一种宽域氧传感器加热监控电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种宽域氧传感器加热监控电路。所述加热监控电路包括依次连接的微控制器、加热电路和监控电路，所述微控制器根据所述监控电路反馈的加热电压信号改变所输出PWM信号的占空比，所述加热电路根据所接收PWM信号的占空比控制流经所述H+、H-接线端的加热电流的大小，所述监控电路采集加热电压信号，经运算放大器放大后反馈给所述微控制器。本实用新型的技术方案可以在稀燃发动机冷启动时快速对感应元件进行预热，使宽域氧传感器在最佳温度下工作，有利于进行精确的空燃比控制，降低排放；同时本电路与系统其它控制器接口简单，集成便捷，可以直接集成到ECU电路中，不需要专门的装置，节省了开发费用。
【专利说明】一种宽域氧传感器加热监控电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发动机电控领域，特别涉及一种宽域氧传感器加热监控电路。
【背景技术】
[0002]稀燃发动机因其良好的经济性和排放性在汽车发动机等领域具备良好的应用前景。为了精确地控制稀燃发动机，需要使用氧传感器对发动机进行闭环控制。传统氧传感器只能使用在理论空燃比区域，不适用于稀燃发动机。目前在稀燃发动机上使用的是宽域氧传感器，但是宽域氧传感器的陶瓷材料在700°C或更高的温度下才能传导氧离子，而发动机冷启动时排气管中温度远远低于这个温度。为了保证宽域氧传感器稳定可靠的工作，需要对感应元件进行加热，而目前市场上缺乏专门为宽域氧传感器加热的装置。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种宽域氧传感器加热监控电路，解决了现有技术中宽域氧传感器加热过程难以控制的技术问题。
[0004]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种宽域氧传感器加热监控电路，包括微控制器、加热电路和监控电路，所述加热电路与宽域氧传感器的H+、H-两个接线端相连接；所述微控制器输入端连接所述监控电路的输出端，所述微控制器输出端连接所述加热电路的输入端，所述微控制器根据所述监控电路反馈的加热电压信号改变所输出PWM信号的占空比，所述加热电路根据所接收PWM信号的占空比控制流经所述H+、H-接线端的加热电流的大小；所述加热电路的输出端连接所述监控电路的输入端，所述监控电路采集加热电压信号，经运算放大器放大后反馈给所述微控制器。
[0005]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
`[0006]进一步，所述加热电路包括三极管01、1?5管02、电容(:1、02和电阻1?1、1?2、1?3，所述三极管Ql的基极通过电阻Rl连接到VCC电源，所述三极管Ql的发射极接地；所述电阻R2 一端连接所述微控制器的信号输出端，另一端连接所述三极管Ql的基极；所述电阻R3一端连接12伏直流电源，另一端分别连接所述三极管Ql的集电极和所述MOS管Q2的栅极；所述MOS管Q2的漏极通过所述电容Cl连接到12伏直流电源；所述电容C2正极连接所述MOS管Q2的漏极，所述电容C2负极接地；所述宽域氧传感器的H+接线端连接所述12伏直流电源，H-接线端连接所述MOS管Q2的漏极。
[0007]进一步，所述监控电路包括运算放大器、电容C3和电阻R4~R9，所述运算放大器的同相输入端通过电阻R4连接所述MOS管Q2的源极，所述运算放大器的反相输入端通过电阻R8接地，所述运算放大器的电源端分别接VCC电源和地，所述运算放大器的输出端与微控制器的数模转换接口相连接；所述电阻R5、R6、R7并联后一端共接MOS管Q2的源极，另一端共接地；所述电容C3 —端连接所述运算放大器的同相输入端，另一端接地；所述电阻R9 —端连接所述运算放大器的反相输入端，另一端连接所述运算放大器的输出端。
[0008]进一步，所述微控制器为MC9S12DP256单片机，所述MC9S12DP256单片机的输出信号为O?5伏的PWM信号。
[0009]本实用新型的有益效果是:本实用新型的技术方案可以实时监测加热电压并反馈给微控制器，通过微控制器调节PWM信号的占空比来实现对宽域氧传感器加热速率的闭环控制，在稀燃发动机冷启动时快速对感应元件进行预热，使宽域氧传感器在最佳温度下工作，有利于进行精确的空燃比控制，降低排放。同时本电路与系统其它控制器接口简单，集成便捷，可以直接集成到ECU电路中，不需要专门的装置，节省了开发费用。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型加热监控电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0011]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0012]如图1所示，为本实施例加热监控电路的电路原理图，包括微控制器、加热电路和监控电路，本实施例中微控制器选择MC9S12DP256单片机，所述MC9S12DP256单片机为加热电路提供O?5伏的PWM信号H_drive ;所述宽域氧传感器包括H+、H-两个加热接线端。
