一种氧气传感器空气气氛测试电路及测试机的制作方法

本实用新型涉及氧传感器制造技术领域，更具体的说是涉及一种氧气传感器空气气氛测试电路及测试机。

背景技术：

随着国内科研院校和民营企业的研发开展，氧传感器行业产业化工作得到繁荣的发展。汽车氧传感器是发动机控制电喷控制系统中的重要反馈传感器。氧传感器是基于氧化锆材料对氧的敏感性，以铂电极催化，在一定温度下形成电压信号，ecu通过该信号来控制喷油量，从而使汽车达到节能减排的目的。而国内氧传感器产品的基础性能、一致性、可靠性都远远落后于国外领军企业。

众所周知，氧传感器的基本性能测试主要依靠燃烧台、台架测试、装车试验。但是这些测试手段只能真实反映成品传感器的性能。而且燃烧台、台架、装车试验价格不菲；台架以及装车试验，每次可测试数量很少，产品更换复杂，多用于抽样测试；燃烧台、台架、装车试验必须依靠专业的人员负责，不能出现事故；出现不合格产品后，不能及时发现并锁定出现异常的工序，会导致一系列连锁反应，并且意味着前面所有的材料、人工都浪费了等问题并不能得到解决。

因此，如何提供一种性价比高、安全性好且适用于生产过程的氧传感器空气气氛测试机是本领域技术人员亟需解决的问题。所述空气气氛指常温常压的空气环境。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种氧气传感器空气气氛测试电路及测试机。氧传感器的实际生产中，对每一道工序进行严格的质量把控尤为关键，这就需要相应的测试设备来实现。而现在测试氧传感器的基本性能主要依靠燃烧台、台架测试、装车试验。但是燃烧台、台架测试、装车试验，费用高、必须由人员负责、不够安全、不能及时发现残次品导致一系列连锁反应。因此，在目前的市场上迫切的需要代替燃烧台、台架测试、装车试验的产品，能够有效解决性价比，安全性、预见性等问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种氧气传感器空气气氛测试电路，用于测试氧传感器，所述氧传感器包括：信号端内阻、加热电阻；所述测试电路包括：加热电路、内阻信号测试电路；

所述内阻信号测试电路包括：限流电阻、信号端电源，测压器件，所述限流电阻、所述信号端内阻、所述信号端电源串联，所述限流电阻、所述信号端内阻两端并联有测压器件；

所述加热电路包括：三极管、pwm端、加热端电源；所述pwm端与所述三极管的基极电连接，所述三极管的集电极、发射极、所述加热端电源、加热电阻串联。

进一步，加热电路由加热电阻、三极管、pwm端、加热端电源组成，内阻信号测试电路由限流电阻、信号端内阻、信号端电源和两个电压表组成。pwm端，提供脉冲信号，控制三极管的通断。初始状态时，三极管断开，传感器处于冷态，信号端内阻无穷大；随着pwm脉冲信号的施加，三极管也随之通断，加热电阻温度上升，因此传感器温度上升，信号端内阻不断减小，此时信号端内阻＝(信号端内阻电压值×限流电阻)/限流电阻电压值；通过调整pwm端信号的占空比，将信号端内阻控制稳定在某个值。其中，氧传感器功能结构分为两部分，一是加热电阻，二是信号端内阻。信号端材料为多孔的zro2陶瓷片，是一种固态电解质，两侧面分别烧结上多孔铂(pt)电极。在一定温度下，信号端内阻呈现出电阻特性。通常，通过给加热电阻供电实现加热，信号端内阻阻值随着温度上升，阻值变小。最后，根据信号端内阻和温度关系对照表实现温度的控制。相对燃烧台、台架测试、装车试验减少了费用成本，并实现了适合生产过程中检测氧传感器的产品。

优选的，一种氧气传感器空气气氛测试电路，还包括：还包括控制单元，所述控制单元包括：控制端、显示端、内阻信号测试电路采集端、限流电阻采集端、继电器；

所述限流电阻两端与所述控制单元的所述限流电阻采集端并联；

所述信号端内阻两端与所述控制单元的所述内阻信号测试电路采集端并联。

进一步，通过连接外电路不但人员使减少而且能提供安全生产的环境，同时实现自动化的生产，还能及时显示检测情况，避免在生产中出现残次品的问题。而接通安规测试仪，测试传感器线束两两之间的绝缘阻抗，呈现在显示屏，如果检测不合格则测试结束。通过采集限流电阻两端电压，能计算传感器信号端内阻。

