CN110398519A - 一种三阵列NOx传感器测量电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三阵列NOx传感器测量电路，属于氮氧传感器技术领域，主要解决的是现有氮氧传感器功耗大的技术问题，所述电路包括温控单元、第一感应单元、第二感应单元、第三感应单元、控制单元，还包括第二电阻、第三电阻，第一感应单元一端分别连接第二感应单元一端、第三感应单元一端，第一感应单元另一端与温控单元共地连接，第二感应单元另一端连接控制单元的第一信号输入端以及通过第二电阻连接控制单元的第一信号输出端，第三感应单元另一端连接控制单元的第二信号输入端以及通过第三电阻连接控制单元的第二信号输出端，控制单元的第三信号输出端连接温控单元的控制端。本发明可以降低功耗。

Description

一种三阵列NOx传感器测量电路
技术领域
本发明涉及氮氧传感器技术领域，更具体地说，它涉及一种三阵列NOx传感器测量电路。
背景技术
在氮氧传感器中，除了结构设计，还需设计一种传感器电路。在传感器电路设计中，其中最需要考虑的是电路的便携性与功耗。随着过去20年技术的发展，可以在单芯片或同一封装中包含的不同芯片上实现小型化气体传感系统多芯片方法。在单芯片方法中，整个系统在针对包括接口电路的集成电路(IC)优化的制造工艺中实现，具有一些兼容的后处理步骤。单芯片气体传感系统需要较小的面积用于整个芯片。然而，这种方法对电路的功耗提出了很高的要求，并且可能会增加先进制造工艺的成本并降低系统的灵活性，从而使设计更具挑战性。目前，对于多阵列氮氧传感器芯片，仍然需要提供多路电源以测量传感器电阻，即每一阵列需要对应一路电源，无法降低功耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种可以降低功耗的三阵列NOx传感器测量电路。
本发明技术方案是：一种三阵列NOx传感器测量电路，包括温控单元、第一感应单元、第二感应单元、第三感应单元、控制单元，还包括第二电阻、第三电阻，所述第一感应单元一端分别连接所述第二感应单元一端、第三感应单元一端，所述第一感应单元另一端与所述温控单元共地连接，所述第二感应单元另一端连接所述控制单元的第一信号输入端以及通过所述第二电阻连接所述控制单元的第一信号输出端，所述第三感应单元另一端连接所述控制单元的第二信号输入端以及通过所述第三电阻连接所述控制单元的第二信号输出端，所述控制单元的第三信号输出端连接所述温控单元的控制端；
所述第一信号输出端输出高电平以及所述第二信号输出端输出低电平用于检测所述第一感应单元、第二感应单元的阻值；
所述第一信号输出端输出低电平以及所述第二信号输出端输出高电平用于检测所述第三感应单元的阻值。
作为进一步地改进，所述第一信号输出端、第二信号输出端均为PWM信号输出端，所述第一信号输出端的PWM信号与第二信号输出端的PWM信号互补。
进一步地，所述第一信号输入端、第二信号输入端均为A/D模拟量输入端。
进一步地，所述温控单元包括依次串接的电源、电子开关、调温电阻，所述电子开关的控制端连接所述控制单元的第三信号输出端，所述调温电阻一端与所述第一感应单元共地连接。
进一步地，所述第三信号输出端为PWM信号输出端。
进一步地，所述控制单元为单片机。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有的优点为：本发明通过单片机的第一信号输出端输出高电平、第二信号输出端输出低电平，可以求得第二感应单元的阻值、第一感应单元的阻值，通过单片机的第一信号输出端输出低电平、第二信号输出端输出高电平，可以求得第三感应单元的阻值，主要是解决功耗问题，传统技术要给传感器加电源，本方案不需要加电源，直接用单片机的输出信号，可以简化电路，有效降低功耗。
附图说明
图1为本发明的电路图。
图中：A-温控单元、B-控制单元、C-电源、K-电子开关、RS1-第一感应单元、RS2-第二感应单元、RS3-第三感应单元、R1-调温电阻、R2-第二电阻、R3-第三电阻。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图1，一种三阵列NOx传感器测量电路，包括温控单元A、第一感应单元RS1、第二感应单元RS2、第三感应单元RS3、控制单元B，还包括第二电阻R2、第三电阻R3，第一感应单元RS1一端分别连接第二感应单元RS2一端、第三感应单元RS3一端，第一感应单元RS1另一端与温控单元A共地连接，第二感应单元RS2另一端连接控制单元B的第一信号输入端以及通过第二电阻R2连接控制单元B的第一信号输出端，第三感应单元RS3另一端连接控制单元B的第二信号输入端以及通过第三电阻R3连接控制单元B的第二信号输出端，控制单元B的第三信号输出端连接温控单元A的控制端；
第一信号输出端输出高电平以及第二信号输出端输出低电平用于检测第一感应单元RS1、第二感应单元RS2的阻值；
第一信号输出端输出低电平以及第二信号输出端输出高电平用于检测第三感应单元RS3的阻值。
