一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路，包括D/A轉(zhuǎn)換電路、電壓比較電路和泵電流Ip采集電路，其特征在于：所述D/A轉(zhuǎn)換電路中設(shè)置有DAC模擬信號(hào)發(fā)生器，所述DAC模擬信號(hào)發(fā)生器分別連接微控制器和泵電源Ip采集電路，所述微控制器連接電壓比較電路。本新型電路設(shè)置有電壓閉環(huán)控制，保證氧傳感器檢測(cè)室里的空氣系數(shù)始終等于1，從而得到精確的泵電流Ip，通過(guò)實(shí)時(shí)采集到泵電流信號(hào)，從而控制和得到空燃比信號(hào)，降低排放，本電路接口簡(jiǎn)單，可與ECU電路兼容，減少了空間占用，降低了成本。
【專利說(shuō)明】一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器系統(tǒng)，具體說(shuō)是涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著對(duì)汽車(chē)尾氣排放要求的不斷提高，傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)型氧傳感器已不能滿足高排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，取而代之的是控制精度更高的寬域氧傳感器，但市場(chǎng)上的發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器都是在普通開(kāi)關(guān)型氧傳感器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)泵氧膜片，在寬域氧傳感器在工作時(shí)，若過(guò)量空氣系數(shù)大于1，則在氧泵上加一個(gè)方向的電流，從檢測(cè)室抽出氧，若過(guò)量空氣系數(shù)小于1，則在氧泵上加相反方向的電流，向檢測(cè)室泵入氧，缺少一個(gè)專門(mén)的泵電流控制及采集電路。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路，電路接口簡(jiǎn)單，可以精確的控制和采集泵電流，且可與ECU電路其它部分兼容，方便集成到ECU中，減少了空間占用，降低了成本。
[0004]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路，包括D/A轉(zhuǎn)換電路、電壓比較電路和泵電流Ip采集電路，所述D/A轉(zhuǎn)換電路中設(shè)置有DAC模擬信號(hào)發(fā)生器，所述DAC模擬信號(hào)發(fā)生器分別連接微控制器和泵電源Ip采集電路，所述微控制器連接電壓比較電路。
[0005]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0006]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊包括電容Cl、C2、電感LI和DAC模擬信號(hào)發(fā)生器，所述DAC模擬信號(hào)發(fā)生器可以將微控制器傳輸過(guò)來(lái)的12位串行信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)大小的O?5伏的模擬信號(hào)AD_out，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳I連接微控制器的引腳3，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳2連接微控制器的引腳I，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳4和管腳6接地，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳7連接電容Cl、C2的正極，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳8作為DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的輸出端AD_out連接所述泵電流Ip采集電路，所述電容Cl和電容C2并聯(lián)，且均負(fù)極接地，所述電感LI的一端連接電源VCC，電感LI的另一端連接電容Cl、C2的正極。
[0007]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述電壓比較電路通過(guò)氧傳感器膜片的反饋電壓Vs與微控制器的基準(zhǔn)電壓VGND進(jìn)行相減、放大,從而生成并輸出信號(hào)VsX5傳輸給微控制器,所述電壓比較電路包括電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、電容C3、C4和運(yùn)算放大器U3B，所述電阻Rl的一端連接微控制器的引腳6，另一端連接氧傳感膜片反饋電壓信號(hào)Vs和電阻R2、R4的一端，所述電阻R2的另一端連接微控制器的引腳8，所述R4的另一端連接運(yùn)算放大器U3B的同相輸入端，所述電容C3的正極連接微控制器的引腳8，電容C3的負(fù)極接地，所述電阻R3的一端連接接運(yùn)算放大器U3B的反相輸入端，電阻R3的另一端連接接參考電壓VGND，所述電阻R5的一端連接運(yùn)算放大器U3B的同相輸入端，電阻R5的另一端接地，所述電阻R6和電容C4并聯(lián)，并聯(lián)后的一端接運(yùn)算放大器U3B的反相輸入端，并聯(lián)后的另一端接運(yùn)算放大器U3B的輸出端，所述運(yùn)算放大器U3B輸出端和微控制器的管腳4相連。
