KR950002925B1 - 산소농도 감지회로 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

산소농도 감지회로 및 그 방법

제1도는 종래의 산소농도 감지회로도.

제2도(a) 및 (b)는 제1도에서 사용된 산소센서의 특성도.

제3도는 본 고안의 산소농도 감시회로도.

제4도는 제3도의 마이콤에서 출력되는 펄스의 파형도.

제5도는 마이콤에서 출력되는 펄스의 듀티비에 따른 콘덴서의 전압 관계도.

제6도는 산소센서의 감도보정도.

제7도는 산소농도의 감지를 위한 제어 흐름도.

제8도는 데이타 기억장치를 사용한 산소센서의 감도보정 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50 : 산소농도 감지부 51 : 증폭부

52 : 산소센서 감도 보정부 53 : 마이콤

54 : 산소센서 감도 기억부

본 발명은 산소감지회로에 관한 것으로, 특히 산소센서의 특성 편차 및 주위조건에 따라 센서의 특성이 변하는 것을 보정하는데 적당하도록 한 산소농도 감지회로 및 그 방법에 관한 것이다.

이와 관련하여 일반적으로 사용되고 있는 종래의 산소감지회로는 제1도에 도시한 바와 같이 산소센서(S1)의 출력을 저항(R3)을 통해 콘덴서(C1)에 인가하고, 상기 콘덴서(C1)의 전압을 연산 증폭기(OP1)에 입력하며 상기 연산 증폭기(OP1)의 출력을 다시 마이콤(1)에 입력하여 산소센서(S1)가 감지한 산소의 농도를 측정하도록 구성하였다.

상기와 같이 구성한 종래의 산소감지회로에 대하여 그 동작 및 문제점을 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 산소센서(S1)가 제3도(a) 및 (b)와 같은 특성을 갖는다면, 상기 산소센서(S1)의 출력전압이 저항(R3) 및 콘덴서(C1)로 구성된 지연회로에서 적분된 다음 연산 증폭기(OP1)에 Vs의 전압을 입력한다. 그런데, 이 전압(Vs)은 마이콤(1)이 검출하여 해석을 하기에는 너무 미약하므로 연산 증폭기(OP1)에서 증폭을 하여 Vo=Vs(1+R1/R2)의 전압을 마이콤(1)의 입력포트(P1)로 입력한다,

그러면, 상기 마이콤(1)은 이 전압으로부터 산소의 농도를 감지하게 되고 그에 따른 프로그램을 수행하게 된다.

그러나 상기와 같은 회로는 산소센서(S1)의 특성편차 및 주위조건 즉, 온도나 습도에 따른 산소센서(S1)의 특성변화를 보상할 수 없으므로 사용되는 산소센서(S1) 및 주위조건에 따라 산소센서(S1)에서 출력되는 전압이 다르므로 정확한 산소의 농도를 측정할 수 없게 된다.

이에따라 본 발명은 상기와 같이 주위조건에 따른 산소센서의 특성변화에 의해 정확한 산소농도를 측정할수 없는 종래 회로의 결합을 해결하기 위한 목적에서 창안된 것으로, 산소센서가 감지한 산소농도를 표준 데이타와 비교하고 그 차이를 보상하여 산소센서의 특성차이에 관계없이 산소농도가 정확히 측정되도록 하였으며 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명의 산소농도 감지회로의 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, 산소센서가 감지한 전압을 콘덴서와 저항으로 구성된 지연회로에 의해 일정 시간지연시키는 산소농도 감지부(50)와, 상기 산소농도 감지부(50)의 출력전압을 입력하여 이를 소정레벨로 증폭하여 마이콤으로 출력하는 증폭부(51)와, 마이콤(53)으로부터의 출력신호를 저항 및 콘덴서를 통해 입력하고 이를 연산 증폭기에 의해 버퍼링하며 상기 연산 증폭기의 출력신호를 저항 및 콘덴서를 통한 후 비교기의 일측입력단자에 입럭하며, 상기 비교기의 타측 단자에는 상기 증폭부의 출력을 입력하고 그 출력을 마이콤에 입력한 산소센서 감도 보정부(52)로 구성되며, 상기 마이콤은 회로의 정전전에 상기 마이콤으로부터 출력된 펄스의 듀티비를 기억시켰다가 전원의 복귀시 감도 보정을 신속히 하기위해 산소센서 감도기억부(54)를 갖는다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 회로에 대하여 그 동작 및 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 자연상태 또는 1시간정도 같은 산소의 농도 데이타가 입력되는 경우를 자연상태의 환경이라고 하고 이때의 산소농도를 20.8%라고 가정하면, 초기 동작시 산소센서의 응답속도 지연시간이 경과한 뒤에 마이콤의 출력단자로부터 제4도와 같은 듀티비를 갖는 신호를 제5도와 같이 듀티비는 제로에서부터 점차 증가시키며 출력한다.

