专利名称：空气流量传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空气流量传感器。
背景技术：
目前的空气流量传感器主要应用于汽车上，是用来将进入到汽车发动机的 空气流量转换成电信号，并将此信号提供给汽车中央处理器用来报正汽车发动 机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。
目前，空气流量传感器一般为热线式空气流量传感器，其电路结构包括一 个惠斯登掉桥，所述惠斯登电桥的一个桥臂为白金丝的电阻器、另一个桥臂为
白金薄膜电阻器。目前，所述白金丝的电阻器的阻值一般为ioo欧姆，在上述 惠丝登电桥中，为达到所需要的高温，与所述白金丝的电阻器串联的电阻阻值 要足够小，但是，此时电阻上的分压因过低而无法满足比较器输入端的工作点
要求，以致所述比较器不能正常工作。为此， 一般选用20欧姆的菲标准传感 器来解决上述问题，但往往这样的电阻丝工作电流太大，其精度和稳定性难以 控制。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种易购的标准传感器且传感电 路结构简单、成本低、性能可靠的空传感器。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案
一种空气流量传感器，包括采样传感单元、供电单元和放大单元，所述采 样传感单元包括由钨丝发热电阻和钨丝温度补偿电阻分别构成两个上桥臂的 惠斯登电桥，所述惠斯登电桥为所述第一运算放大器提供采样信号，所述供电 单元包括第一运算放大器、第一二极管、第一限流电阻和三极管组成，所述第 一运算放大器的输出端经过所述第一二极管和所迷第一限流电阻连接所述三 极管的基极，其集电极连接电源和地之间；
所述鴒丝发热电阻并联连接有第 一分压电阻和第二分压电阻组成的分压 支路，所述分压支路的分压点连接所述第一运算放大器的同相输入端；
还包括第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三分压电阻和所述第四分压 电阻串联后与所述鴒丝发热电阻并联，所述由第三分压电阻和第四分压电阻组 成的串联电路经过第五分压电阻分压后将信号输入到所述第一运算放大器的
反相输入端；所述放大单元包括第二运算放大器、第一电容、第一电阻、第二 电阻和第二二极管，所迷第一电阻和所述第二二极管串联连接，其组成的串联
电路分别与所述第一电容和第二电阻并联组成并联电路，所述第一运算放大器 的输出信号经过所述并联电路连接其反向输入端，其中，所述第二二极管的正 极连接所述第一运算放大器的输出端；
所述第二运算放大器的反相输入端通过第二电容和第三电阻组成的串联 电珞接地，所述三极管的发射极经过阈值稳压管和第八电阻与所述第二运算放 大器的同相输入端连接。
优选的，还包括冷启动电路，所述冷启动电路包括单片微处理器、第二三 极管、第四电阻、负温度系数热敏电阻、第二限流电阻，所述单片机微处理器 的一个输出端连接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的发射极连接所 述第二限流电阻，所述第二三极管的基极通过所述负温度系数热敏电阻接地， 所述第四电阻连接在所述第二三极管的集电极和基极之间。
优选的，还包括第三二极管，所述第三二极管的正极连接所述单片微处理 器的一个输出端，其负极连接所述第二运算放大器的反相输入端。
本实用新型的有益效果为由于本实用新型鸽丝发热电阻并联连接有第一 分压电阻和第二分压电阻组成的分压支路，所述分压支路的分压点连接所述第 一运算放大器的同相输入端，还包括第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三 分压电阻和所述第四分压电阻串联后与所述鴒丝发热电阻并联，所述由第三分 压电阻和第四分压电阻组成的串联电路经过第五分压电阻分压后将信号输入 到所述第一运算放大器的反相输入端，通过分压电阻，调整了工作点，使得运 算放大器能够适应惠斯登电桥采用符合标准的鴒丝发热电阻和钨丝温度补偿 电阻，因而电路结构简单，另夕卜，由于采用鴒丝发热电阻和鴒丝温度补偿电阻, 因而降低了成本、节省了耗能，而且反应速度快。