[0008]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述泵電流Ip采集電路通過(guò)DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的輸出端AD_out連接經(jīng)晶體管U3D放大，施加在傳感器感應(yīng)電阻兩端，驅(qū)動(dòng)泵電流Ip，形成一個(gè)閉環(huán)控制回路，經(jīng)過(guò)晶體管U3C緩沖、放大，得到泵電流Ip的敏感信號(hào)IpSENSE，從而反映實(shí)時(shí)的泵電流Ip大小，進(jìn)而得到當(dāng)前的空燃比信息，所述泵電流Ip采集電路包括電阻R7、R8、R9、RIO、R11、R12、R13、R14、電容C5、C6和運(yùn)算放大器U3B、U3C，所述電阻R7的一端連接DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳8，電阻R8的另一端連接運(yùn)算放大器U3D的同相輸入端，所述電容C5的正極連接運(yùn)算放大器U3D的同相輸入端，電容C5的負(fù)極接地，所述電阻R8的一端連接運(yùn)算放大器U3D的反相輸入端，電阻R8的另一端接運(yùn)算放大器U3D的輸出端，所述電阻R9的一端連接運(yùn)算放大器U3D的輸出端，電阻R9的另一端接電容C6正極，所述電容C6的負(fù)極接地，所述電阻RlO的一端連接運(yùn)算放大器U3C的反相輸入端，電阻RlO的另一端連接電阻Rl I，所述電阻Rl I的另一端連接電容C6正極，所述電阻Rl2的一端接電容C6正極，電阻R12的另一端連接運(yùn)算放大器U3C的同相輸入端，所述電阻R13的一端接運(yùn)算放大器U3C的反相輸入端，電阻R13的另一端接運(yùn)算放大器U3C的輸出端，所述電阻R14的一端連接運(yùn)算放大器U3C的同相輸入端，電阻R14的另一端接參考電壓VGND，所述泵電流Ip通過(guò)電阻RlO引入運(yùn)算放大器U3C，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器U3C緩沖放大后的電流IpSENSE信號(hào)通過(guò)微控制器的管腳2引入。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述微控制器為MC9S12DP256芯片構(gòu)成的微控制器，可以通過(guò)電壓比較電路中輸出信號(hào)VsX5可以識(shí)別泵電流的Ip大小和方向信息并傳輸至DAC模擬信號(hào)發(fā)生器。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:設(shè)置有電壓閉環(huán)控制，保證氧傳感器檢測(cè)室里的過(guò)量空氣系數(shù)始終等于1，從而得到精確的泵電流Ip，通過(guò)實(shí)時(shí)采集到泵電流信號(hào)大小與方向，從而得到實(shí)時(shí)的空燃比信號(hào)，從而能夠進(jìn)行精確的空燃比閉環(huán)控制，降低排放，本新型電路接口簡(jiǎn)單，可與ECU電路其它部分兼容，方便集成到ECU中，無(wú)需專門(mén)的設(shè)計(jì)一個(gè)裝置，減少了空間占用，降低了成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型寬域氧傳感器泵電流的輸出特性圖。
[0013]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0014]21、D/A轉(zhuǎn)換電路，22、電壓比較電路，23、泵電流Ip采集電路，24、微控制器，2、運(yùn)算放大器U3B，3、運(yùn)算放大器U3C，4、運(yùn)算放大器U3D。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0016]如圖1所示，一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路，包括D/A轉(zhuǎn)換電路、電壓比較電路和泵電流Ip采集電路，所述D/A轉(zhuǎn)換電路21中設(shè)置有DAC模擬信號(hào)發(fā)生器，所述DAC模擬信號(hào)發(fā)生器21分別連接微控制器24和泵電源Ip采集電路23，所述微控制器24連接電壓比較電路22，通過(guò)此電路DAC模擬信號(hào)發(fā)生器和微控制器之間通過(guò)SPI協(xié)議傳遞信號(hào)，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)大小的O?5伏的模擬信號(hào)AD_out。