优选的，一种氧气传感器空气气氛测试电路，还包括万用表单元、若干个开关组、显示屏、控制单元、安规测试仪；

所述限流电阻、所述信号端内阻通过开关组分别与万用表并联；

所述信号端内阻、加热端电源两端通过开关组分别并联安规测试仪输出端正极、负极。

进一步，通过采集信号端内阻两端电压，计算传感器信号端内阻。

优选的，一种氧气传感器空气气氛测试电路，所述控制单元的控制端通过通讯线路与所述信号端电源、所述加热端电源、所述万用表单元、所述若干个开关组、所述安规测试仪电连接并通过继电器控制。

进一步，控制端本质是由继电器控制，通过继电器控制各个单元，从而实现了自动化检测，并且在能保证安全生产，整个电路被通讯线路连接成一个整体，同时配合工作。

优选的，一种氧气传感器空气气氛测试电路，所述安规测试仪输出端正极、负极与外铁壳电连接。

进一步，开关组由控制单元控制，未测试绝缘阻抗时，安规测试仪与待测产品无连接，此时安规测试仪直接连接的对应开关组断开；测试时再将开关组内对应的开关闭合。

一种氧气传感器空气气氛测试机，包括调试单元、测试单元、橱窗；

所述调试单元位于所述测试单元上方，所述橱窗位于所述测试单元下方；所述调试单元、所述测试单元、所述橱窗组成一柜体。

所述测试单元包括安装在所述柜体凸台上的铜价爪、镶嵌在所述柜体内的卡扣和接口；安装所述铜价爪的凸台面与安装所述接口的所述柜体面垂直。

进一步，整体的设计能满足测试人员的方便，测试机的安装测试仪、卡扣、产品接口、铜价爪的数量相对应，并且可有多种组合方式。橱窗主要是安放电源盒万用表，橱窗前面有一门，方便调节万用表和电源。凸台上还想相应的按钮用来控制铜价爪。安装铜价爪的凸台与安装产品接口的柜体面垂直是为了测试时能够保护产品避免受到损害，以至于测试数据的准确性。同时，各个测试设备的更换价格要远远低于燃烧台、台架、装车试验的价格，提高了性价比。为了更好地适应不用的环境要求，每个单元还可以安装到测试柜的侧面。此设备更加适用于氧传感器空气气氛测试。

优选的，一种氧气传感器空气气氛测试机，所述调试单元包括隔间、显示屏、按钮；安规测试仪放置于所述隔间，所述显示屏的面板位于隔间的面板下方；所述调试单元的调试界面位于所述柜体正面。

进一步，隔间可以为多个隔间，隔间的数量可以根据不同的需求进行设计。隔间的窗口内部有卡槽，在正面是无法放置安规测试仪的，卡槽主要是避免在设备倾斜时安规测试仪掉落，避免不惜要的损失。在安装安规测试仪时需要将柜体背面的柜门打开。

优选的，一种氧气传感器空气气氛测试机，还包括料道单元，所述料道单元包括料道入口、料道、料道卡扣、料道支架、光栅、挡板；所述料道固定于所述料道支架上方，所述料道入口下方有安置于所述料道进口架的所述光栅，所述料道分为两个进口，所述料道入口安装有卡扣，所述料道的两个进口安装有挡板。

进一步，当测试结束时，料道的挡板会弹开，允许产品穿过料道入口并放到料道内。光栅主要是感应产品是否放入，当料道满后便松开卡扣，将料道入口和料道分开。

优选的，一种氧气传感器空气气氛测试机，还包括柜门，所述柜门位于所述柜体背面。

进一步，柜体的隔间正面是不能直接安放安规测试仪，只能通过安装在柜体背面的柜门进行安装，柜门也为检查电路提供方便。

本实用新型通过测试原理、硬件框架软件开发，实现了在空气氛围下模拟传感器工作过程有效避免生产过程中因工序问题导致的人力、物料、时间等的浪费，能及时发现生产环节中的异常。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种性价比高、安全性强、可靠性强且用于检测的氧传感器空气气氛测试机。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的氧传感器内阻测试原理图；

