CN204650321U - 氮氧化物传感器的加热控制装置 - Google Patents

Abstract

一种氮氧化物传感器的加热控制装置，对整个装置进行控制的控制电路；用于检测和调节氮氧化物传感器温度的检测电路，该电路的输出端接控制电路；加热驱动电路，该电路的输入端接控制电路，输出端接检测电路。由于本实用新型的加热驱动电路和检测电路分时工作，减少加热脉冲电压对测量型号的干扰，集成电路U1根据内部计算后消除加热器内部引线即等效铂热电阻TR1和铂热电阻TR3对加热功率电阻即铂热电阻TR2的影响，准确得到加热电阻即铂热电阻TR2的阻值，使氮氧化物传感器能够工作在恒定的温度下，有利于传感器对以尾气中氮氧化物进行精确测量。

Description

氮氧化物传感器的加热控制装置

技术领域

本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及到氮氧化物传感器的加热控制装置。

背景技术

随着经济的发展，汽车保有量的不断增加，汽车尾气已经成为主要的大气污染物，尤其是汽车尾气中的氮氧化物气体。为了降低汽车氮氧化物气体的排放，需要检测氮氧化物的含量，并根据测量值来采取相应的处理。在汽车发动机后处理系统中采用氮氧化物传感器测量氮氧化物浓度，为了保证氮氧化物传感器能够可靠稳定的工作，必须保证其传感器能够在恒定的温度下工作，因此需要加热控制及检测电路对传感器进行加热控制。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于保证氮氧化物传感器能够在恒定的温度下工作，提供一种设计合理、结构简单、安全可靠、测量精度高的氮氧化物传感器的加热控制装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：对整个装置进行控制的控制电路；用于检测和调节氮氧化物传感器温度的检测电路，该电路的输出端接控制电路；加热驱动电路，该电路的输入端接控制电路，输出端接检测电路。

本实用新型的检测电路为：铂热电阻TR3的一端接地、另一端接铂热电阻TR2的一端和电容C5的一端并通过电阻R13接集成电路U3B的同相输入端5脚，铂热电阻TR2的另一端接铂热电阻TR1的一端，铂热电阻TR1的另一端接电容C2的一端和二极管D2的负极以及MOS管的D端并通过电阻R10接集成电路U3A的同相输入端3脚，集成电路U3A的反相输入端接集成电路U3A的输出端以及控制电路，稳压二极管Z2的正极接地、负极接集成电路U3A的同相输入端3脚，电容C2的另一端接地；集成电路U3B的反相输入端6脚通过电阻R11接集成电路U3B的输出端7脚和控制电路，稳压二极管Z3的负极接集成电路U3B的同相输入端5脚、正极接地，电容C5的另一端接地；集成电路U2的1脚接电阻R4和电阻R6的一端、6脚接电阻R6的另一端和二极管D1的正极、4脚接5V电源，二极管D1的负极接电阻R4的另一端并通过电阻R7接三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接二极管D2的正极、基极接集成电路U1的64脚；集成电路U1的型号为M68HC908AZ60，集成电路U2的型号为LM134D/DT，集成电路U3A和集成电路U3B的型号为OPA4376。

本实用新型的加热驱动电路为：三极管Q3的基极通过电阻R8接集成电路U1的48脚、集电极通过电阻R3接三级管Q2的基极和通过电阻R1接24V电源、发射极接地，三极管Q5的基极接三极管Q2的基极和三极管Q1的集电极、发射极接三极管Q2的发射极并通过电阻R9接MOS管的G端、集电极接地，三极管Q2的集电极接24V电源，三极管Q1的基极通过电阻R2接24V电源和通过电阻R5接稳压二极管Z1的负极、发射极接24V电源，二极管Z1的正极接MOS管Q4的G端，MOS管Q4的D端接二极管D2的负极和铂热电阻TR1的另一端、S端接24V电源，集成电路U1的型号为M68HC908AZ60。

由于本实用新型的加热驱动电路和检测电路分时工作，减少加热脉冲电压对测量型号的干扰，由电阻R2、电阻R5与三极管Q1组成的电压钳位电路，限制MOS管Vgs两端电压，对MOS管进行保护，使用基准电流源输出恒定电流值，能够精确地对铂热电阻TR1～铂热电阻TR3进行测量，集成电路U1根据内部计算后消除加热器内部引线即等效铂热电阻TR1和铂热电阻TR3对加热功率电阻即铂热电阻TR2的影响，准确得到加热电阻即铂热电阻TR2的阻值，使氮氧化物传感器能够工作在恒定的温度下，有利于传感器对以尾气中氮氧化物进行精确测量。