[0017]所述D/A轉(zhuǎn)換電路21包括電容C1、C2、電感LI和DAC模擬信號(hào)發(fā)生器，所述DAC模擬信號(hào)發(fā)生器可以將微控制器24傳輸過(guò)來(lái)的12位串行信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)大小的O?5伏的模擬信號(hào)AD_out，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳I連接微控制器24的引腳3，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳2連接微控制器24的引腳1，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳4和管腳6接地，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳7連接電容Cl、C2的正極，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳8作為DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的輸出端AD_out連接所述泵電流Ip采集電路，所述電容Cl和電容C2并聯(lián)，且均負(fù)極接地，所述電感LI的一端連接電源VCC，電感LI的另一端連接電容C1、C2的正極。
[0018]所述電壓比較電路22通過(guò)氧傳感器膜片的反饋電壓Vs與微控制器24的基準(zhǔn)電壓VGND進(jìn)行相減、放大，從而生成并輸出信號(hào)VsX5傳輸給微控制器24，所述電壓比較電路包括電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、電容C3、C4和運(yùn)算放大器U3B，所述電阻Rl的一端連接微控制器24的引腳6，另一端連接氧傳感膜片反饋電壓信號(hào)Vs和電阻R2、R4的一端，所述電阻R2的另一端連接微控制器24的引腳8，所述R4的另一端連接運(yùn)算放大器U3B的同相輸入端，所述電容C3的正極連接微控制器24的引腳8，電容C3的負(fù)極接地，所述電阻R3的一端連接接運(yùn)算放大器U3B的反相輸入端，電阻R3的另一端連接接參考電壓VGND，所述電阻R5的一端連接運(yùn)算放大器U3B的同相輸入端，電阻R5的另一端接地，所述電阻R6和電容C4并聯(lián)，并聯(lián)后的一端接運(yùn)算放大器U3B的反相輸入端，并聯(lián)后的另一端接運(yùn)算放大器U3B的輸出端，所述運(yùn)算放大器U3B輸出端和微控制器24的管腳4相連。
[0019]所述泵電流Ip采集電路23通過(guò)DAC模擬信號(hào)發(fā)生器21的輸出端AD_out連接經(jīng)晶體管U3D放大，施加在傳感器感應(yīng)電阻兩端，驅(qū)動(dòng)泵電流Ip，形成一個(gè)閉環(huán)控制回路，經(jīng)過(guò)晶體管U3C緩沖、放大，得到泵電流Ip的敏感信號(hào)IpSENSE，從而反映實(shí)時(shí)的泵電流Ip大小，進(jìn)而得到當(dāng)前的空燃比信息，所述泵電流Ip采集電路包括電阻R7、R8、R9、RlO、Rl 1、R12、R13、R14、電容C5、C6和運(yùn)算放大器U3B、U3C，所述電阻R7的一端連接DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳8，電阻R8的另一端連接運(yùn)算放大器U3D的同相輸入端，所述電容C5的正極連接運(yùn)算放大器U3D的同相輸入端，電容C5的負(fù)極接地，所述電阻R8的一端連接運(yùn)算放大器U3D的反相輸入端，電阻R8的另一端接運(yùn)算放大器U3D的輸出端，所述電阻R9的一端連接運(yùn)算放大器U3D的輸出端，電阻R9的另一端接電容C6正極，所述電容C6的負(fù)極接地，所述電阻RlO的一端連接運(yùn)算放大器U3C的反相輸入端，電阻RlO的另一端連接電阻R11，所述電阻Rll的另一端連接電容C6正極，所述電阻Rl2的一端接電容C6正極，電阻R12的另一端連接運(yùn)算放大器U3C的同相輸入端，所述電阻R13的一端接運(yùn)算放大器U3C的反相輸入端，電阻R13的另一端接運(yùn)算放大器U3C的輸出端，所述電阻R14的一端連接運(yùn)算放大器U3C的同相輸入端，電阻R14的另一端接參考電壓VGND，所述泵電流Ip通過(guò)電阻RlO引入運(yùn)算放大器U3C，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器U3C緩沖放大后的電流IpSENSE信號(hào)通過(guò)微控制器24的管腳2引入。
[0020]所述微控制器為MC9S12DP256芯片構(gòu)成的微控制器，可以通過(guò)電壓比較電路中輸出信號(hào)VsX5可以識(shí)別泵電流的Ip大小和方向信息并傳輸至DAC模擬信號(hào)發(fā)生器。
[0021]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路，包括D/A轉(zhuǎn)換電路(21)、電壓比較電路(22)和泵電流Ip采集電路(23)，其特征在于:所述D/A轉(zhuǎn)換電路(21)中設(shè)置有DAC模擬信號(hào)發(fā)生器，所述DAC模擬信號(hào)發(fā)生器(21)分別連接微控制器(24)和泵電源Ip采集電路(23 )，所述微控制器(24 )連接電壓比較電路(22 