图2附图为本实用新型提供的测试系统单工位硬件框架图；

图3附图为本实用新型提供的一种氧传感器空气气氛测试机整体图；

图4附图为本实用新型提供的一种氧传感器空气气氛测试机结构图；

图5附图为本实用新型提供的一种氧传感器空气气氛测试机测试流程图；

其中，图1中：信号端电源1、限流电阻2、信号端内阻3、电压表v14、电压表v25、加热电阻6、传感器7、加热端电源8、三极管9、pwm端10；

图2中：电源11、万用表12、红表笔端121、黑表笔端122、安规测试仪13、安规测试仪输出端正极131、安规测试仪输出端负极132、控制单元14、限流电阻采集端141、内阻信号测试电路采集端142、控制端143、显示端144、显示屏15、限流电阻16、产品总接口17、加热接线端171、信号接线端172、外铁壳接线端173；

图3中：柜体18、显示屏19、产品接口工装20、铜夹爪21、启动按钮22、万用表23、直流电源24、安规测试仪25、料道26；

图4中：料道26、隔间27、卡扣28、接口29、橱窗30、挡片31、光栅32、料道入口架33、料道入口34、料道支架35、料道卡扣36、柜门37。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种氧气传感器空气气氛测试电路，用于测试氧传感器，所述氧传感器包括：信号端内阻、加热电阻；所述测试电路包括：加热电路、内阻信号测试电路；

所述内阻信号测试电路包括：限流电阻、信号端电源，测压器件，所述限流电阻、所述信号端内阻、所述信号端电源串联，所述限流电阻、所述信号端内阻两端并联有测压器件；

所述加热电路包括：三极管、pwm端、加热端电源；所述pwm端与所述三极管的基极电连接，所述三极管的集电极、发射极、所述加热端电源、加热电阻串联；在一实施例中，如图1所示的氧传感器7内阻测试原理图，主要分为两个电路，加热电路、内阻信号测试电路，其中加热电路的加热电阻6的一端连接三极管9的集电极另一端连接加热端电源8的正极，加热端电源8的负极连接三极管9的发射极，三极管9的基极连接pwm端10。而内阻信号测试电路中的信号端内阻一端串接限流电阻2一端连接信号端电源1正极，信号端电源1的负极连接信号端内阻的另一端。在信号端内阻、限流电阻2的两端并联有电压表。信号端内阻，加热电阻6构成传感器7。pwm端10，提供脉冲信号，控制三极管9的通断。初始时，三极管9断开，传感器7处于冷态，信号端内阻无穷大；随着pwm脉冲信号的施加，三极管9也随之通断，加热电阻6温度上升，因此传感器7温度上升，信号端内阻不断减小，此时信号端内阻＝(信号端内阻电压值×限流电阻2)/限流电阻2电压值；通过调整pwm端10信号的占空比，将信号端内阻控制稳定在某个值。最后，根据信号端内阻和温度关系对照表实现温度的控制。

在一实施例中，如图2所示的测试系统单工位硬件框架图，其中接线总端有五个接线端，分别为加热接线端171正负极、信号接线端172的正负极、接线端173。

电源11分为5v接线端和12v接线端，5v电源的进线通过开关组(四个开关)，其中正极出线或负极出线先串接一2kω的限流电阻16再对应连接产品总接口17的信号接线端172的正负极，而12v电源的进线通过开关组(两个开关)去对应连接产品总接口17的加热接线端171的正负极。

万用表12分为红黑表笔，红表笔和黑表笔对应连接产品总接口17的加热接线端171的正负极，万用表用途是测试冷态下的加热电阻，红黑表笔分别放置于加热电阻两端。

安规测试仪13分为安规测试仪输出端正极131和安规测试仪输出端负极132两个输出端各自连接一个开关组(五个开关)，安规测试仪输出端正极131分别对应连接信号接线端172的正负极、加热接线端171的正负极和外铁壳接线端173，安规测试仪13输出端负极同安规测试仪输出端正极131接线一样。

控制单元14包括限流电阻16采集端141，内阻信号测试电路采集端142，控制端143，显示端144。其中内阻信号测试电路采集端142，对应正负极并联在限流电阻1616的两端，而内阻信号测试电路采集端142正负极与信号接线端172正负极对应连接；显示端144与显示屏15电连接；控制端143用通讯总线将各个期间连接，并控制他们。