그런데, 초기에는 마이콤의 출력포트로부터 펄스폭 변조신호가 발생하지 않으므로 비교기의 반전단자 전압이 그 비반전 단자의 전압보다 낮게되고 따라서 상기 비교기는 하이의 값을 마이콤에 입력한다.

그러나, 상기 마이콤으로부터 펄스폭 변조신호가 발생하여 그 듀티 싸이클에 비례하는 전압이 콘덴서에 충전됨에 따라 비교기의 반전단자에 입력되는 전압이 그 비반전 단자에 입력되는 증폭부의 전압보다 더 크기 되는 시점에서 마이콤에서 출력되고 있는 펄스폭 변조신호의 듀티비 즉, 그에 비례하는 콘덴서의 전압을 읽는다.

그리고 이에 따른 제어는 제6도 및 제7도를 통해 알수 있는데, 상기 콘덴서의 전압과 표준 감도 특성에서의 전압 즉, 자연상태의 산소농도를 가질 때의 전압(A점, 산소농도 20.8%인 점)과 비교를 하여 현재 산소센서의 증폭전압 즉, 콘덴서의 전압이 표준감도전압(VA)보다 큰 경우에는 △V(현재 산소센서의 증폭전압-표준감도전압)을 구하여 △V만큼을 표준감도특성에서 빼내어 곡선(A)와 같이 센서가 고감도일 때의 보정을 수행한다.

한편, 현재 산소센서의 증폭전압이 표준감도전압(VA)보다 작은 겅우에는, △V(표준감도전압-현재 산소센서의 증폭전압)을 구하여 △V만큼 표준각도특성에 더하여 곡선(B)와 같이 센서가 저감도일 때에 대한 보정을 행한다.

그러나, 상기와 같이 산소표준감도가 보정된 이후에서 1시간정도 같은 정도의 산소농도에 대한 데이타가 입력된 경우에는(산소농도 비교시 어느 정도 범위가 있어 그 범위내에 들면 같은 데이타로 인정한다) 이때의 데이타를 산소농도 20.8%일 때의 자연상태로 보고 상기의 과정과 같이 주위상태에 따른 산소센서의 감도를 보정한다,

한편, 초기 동작시 데이타와 같은 데이타가 입력된 경우 초기의 자연상태에서의 산소농도를 유지하고 있음으로 이때의 값을 자연상태의 산소농도로 하여 산소센서의 측정값에 따른 보정을 수행한다.

한편, 초기 동작시에 EEPROM에 데이타가 있는 경우에는, 제8도의 제어 흐름도와 같이 상기EEPROM의 데이타를 읽어서 마이콤의 출력포트를 통해 출력하고, 입력포트의 출력을 조사하여 하이기 되면 상기의 출력이 로우가 될 때까지 듀티비를 증가시켜서 그 값이 로우가 되면 그 순간의 상태를 자연상태로 보고 이때의 데이타를 기준 데이타로 한 다음 표준 감도 특성과 비교하여 감도 특성곡선을 보정한다.

그리고 마이콤의 출력이 로우인 경우 아이씨의 출력이 하이가 될 때까지 듀티비를 증가시켜 출력포트를 통해 출력하고 나서 EEPROM에 데이타가 없는 경우와 같은 동작을 수행하며, 1시간정도 같은 산소농도가 입력될 때에는 이때를 자연상태로 보아 상기와 같이 산소센서의 특성 편차 및 주위 조건에 따라 특성이 변하는 것을 보정하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 산소센서의 감도특성을 보정하이 새로운 감도특성을 만들어 정확한 산소의 농도를 감지하고 이를 보정해주는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 산소센서가 감지한 전압을 콘덴서와 저항으로 구성된 지연회로에 의해 일정 시간지연시키는 산소농도감지부와, 상기 산소농도 감지부의 출력전압을 입력하여 이를 소정 레벨로 증폭하여 마이콤으로 출력하는 증폭부와, 마이콤으로부터의 출력신호를 저항 및 콘덴서를 통해 입력하고 이를 연산 증폭기에 의해 버퍼링하며 상기 연산 증폭기의 출력신호를 저항 및 콘덴서를 통한 후 비교기의 일측입력단자에 입력하며, 상기비교기의 타측 단자에는 상기 증폭부의 출력을 입력하고 그 출력을 마이콤에 입력한 산소센서 감도 보정부와, 정전전에 상기 마이콤으로부터 출력된 펄스의 듀티비를 기억시켰다가 전원의 복귀시 강도 보정을 신속히 하기위해 산소센서 감도기억 회로부를 구비한 것을 특징으로 하는 산소농도 감지회로.
2. 산소센서가 측정한 산소농도를 마이콤에 입력하여 이를 자연상태에서의 산소농도와 비교하고, 측정된 산소농도가 일정 시간이상 동일한 값을 유지하면 이를 자연상태의 산소농도로 하여 이를 기준으로 입력되는 산소센서의 측정값에 대한 보정을 수행하며, 회로에 전원이 오프될 때에는 그때까지 메모리에 저장된 데이타를 기준으로 하여 산소센서의 감도를 보정하는 것을 특징으로 하는 산소농도 감지방법.