图l是本实用新型实施例的结构示意图； 图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更力。明显易懂，下面结合附 图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
参照图1,空气流量传感器，包括一个槽形外壳1，所述外壳1 一端连接
有与其内部连通的用以引出电信号的接插装置4,另一端连接有空气支路通道 3。所述空气支路通道3的截面形状为一直线先右弯折，再左弯折，右弯折处 形成一弧角，左弯折端部为一半圆弧。所述半圆弧向左弯折的第一端形成一进 气口 6，用以使气体进入所述空气支路通道3内，所述弯折线的终点与所述弯 折线存在一定间隙，从而形成出气口 7,便于气体从所述空气支路通道3出来。
其中，所述空气支路通道3的壁厚为3.17 cm，公差为0.05 cm;所述进 气口 6距离所述起始边最近的一端与起始边的距离为20. 35cm,公差为0.05 cm,所述进气口 6的大小为2. 7 cm,公差为0. 05 cm;所述半圓弧的半径为5 cm，公差为0. 05 cm;所述弯折线的终点距离所述半圓弧端点的垂直距离为12. 4 cm,公差为0.05 cm;所述弯折线的终点的外壁距离所述外壳1与所述弯折线 连接的的侧壁的垂直距离为6. 75 cm,公差为0.05 cm。
所述外壳l的截面为矩形，所述矩形的四个端角为弧角，所述弧角的半径 均为1 cm,公差为0. 05 cm;与所述空气支路通道3连接的所述外壳1的侧壁 上设有第二进气口 8，便于从所述空气支路通道3出来的气体进入所述外壳内， 所述半圆弧的端点与所述第二进气口 8靠近它的一端的垂直距离为6.1 cm, 7>差为0. 05 cm。
当然，所述外壳l也可以为具有空腔结构的其他形状。
所述外壳1内设置有印刷电路板5。
请同时参照图2，所述印刷电路板5上设置有以下电路单元
i.惠斯登电桥，由传感器2即钨丝鎢丝发热电阻RH和鴒丝温度补偿电阻
RK构成其两个上桥臂，其中所述钨丝钨丝发热电阻RH即传感器2设置在所述
支路通道3内。
本实用新型采用钨丝钨丝发热电阻，其成本低、耗能小，反应快。 U.供电单元，包括第一运算放大器U2A、第一二极管D2、第一限流电阻 Rl3、 NPN型三极管Q2。其中，所述第一运算放大器U2A的输出端经过所述第
一二极管D2和所述第一限流电阻R13连接所述NPN型三极管Q2的基极，其集 电极连接电源。所迷第一二极管D2可以在所述第一运算放大器U2A输出低电 平时控制所述NPN型三极管Q2可靠关闭。所述惠斯登电桥连接在所述NPN型 三极管Q2的发射极和地之间。
所述鴒丝发热电阻RH并联连接有第一分压电阻R19和第二分压电阻R09 组成的分压支路，所述分压支路的分压点连接所述第一运算放大器U2A的同相 输入端；
还包括有第一电阻R29和第二电阻R12,所述第一电阻R29和所述第二电 阻R12串联后与所述惠斯登电桥中的鴒丝温度补偿电阻RK并联，所述并联电 路经第三电阻R01再次分压后连接所述第一运算放大器U2A的反相输入端；
所述NPN型三极管Q2的集电极和发射极之间并联有启动电阻Rll,所述 启动电阻Rll为电路提供启动电流。
iii.放大单元，包括第二运算放大器U2B、第一电容C2、第四电阻R3、 第二二极管D3和第五电阻R4。其中，所述第二运算放大器U2B的反相输入端 和输出端之间连接有由所述第一电容C2、第四电阻R3及第二二极管D3与所 述第五电阻R4的串联支路组成的并联电路。所述第二二极管D3的正极连接所 述第二运算放大器MB的输出端，其中，所述第四电阻R3为反向加速电路， 所述第二二极管D3、第四电阻R3及第五电阻R4组成正向加速电路。所述第 二运算放大器U2B的反相输入端通过由笫二电容C7和第六电阻R3组成的串联 支5^接地。
优选的，所述NPN型三极管Q2的发射极经过阈值稳压管ZD4和第八电阻 R8连接所述第二运算放大器U2B的同相输入端，以便于所述传感信号的输入。