附图说明

图1是本实用新型的电气原理方框图。

图2是图1的电子线路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于下述的实施方式。

在图1、2中，本实施例的氮氧化物传感器的加热控制装置由检测电路、控制电路、加热驱动电路连接构成，检测电路的输出端接控制电路，控制电路的输出端接加热驱动电路，加热驱动电路的输出端接检测电路。

本实施例的检测电路由集成电路U2、集成电路U3A、集成电路U3B、三极管Q6、稳压二极管Z2、稳压二极管Z3、二极管D1、二极管D2、电容C2、电容C5、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R10～电阻R13、铂热电阻TR1～铂热电阻TR3连接构成，集成电路U2的型号为LM134D/DT，集成电路U3A和集成电路U3B的型号为OPA4376。铂热电阻TR3的一端接地、另一端接铂热电阻TR2的一端和电容C5的一端并通过电阻R13接集成电路U3B的同相输入端5脚，铂热电阻TR2的另一端接铂热电阻TR1的一端，铂热电阻TR1的另一端接电容C2的一端和二极管D2的负极以及加热驱动电路并通过电阻R10接集成电路U3A的同相输入端3脚，集成电路U3A的反相输入端接集成电路U3A的输出端以及控制电路，稳压二极管Z2的正极接地、负极接集成电路U3A的同相输入端3脚，电容C2的另一端接地；集成电路U3B的反相输入端6脚通过电阻R11接集成电路U3B的输出端7脚和控制电路，稳压二极管Z3的负极接集成电路U3B的同相输入端5脚、正极接地，电容C5的另一端接地；集成电路U2的1脚接电阻R4和电阻R6的一端、6脚接电阻R6的另一端和二极管D1的正极、4脚接5V电源，二极管D1的负极接电阻R4的另一端并通过电阻R7接三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接二极管D2的正极、基极接控制电路。

本实施例的控制电路由集成电路U1、晶体振荡器Y1、电容C1、电容C3、电容C4、电容C6～电容C8、电阻R14、电阻RS1、电阻RF1连接构成，集成电路U1的型号为M68HC908AZ60。集成电路U1的1脚接集成电路U3A的输出端1脚、3脚接集成电路U3B的输出端7脚、7脚接电容C3的一端和5V电源、8脚接电容C3的另一端和地、9脚接电阻RF1的一端和晶体振荡器Y1的一端以及电容C7的一端、10脚通过电阻RS1接电阻RF1的另一端和晶体振荡器Y1的另一端以及电容C8的一端、11脚接电容C6的一端并通过电阻R14接5V电源、57脚和58脚接电容C1的一端和5V电源、55脚和56脚接电容C1的另一端和地、38脚接电容C4的一端和地、39脚接电容C4的另一端和5V电源、64脚接三极管Q6的基极、48脚接加热驱动电路，电容C6～电容C8的另一端接地。

本实施例的加热驱动电路由三极管Q1～三极管Q3、三极管Q5、MOS管Q4电阻R1～电阻R3、电阻R5、电阻R8、电阻R9连接构成。三极管Q3的基极通过电阻R8接集成电路U1的48脚、集电极通过电阻R3接三级管Q2的基极和通过电阻R1接24V电源、发射极接地，三极管Q5的基极接三极管Q2的基极和三极管Q1的集电极、发射极接三极管Q2的发射极并通过电阻R9接MOS管的G端、集电极接地，三极管Q2的集电极接24V电源，三极管Q1的基极通过电阻R2接24V电源和通过电阻R5接稳压二极管Z1的负极、发射极接24V电源，二极管Z1的正极接MOS管Q4的G端，MOS管Q4的D端接二极管D2的负极和铂热电阻TR1的另一端、S端接24V电源。

本实用新型的工作原理如下：

铂热电阻TR2为氮氧化物传感器的加热器功率电阻，铂热电阻TR1和铂热电阻TR3为氮氧化物传感器的加热器引线电阻。为了准确检测铂热电阻TR2加热电阻值即加热温度，应该排除铂热电阻TR1和铂热电阻TR3对铂热电阻TR2的影响。

集成电路U1的48脚输出占空比可调的PWM信号，控制MOS管Q4的关断及导通，从而控制加载到氮氧化物传感器加热器铂热电阻TR1～铂热电阻TR3的电压。在MOS管Q4关断时，集成电路U1的64脚输出高电平，使三极管Q6导通，给铂热电阻TR1～铂热电阻TR3提供基准电流。集成电路U1通过检测电路采集铂热电阻TR2的阻值后，集成电路U1的64脚输出低电平关断三极管Q6。集成电路U1将采集到的电阻值进行对比计算，根据计算结果调节48脚输出PWM信号的占空比，从而控制氮氧化物传感器加热器的温度恒定在预先设定值。