在本实施例中，第一信号输出端、第二信号输出端均为PWM信号输出端，第一信号输出端的PWM信号与第二信号输出端的PWM信号互补，即第一信号输出端的PWM信号与第二信号输出端的PWM信号周期一致、极性相反，当第一信号输出端的PWM信号为高电平时，第二信号输出端的PWM信号为低电平，当第一信号输出端的PWM信号为低电平时，第二信号输出端的PWM信号为高电平。第一信号输入端、第二信号输入端均为A/D模拟量输入端，用于采集电压信号。
在本实施例中，温控单元A包括依次串接的电源C、电子开关K、调温电阻R1，电子开关K的控制端连接控制单元B的第三信号输出端，调温电阻R1一端与第一感应单元RS1共地连接，第三信号输出端为PWM信号输出端。电源C为电流源模块，电子开关K可以是三极管、MOS管或继电器。由公式：P＝I12·R1，可知，通过PWM信号控制电子开关K工作来改变电流源模块的输出电流I1的大小，即可改变调温电阻R1的热功率P，从而可改变调温电阻R1的温度，调温电阻R1可变温度的范围为200℃～350℃。控制单元B为单片机。
作为优选，控制单元B为型号为STM32F334R8的单片机，第一信号输入端为单片机的PA6/TIM3-CH1引脚，用于采集Ua电压信号，第二信号输入端为单片机的PA7/TIM3-CH2引脚，用于采集Ub电压信号，第一信号输出端为单片机的PA9/HRTIM1-CHA2引脚，用于输出PWM1信号，第二信号输出端为单片机的PA8/HRTIM1-CHA1引脚，用于输出PWM2信号，第三信号输出端为单片机的PA10/HRTIM1-CHB1引脚，用于输出PWM3信号。
工作原理：PWM1信号的电压为U2，PWM2信号的电压为U3，第一感应单元RS1、第二感应单元RS2、第三感应单元RS3的公共点电压为Uo。当U2为高电平时，U3为低电平，电流依次经过第二电阻R2、第二感应单元RS2、第一感应单元RS1至接地端，第三电阻R3无电流通过，Uo＝Ub。则
I2＝(U2-Ua)/R2，
RS2＝(Ua-Ub)/I2，
RS1＝Ub/I2。
当U2为低电平时，U3为高电平，电流依次经过第三电阻R3、第三感应单元RS3、第一感应单元RS1至接地端，第二电阻R2无电流通过，Uo＝Ua。则
I3＝(U3-Ub)/R3，
RS3＝(Ub-Ua)/I3。
只使用单片机的PWM信号即可测量三阵列气体传感器三个感应单元的电阻值，电路结构简单，降低了传感器的功耗。
本发明通过单片机的第一信号输出端输出高电平、第二信号输出端输出低电平，可以求得第二感应单元的阻值、第一感应单元的阻值，通过单片机的第一信号输出端输出低电平、第二信号输出端输出高电平，可以求得第三感应单元的阻值，主要是解决功耗问题，传统技术要给传感器加电源，本方案不需要加电源，直接用单片机的输出信号，可以简化电路，有效降低功耗。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种三阵列NOx传感器测量电路，包括温控单元(A)、第一感应单元(RS1)、第二感应单元(RS2)、第三感应单元(RS3)、控制单元(B)，其特征在于，还包括第二电阻(R2)、第三电阻(R3)，所述第一感应单元(RS1)一端分别连接所述第二感应单元(RS2)一端、第三感应单元(RS3)一端，所述第一感应单元(RS1)另一端与所述温控单元(A)共地连接，所述第二感应单元(RS2)另一端连接所述控制单元(B)的第一信号输入端以及通过所述第二电阻(R2)连接所述控制单元(B)的第一信号输出端，所述第三感应单元(RS3)另一端连接所述控制单元(B)的第二信号输入端以及通过所述第三电阻(R3)连接所述控制单元(B)的第二信号输出端，所述控制单元(B)的第三信号输出端连接所述温控单元(A)的控制端；
所述第一信号输出端输出高电平以及所述第二信号输出端输出低电平用于检测所述第一感应单元(RS1)、第二感应单元(RS2)的阻值；
所述第一信号输出端输出低电平以及所述第二信号输出端输出高电平用于检测所述第三感应单元(RS3)的阻值。
2.根据权利要求1所述的一种三阵列NOx传感器测量电路，其特征在于，所述第一信号输出端、第二信号输出端均为PWM信号输出端，所述第一信号输出端的PWM信号与第二信号输出端的PWM信号互补。
3.根据权利要求1所述的一种三阵列NOx传感器测量电路，其特征在于，所述第一信号输入端、第二信号输入端均为A/D模拟量输入端。
4.根据权利要求1所述的一种三阵列NOx传感器测量电路，其特征在于，所述温控单元(A)包括依次串接的电源(C)、电子开关(K)、调温电阻(R1)，所述电子开关(K)的控制端连接所述控制单元(B)的第三信号输出端，所述调温电阻(R1)一端与所述第一感应单元(RS1)共地连接。
5.根据权利要求4所述的一种三阵列NOx传感器测量电路，其特征在于，所述第三信号输出端为PWM信号输出端。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种三阵列NOx传感器测量电路，其特征在于，所述控制单元(B)为单片机。
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