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路，其特征在于，所述D/A轉(zhuǎn)換電路(21)包括電容C1、C2、電感LI和DAC模擬信號(hào)發(fā)生器，所述DAC模擬信號(hào)發(fā)生器可以將微控制器(24)傳輸過(guò)來(lái)的12位串行信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)大小的O~5伏的模擬信號(hào)AD_out，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳I連接微控制器(24)的引腳3，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳2連接微控制器(24)的引腳1，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳4和管腳6接地，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳7連接電容Cl、C2的正極，DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳8作為DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的輸出端AD_out連接所述泵電流Ip采集電路，所述電容Cl和電容C2并聯(lián)，且均負(fù)極接地，所述電感LI的一端連接電源VCC，電感LI的另一端連接電容C1、C2的正極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路，其特征在于，所述電壓比較電路(22 )通過(guò)氧傳感器膜片的反饋電壓Vs與微控制器(24 )的基準(zhǔn)電壓VGND進(jìn)行相減、放大,從而生成并輸出信號(hào)VsX5傳輸給微控制器(24),所述電壓比較電路包括電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、電容C3、C4和運(yùn)算放大器U3B，所述電阻Rl的一端連接微控制器(24)的引腳6，另一端連接氧傳感膜片反饋電壓信號(hào)Vs和電阻R2、R4的一端，所述電阻R2的另一端連接微控制器(24)的引腳8，所述R4的另一端連接運(yùn)算放大器U3B的同相輸入端，所述電容C3的正極連接微控制器(24)的引腳8，電容C3的負(fù)極接地，所述電阻R3的一端連接接運(yùn)算放大器U3B的反相輸入端，電阻R3的另一端連接接參考電壓VGND，所述電阻R5的一端連接運(yùn)算放大器U3B的同相輸入端，電阻R5的另一端接地，所述電阻R6和電容C4并聯(lián)，并聯(lián)后的一端接運(yùn)算放大器U3B的反相輸入端，并聯(lián)后的另一端接運(yùn)算放大器U3B的輸出端，所述運(yùn)算放大器U3B輸出端和微控制器(24)的管腳4相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種發(fā)動(dòng) 機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路，其特征在于，所述泵電流Ip采集電路(23)通過(guò)DAC模擬信號(hào)發(fā)生器(21)的輸出端AD_out連接經(jīng)晶體管U3D放大，施加在傳感器感應(yīng)電阻兩端，驅(qū)動(dòng)泵電流Ip，形成一個(gè)閉環(huán)控制回路，經(jīng)過(guò)晶體管U3C緩沖、放大，得到泵電流Ip的敏感信號(hào)IpSENSE，從而反映實(shí)時(shí)的泵電流Ip大小，進(jìn)而得到當(dāng)前的空燃比信息，所述泵電流Ip采集電路包括電阻R7、R8、R9、RIO、R11、R12、R13、R14、電容C5、C6和運(yùn)算放大器U3B、U3C，所述電阻R7的一端連接DAC模擬信號(hào)發(fā)生器的管腳8，電阻R8的另一端連接運(yùn)算放大器U3D的同相輸入端，所述電容C5的正極連接運(yùn)算放大器U3D的同相輸入端，電容C5的負(fù)極接地，所述電阻R8的一端連接運(yùn)算放大器U3D的反相輸入端，電阻R8的另一端接運(yùn)算放大器U3D的輸出端，所述電阻R9的一端連接運(yùn)算放大器U3D的輸出端，電阻R9的另一端接電容C6正極，所述電容C6的負(fù)極接地，所述電阻RlO的一端連接運(yùn)算放大器U3C的反相輸入端，電阻RlO的另一端連接電阻R11，所述電阻Rll的另一端連接電容C6正極，所述電阻Rl2的一端接電容C6正極，電阻R12的另一端連接運(yùn)算放大器U3C的同相輸入端，所述電阻R13的一端接運(yùn)算放大器U3C的反相輸入端，電阻R13的另一端接運(yùn)算放大器U3C的輸出端，所述電阻R14的一端連接運(yùn)算放大器U3C的同相輸入端，電阻R14的另一端接參考電壓VGND，所述泵電流Ip通過(guò)電阻RlO引入運(yùn)算放大器U3C，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器U3C緩沖放大后的電流Ipsense信號(hào)通過(guò)微控制器(24)的管腳2引入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述一種發(fā)動(dòng)機(jī)寬域氧傳感器泵電流的控制及采集電路，其特征在于，所述微控制器為MC9S12DP256芯片構(gòu)成的微控制器，可以通過(guò)電壓比較電路中輸出信號(hào)VsX5可以識(shí)別泵電流的 Ip大小和方向信息并傳輸至DAC模擬信號(hào)發(fā)生器。
【文檔編號(hào)】F02D41/28GK203670014SQ201320712566
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】馬凡華, 馬文華 申請(qǐng)人:揚(yáng)州清瑪汽車(chē)科技有限公司