当集成电路U1的48脚输出高电平时，控制三极管Q3导通、三极管Q2关断和三极管Q5导通、MOS管Q4导通，电源24V加载到氮氧化物传感器的铂热电阻TR1和铂热电阻TR2以及铂热电阻TR3，开始加热。由电阻R2、电阻R5与三极管Q1组成的电压钳位电路，限制MOS管Vgs两端电压，对MOS管进行保护。

当集成电路U1的48脚输出低电平、MOS管关断时，集成电路U1的64脚输出高电平控制三极管Q6导通，此时基准电流经电阻R7、三极管Q6、二极管D2加载到铂热电阻TR1和铂热电阻TR2以及铂热电阻TR3。集成电路U1通过检测电路采集氮氧化物传感器加热器铂热电阻TR1和铂热电阻TR2以及铂热电阻TR3三个电阻的总电压和加热器引线电阻TR3的分电压。经过内部计算后消除加热器内部引线即等效铂热电阻TR1和铂热电阻TR3对加热功率电阻即铂热电阻TR2的影响，最终得出加热器功率电阻即铂热电阻TR2的有效值，即可得到当前氮氧化物传感器的工作温度；集成电路U1控制三极管Q6关断，避免对氮氧化物浓度的测量产生影响。

集成电路U1根据加热功率电阻即铂热电阻TR2的值计算得到的氮氧化物传感器温度，与预先设定的标准温度进行比较，当氮氧化物传感器的温度较低时，集成电路U1输出PWM信号的占空比增加，MOS管Q4导通的占空比增加，使加热器的温度升高；当传感器的温度高于设定温度时，控制输出PWM信号占空比减小，从而使得MOS管Q4导通的占空比减小，使加热器的温度降低；通过整个闭环调节使得加热器的温度恒定。

Claims (3)

1.一种氮氧化物传感器的加热控制装置，其特征在于：

对整个装置进行控制的控制电路；

用于检测和调节氮氧化物传感器温度的检测电路，该电路的输出端接控制电路；

加热驱动电路，该电路的输入端接控制电路，输出端接检测电路。

2.根据权利要求1所述的氮氧化物传感器的加热控制装置，其特征在于所述的检测电路为：铂热电阻TR3的一端接地、另一端接铂热电阻TR2的一端和电容C5的一端并通过电阻R13接集成电路U3B的同相输入端5脚，铂热电阻TR2的另一端接铂热电阻TR1的一端，铂热电阻TR1的另一端接电容C2的一端和二极管D2的负极以及MOS管的D端并通过电阻R10接集成电路U3A的同相输入端3脚，集成电路U3A的反相输入端接集成电路U3A的输出端以及控制电路，稳压二极管Z2的正极接地、负极接集成电路U3A的同相输入端3脚，电容C2的另一端接地；集成电路U3B的反相输入端6脚通过电阻R11接集成电路U3B的输出端7脚和控制电路，稳压二极管Z3的负极接集成电路U3B的同相输入端5脚、正极接地，电容C5的另一端接地；集成电路U2的1脚接电阻R4和电阻R6的一端、6脚接电阻R6的另一端和二极管D1的正极、4脚接5V电源，二极管D1的负极接电阻R4的另一端并通过电阻R7接三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接二极管D2的正极、基极接集成电路U1的64脚；集成电路U1的型号为M68HC908AZ60，集成电路U2的型号为LM134D/DT，集成电路U3A和集成电路U3B的型号为OPA4376。

3.根据权利要求1所述的氮氧化物传感器的加热控制装置，其特征在于所述的加热驱动电路为：三极管Q3的基极通过电阻R8接集成电路U1的48脚、集电极通过电阻R3接三级管Q2的基极和通过电阻R1接24V电源、发射极接地，三极管Q5的基极接三极管Q2的基极和三极管Q1的集电极、发射极接三极管Q2的发射极并通过电阻R9接MOS管的G端、集电极接地，三极管Q2的集电极接24V电源，三极管Q1的基极通过电阻R2接24V电源和通过电阻R5接稳压二极管Z1的负极、发射极接24V电源，二极管Z1的正极接MOS管Q4的G端，MOS管Q4的D端接二极管D2的负极和铂热电阻TR1的另一端、S端接24V电源，集成电路U1的型号为M68HC908AZ60。