[0013]所述加热电路包括三极管Q1、M0S管Q2、电容Cl、C2和电阻Rl?R3，所述三极管Ql的基极通过电阻Rl连接到5伏VCC电源，所述三极管Ql的发射极接地；所述电阻R2 —端连接所述微控制器的信号输出端，接收所述PWM信号H_driVe，另一端连接所述三极管Ql的基极；所述电阻R3 —端连接12伏直流电源，另一端分别连接所述三极管Ql的集电极和所述MOS管Q2的栅极；所述MOS管Q2的漏极通过所述电容Cl连接到12伏直流电源；所述电容C2正极连接所述MOS管Q2的漏极，所述电容C2负极接地；所述宽域氧传感器的H+接线端连接所述12伏直流电源，H-接线端连接所述MOS管Q2的漏极。
[0014]本实施例的加热电路根据所接收PWM信号H_drive的占空比，不断改变驱动电平，通过控制三极管Ql的导通与截止来控制MOS管Q2的电流大小，从而控制对宽域氧传感器的加热速率。
[0015]当三极管Ql基极和发射极之间电压Ube〈0.7V时，三极管Ql不导通，此时MOS管Q2源漏两极电压Ves较大，漏极电流Id较大，MOS管Q2导通，此时对宽域氧传感器的加热电流较大。
[0016]当三极管Ql基极和发射极之间电压Ube>0.7V时，三极管Ql正向导通，此时MOS管Q2源漏两极电压Ves较小，漏极电流Id?O, MOS管Q2截止，此时对宽域氧传感器的加热电
流较小。
[0017]所述监控电路包括运算放大器A、电容C3和电阻R4?R9，所述运算放大器A的同相输入端3通过电阻R4连接所述MOS管Q2的源极，所述运算放大器的反相输入端2通过电阻R8接地，所述运算放大器的电源端分别接VCC电源和地，所述运算放大器的输出端I与微控制器的数模转换接口相连接；所述电阻R5、R6、R7并联后一端共接MOS管Q2的源极，另一端共接地；所述电容C3—端连接所述运算放大器的同相输入端3，另一端接地；所述电阻R9 —端连接所述运算放大器的反相输入端2，另一端连接所述运算放大器的输出端I。
[0018]本实施例中，R5、R6、R7是三个采样电阻，采样得到的电压信号通过运算放大器A缓冲、放大后，再通过输出端口 Ih传给微控制器的数模转换接口，从而得到实时的加热电流大小。
[0019]本实用新型的技术方案可以实时监测加热电压并反馈给微控制器，通过微控制器调节PWM信号的占空比来实现对宽域氧传感器加热速率的闭环控制，在稀燃发动机冷启动时快速对感应元件进行预热，使宽域氧传感器在最佳温度下工作，有利于进行精确的空燃比控制，降低排放。同时本电路与系统其它控制器接口简单，集成便捷，可以直接集成到ECU电路中，不需要专门的装置，节省了开发费用。
[0020]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种宽域氧传感器加热监控电路，其特征在于:所述加热监控电路包括微控制器、加热电路和监控电路，所述加热电路与宽域氧传感器的H+、H-两个接线端相连接；所述微控制器输入端连接所述监控电路的输出端，所述微控制器输出端连接所述加热电路的输入端，所述微控制器根据所述监控电路反馈的加热电压信号改变所输出PWM信号的占空比，所述加热电路根据所接收PWM信号的占空比控制流经所述H+、H-接线端的加热电流的大小；所述加热电路的输出端连接所述监控电路的输入端，所述监控电路采集加热电压信号，经运算放大器放大后反馈给所述微控制器。
2.根据权利要求1所述的加热监控电路，其特征在于:所述加热电路包括三极管Q1、MOS管Q2、电容Cl、C2和电阻Rl、R2、R3，所述三极管Ql的基极通过电阻Rl连接到VCC电源，所述三极管Ql的发射极接地；所述电阻R2 —端连接所述微控制器的信号输出端，另一端连接所述三极管Ql的基极；所述电阻R3 —端连接12伏直流电源，另一端分别连接所述三极管Ql的集电极和所述MOS管Q2的栅极；所述MOS管Q2的漏极通过所述电容Cl连接到12伏直流电源；所述电容C2正极连接所述MOS管Q2的漏极，所述电容C2负极接地；所述宽域氧传感器的H+接线端连接所述12伏直流电源，H-接线端连接所述MOS管Q2的漏极。
3.根据权利要求1或2所述的加热监控电路，其特征在于:所述监控电路包括运算放大器、电容C3和电阻R4?R9，所述运算放大器的同相输入端通过电阻R4连接所述MOS管Q2的源极，所述运算放大器的反相输入端通过电阻R8接地，所述运算放大器的电源端分别接VCC电源和地，所述运算放大器的输出端与微控制器的数模转换接口相连接；所述电阻R5、R6、R7并联后一端共接MOS管Q2的源极，另一端共接地；所述电容C3 —端连接所述运算放大器的同相输入端，另一端接地；所述电阻R9 —端连接所述运算放大器的反相输入端，另一端连接所述运算放大器的输出端。
4.根据权利要求3所述的加热监控电路，其特征在于:所述微控制器为MC9S12DP256单片机，所述MC9S12DP256单片机的输出信号为O?5伏的PWM信号。
【文档编号】G05D23/19GK203673365SQ201320707898
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】马凡华, 马文华 申请人:扬州清玛汽车科技有限公司