C2和電阻Rl?R3，所述三極管Ql的基極通過電阻Rl連接到5伏VCC電源，所述三極管Ql的發射極接地；所述電阻R2 —端連接所述微控制器的信號輸出端，接收所述PWM信號H_driVe，另一端連接所述三極管Ql的基極；所述電阻R3 —端連接12伏直流電源，另一端分別連接所述三極管Ql的集電極和所述MOS管Q2的柵極；所述MOS管Q2的漏極通過所述電容Cl連接到12伏直流電源；所述電容C2正極連接所述MOS管Q2的漏極，所述電容C2負極接地；所述寬域氧傳感器的H+接線端連接所述12伏直流電源，H-接線端連接所述MOS管Q2的漏極。
[0014]本實施例的加熱電路根據所接收PWM信號H_drive的占空比，不斷改變驅動電平，通過控制三極管Ql的導通與截止來控制MOS管Q2的電流大小，從而控制對寬域氧傳感器的加熱速率。
[0015]當三極管Ql基極和發射極之間電壓Ube〈0.7V時，三極管Ql不導通，此時MOS管Q2源漏兩極電壓Ves較大，漏極電流Id較大，MOS管Q2導通，此時對寬域氧傳感器的加熱電流較大。
[0016]當三極管Ql基極和發射極之間電壓Ube>0.7V時，三極管Ql正向導通，此時MOS管Q2源漏兩極電壓Ves較小，漏極電流Id?O, MOS管Q2截止，此時對寬域氧傳感器的加熱電
流較小。
[0017]所述監控電路包括運算放大器A、電容C3和電阻R4?R9，所述運算放大器A的同相輸入端3通過電阻R4連接所述MOS管Q2的源極，所述運算放大器的反相輸入端2通過電阻R8接地，所述運算放大器的電源端分別接VCC電源和地，所述運算放大器的輸出端I與微控制器的數模轉換接口相連接；所述電阻R5、R6、R7并聯后一端共接MOS管Q2的源極，另一端共接地；所述電容C3—端連接所述運算放大器的同相輸入端3，另一端接地；所述電阻R9 —端連接所述運算放大器的反相輸入端2，另一端連接所述運算放大器的輸出端I。
[0018]本實施例中，R5、R6、R7是三個采樣電阻，采樣得到的電壓信號通過運算放大器A緩沖、放大后，再通過輸出端口 Ih傳給微控制器的數模轉換接口，從而得到實時的加熱電流大小。
[0019]本實用新型的技術方案可以實時監測加熱電壓并反饋給微控制器，通過微控制器調節PWM信號的占空比來實現對寬域氧傳感器加熱速率的閉環控制，在稀燃發動機冷啟動時快速對感應元件進行預熱，使寬域氧傳感器在最佳溫度下工作，有利于進行精確的空燃比控制，降低排放。同時本電路與系統其它控制器接口簡單，集成便捷，可以直接集成到ECU電路中，不需要專門的裝置，節省了開發費用。
[0020]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種寬域氧傳感器加熱監控電路，其特征在于:所述加熱監控電路包括微控制器、加熱電路和監控電路，所述加熱電路與寬域氧傳感器的H+、H-兩個接線端相連接；所述微控制器輸入端連接所述監控電路的輸出端，所述微控制器輸出端連接所述加熱電路的輸入端，所述微控制器根據所述監控電路反饋的加熱電壓信號改變所輸出PWM信號的占空比，所述加熱電路根據所接收PWM信號的占空比控制流經所述H+、H-接線端的加熱電流的大小；所述加熱電路的輸出端連接所述監控電路的輸入端，所述監控電路采集加熱電壓信號，經運算放大器放大后反饋給所述微控制器。
2.根據權利要求1所述的加熱監控電路，其特征在于:所述加熱電路包括三極管Q1、MOS管Q2、電容Cl、C2和電阻Rl、R2、R3，所述三極管Ql的基極通過電阻Rl連接到VCC電源，所述三極管Ql的發射極接地；所述電阻R2 —端連接所述微控制器的信號輸出端，另一端連接所述三極管Ql的基極；所述電阻R3 —端連接12伏直流電源，另一端分別連接所述三極管Ql的集電極和所述MOS管Q2的柵極；所述MOS管Q2的漏極通過所述電容Cl連接到12伏直流電源；所述電容C2正極連接所述MOS管Q2的漏極，所述電容C2負極接地；所述寬域氧傳感器的H+接線端連接所述12伏直流電源，H-接線端連接所述MOS管Q2的漏極。
3.根據權利要求1或2所述的加熱監控電路，其特征在于:所述監控電路包括運算放大器、電容C3和電阻R4?R9，所述運算放大器的同相輸入端通過電阻R4連接所述MOS管Q2的源極，所述運算放大器的反相輸入端通過電阻R8接地，所述運算放大器的電源端分別接VCC電源和地，所述運算放大器的輸出端與微控制器的數模轉換接口相連接；所述電阻R5、R6、R7并聯后一端共接MOS管Q2的源極，另一端共接地；所述電容C3 —端連接所述運算放大器的同相輸入端，另一端接地；所述電阻R9 —端連接所述運算放大器的反相輸入端，另一端連接所述運算放大器的輸出端。
4.根據權利要求3所述的加熱監控電路，其特征在于:所述微控制器為MC9S12DP256單片機，所述MC9S12DP256單片機的輸出信號為O?5伏的PWM信號。
【文檔編號】G05D23/19GK203673365SQ201320707898
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年11月11日 優先權日:2013年11月11日
【發明者】馬凡華, 馬文華 申請人:揚州清瑪汽車科技有限公司