优选的，还包括冷启动电路，所述冷启动电路包括单片微处理器Ul、第 二三极管Q3、上偏置电阻R7、负温度系数热敏电阻TR3和第二限流电阻R07。 其中，所述单片微处理器U1的一个输出端连接所述上偏置电阻R7，同时连接 所述第二三极管Q3的集电极，所述负温度系数热敏电阻TR3为下偏置电阻， 所述第二三极管Q3的发射极经所述第二限流电阻R07连接所述第二运算放大 器U2B的同相输入端。所述冷启动电路可改善汽车在低温下启动的性能，利用 热敏电阻监测进气温度。
优选的，所述单片微处理器U1的输出端还连接有第二二极管D3，所述单 片微处理器Ul的输出端连接所述第二二极管D3的正极，所述第二二极管D3 的负极连接所述第二运算放大器U2B的反相输入端。可以消除开机时的干扰， 在开机时发出一个脉冲电平叠加在所述第二运算放大器U2B的反向输入端抬 高反向输入电位，使开机时产生的各种信号被暂时屏蔽。
所述单片微处理器Ul优选为PICI2F675,当然，也可以为能实现如上功 能的其他芯片。
下面结合图2介绍本实用新型空气流量传感器应用在汽车系统时的电路 工作原理。
连接器CN1用以连接本实用新型电路和汽车上其它部分电路。所述连接器 CN1的2管脚的+12V电源经过第三电容C3滤波去干扰后为所述第一运算放大 器U2A和所述惠斯登电桥供电；其3管脚为整个电路的公共接地端；其4管脚 的+5V电源为所述单片;f敖处理器Ul和限幅输出电路供电，其中，所述限幅输 出电路包括输出下限电阻R2、第九电阻R1组成的分压支路、上限稳压二极管 ZD1和去干扰电容C5，所述连接器CN1的4管脚通过所述第九电阻Rl和所述去 干扰电容C5组成的串联电*地，其5管脚连接所述上限稳压二极管ZD1的 负极，其正极接地，同时5管脚还连接所述输出下限电阻R2的一端，所述输 出下限电阻R2接收所述第二运算放大器U2B的输出信号，并连接于所述第九 电阻Rl和所述去干扰电容C5之间。
本电路上电后，所述单片微处理器Ul经电容C4、电阻R6去干扰，其内 部完成初始化过程。此时，所述单片微处理器U1的3脚输出短暂高电平，经 二极管D1加至所述第二运算放大器U2B的反相输入端，输出低电平，所以开 机时产生的各种信号被屏蔽，从而可顺利完成短暂开机驱赶开机去干扰过程。 同时，所述单片微处理器Ul从其2脚输出一定时间的高电平为所述冷启动电 路提供电源。所述冷启动电路得电后开始工作，经所述负温度系数热敏电阻 TR3、所述上偏置电阻R 分压为所述第二三极管Q3提供偏流，经所述第二三 极管Q3的发射极输出。由于所述负温度系数热敏电阻TR3阻值是随进气温度 的高低变化的，即所述第二三极管Q3的发射极输出强弱与进气温度高低呈反 比。所迷信号经所述第二限流电阻R(H緩冲输出，在所述信号加速电路输入端
和所述第八电阻R8输出的空信号叠加，形成一启动信号经后续电路进一步处 理后输出，汽车的中央处理器将才艮据此信号的强弱适当加浓混合气，使汽车在 低温环境仍能顺利启动。
根据惠斯登电桥原理，启动电阻Rll为所述惠斯登电桥的桥臂提供微弱的 电流后，所述惠斯登电桥开始工作。所述NPN型三极管Q2由于受到所述惠斯 登电桥以及所述第一运算放大器U2A的控制，其发射极输出一定电流，所述鴒 丝鵠丝发热电阻RH发热使温度升高，当有气流流过其表面时，蒸发带走热量 使电阻阻值减小，此时，分压电阻R9上压降加大，所述第一分压电阻R19和 第二分压电阻R09分压点上电位上升，所述惠斯登电桥失去平衡；此时所述第 一运算放大器U2A输出端输出高电平，经所述第一限流电阻Rl3和所述第一二 极管D2限流，至所述NPN型三极管Q2的基极，其发射极输出电流增强，所述 钨丝鴒丝发热电阻RH温度上升，电阻阻值增大，此时所述惠斯登电桥获得平 衡。反之，当气流减小时，所述第一运算放大器U2A将控制所述NPN型三极管 Q2的发射极输出电流减小。这样，所述NPN型三极管Q2发射极形成随气流变 化的电信号。另外，由所述鵠丝温度补偿电阻RK、分压电阻R10組成所述惠 斯登电桥的另两个桥臂，所述鴒丝温度补偿电阻RK的电阻值随气流温度做相 应变化，所述分压电阻R10上的压降随之变化。经所述第一电阻R29、第二电 阻Rl 2和所述第三电阻R01分压取出 一定比例的补偿信号送入所述第 一运算放 大器U2A的反相输入端，同时控制所述NPN型三极管Q2的发射极输出电流， 从而使所述鴒丝鴒丝发热电阻RH和所述鵠丝温度补偿电阻RK之间的温差维持 不变，因此保证本实用新型只输出与空气流量有关的电信号。在所述NPN型三 极管Q2发射极形成的电信号从所述阈值稳压管ZD4取出上一 电信号，在所述 上偏置电阻R7上行形成电压，经所迷第八电阻R8緩冲，然后经过电容C9去 干扰后输出至信号加速电路，如果此信号不变，所述信号加速电路的输出呈现 跟随器特性，如果信号幅度上升，所述正向加速电路对此信号完成正向加速， 如果此信号幅度下降，所述反向加速电路对此信号完成反向加速，经所述信号 加速电路处理后的信号由所述第二运算放大器U2B输出至所述限幅输出电路， 由输出下限电阻R2、第九电阻R1分压，所述上限稳压二极管ZD1上限后，再 经所述去干扰电容C5去干扰，最后在所述限幅输出电路输出端随气流量变化且适合汽车中央处理器的电信号。
实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于
本领域的一般:R术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围
上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1、一种空气流量传感器，包括采样传感单元、供电单元和放大单元，所述采样传感单元包括由钨丝发热电阻和钨丝温度补偿电阻分别构成两个上桥臂的惠斯登电桥，所述惠斯登电桥为所述第一运算放大器提供采样信号，其特征在于，所述供电单元包括第一运算放大器、第一二极管、第一限流电阻和三极管组成，所述第一运算放大器的输出端经过所述第一二极管和所述第一限流电阻连接所述三极管的基极，其集电极连接电源和地之间；所述钨丝发热电阻并联连接有第一分压电阻和第二分压电阻组成的分压支路，所述分压支路的分压点连接所述第一运算放大器的同相输入端；还包括第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三分压电阻和所述第四分压电阻串联后与所述钨丝发热电阻并联，所述由第三分压电阻和第四分压电阻组成的串联电路经过第五分压电阻分压后将信号输入到所述第一运算放大器的反相输入端；所述放大单元包括第二运算放大器、第一电容、第一电阻、第二电阻和第二二极管，所述第一电阻和所述第二二极管串联连接，其组成的串联电路分别与所述第一电容和第二电阻并联组成并联电路，所述第一运算放大器的输出信号经过所述并联电路连接其反向输入端，其中，所述第二二极管的正极连接所述第一运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的反相输入端通过第二电容和第三电阻组成的串联电路接地，所述三极管的发射极经过阈值稳压管和第八电阻与所述第二运算放大器的同相输入端连接。
2、 根据权利要求1所述的空气流量传感器，其特征在于，还包括冷启动 电路，所述冷启动电路包括单片微处理器、第二三极管、第四电阻、负温度系 数热敏电阻、第二限流电阻，所迷单片机微处理器的一个输出端连接所述第二 三极管的集电极，所述第二三极管的发射极连接所述第二限流电阻，所述第二 三极管的基极通过所述负温度系数热敏电阻接地，所述第四电阻连接在所述第 二三极管的集电极和基极之间。
3、 根据权利要求2或3所迷的空气流量传感器，其特征在于，还包括第三二极管，所述第三二极管的正极连接所述单片微处理器的一个输出端，其负 极连接所述第二运算放大器的反相输入端。
专利摘要本实用新型涉及一种空气流量传感器，包括钨丝发热电阻并联连接有第一分压电阻和第二分压电阻组成的分压支路，所述分压支路的分压点连接所述第一运算放大器的同相输入端，还包括第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三分压电阻和所述第四分压电阻串联后与所述钨丝发热电阻并联，所述由第三分压电阻和第四分压电阻组成的串联电路经过第五分压电阻分压后将信号输入到所述第一运算放大器的反相输入端，通过分压电阻，调整了工作点，使得运算放大器能够适应惠斯登电桥采用符合标准的钨丝发热电阻和钨丝温度补偿电阻，因而电路结构简单，另外，由于采用钨丝发热电阻和钨丝温度补偿电阻，因而降低了成本、节省了耗能，而且反应速度快。
文档编号G01F1/684GK201072350SQ20072016924
公开日2008年6月11日 申请日期2007年6月26日 优先权日2007年6月26日
发明者许季康 申请人:瑞安市登峰福利汽配厂