另有其他的测试系统多工位硬件框架图与所测试系统单工位硬件框架图类似再此不在赘述。

测试系统控制流程如图5，其中包括加热端电阻测试、绝缘阻抗测试、预热、全功率加热、控温5个测试项目。

具体步骤如下：

步骤s1，上电初始化时，开关组全部开关断开，电源11分别输出5v、12v，万用表12设置电阻档，安规测试仪13功能设置为dc绝缘阻抗，显示屏15清除；

步骤s2，等待启动信号；未接收到启动信号，一直在步骤2等待，接收到启动信号，进入步骤3；

步骤s3，加热端电阻测试。接收到启动信号，显示屏15清除，除万用表12连接的开关组其他开关组全部开关关闭，万用表12连接的开关组接通万用表12，测试加热接线端171正负极两端电阻，并呈现在显示屏15；测试合格进入步骤4，不合格则跳转至步骤8结束测试；

步骤s4，绝缘阻抗测试。电源11、万用表12、控制单元14直接连接的开关组全部开关断开，安规测试仪13直接连接的开关组进行测试的开关断开，对应的测试开关闭合，接通安规测试仪13，测试传感器线束两两之间的绝缘阻抗，呈现在显示屏15；测试合格进入步骤5，不合格则跳转至步骤8结束测试；

步骤s5，预热。启动预热测试开始计时，消耗时间记为tw，万用表12、安规测试仪13直接连接的开关组全部开关断开，控制单元14直接连接的开关组闭合，5v电源的正负极直接连接的开关闭合。以一定的频率控制12v电源正负极直接连接的开关，即形成固定占空比的pwm控制12v电源正负极直接连接的开关。限流电阻16采集端141采集限流电阻16两端电压，内阻信号测试电路采集端142采集信号接线端172两端电压，根据信号端内阻3＝(信号端内阻电压值×限流电阻)/限流电阻电压值，计算传感器信号端内阻3，呈现在显示屏15。电压的采样频率设置为10ms，设定最大预热时间为t1，设定预热目标内阻ri1，当满足信号端内阻≤ri1，tw≤t1进入步骤6，否则跳转至步骤8结束测试。

步骤s6，全功率加热。万用表12、安规测试仪13直接连接的开关组断开，电源11、控制单元14直接连接的开关组全部闭合，限流电阻16采集端141采集限流电阻16两端电压，内阻信号测试电路采集端142采集信号接线端172两端电压，根据信号端内阻3＝(信号端内阻电压值×限流电阻)/限流电阻16电压值，计算传感器信号端内阻3，呈现在显示屏15。电压的采样频率设置为10ms，设定最大全功率加热时间为t2，设定全功率加热目标内阻ri2，当满足信号端内阻≤ri2，tw≤t2进入步骤7，否则跳转至步骤8结束测试。

步骤7，控温。万用表12、安规测试仪13直接连接的开关组断开，s5全部闭合，5v电源直接连接的开关闭合。设定控温目标内阻ri3。根据信号端内阻的反馈结果，调节脉宽调制信号pwm的占空比，将ri控制在ri3。进入步骤8。

步骤s8，结束测试，跳到步骤2。

在一实施例中，如图3所示的一种氧传感器空气气氛测试机整体结构图，如图4，一种氧传感器空气气氛测试机结构图；其中测试机最顶端安防4台安规测试仪25，在安规测试仪25下部可安放显示屏15，在显示屏15下方是四个产品接口工装20，在产品接口工装20有一个凸台，凸台上安放4个铜夹爪21、2个启动按钮22，在柜体18最底部有一内柜，内柜中可安放万用表23，还包括带有料道26的移动架。其中主要的工作流程是，首先产品接口工装20内置感应器，当感应到产品插入，产品卡扣28产生动作将产品锁紧，其中控制模块plc实时检测感应器的电平；探头放置于铜夹爪21，未启动前，处于松开状态；按下启动按钮，铜夹爪21，抓紧探头，加热电阻和信号端是一块芯体，产品组装后集成在探头内部，然后通过线束引出接到设备的产品接口工装20进行测试；测试结束后，卡扣28弹开，铜夹爪21松开，将检测好的产品从铜夹爪21拿出。料道架有两个位置感应器、两个气缸，用于控制挡板关闭与弹开动作。控制模块plc通过普通线束连接至料道架上的位置感应器和气缸，当控制模块plc检测到卡扣28松开，控制气缸使挡板弹开，产品穿过料道入口34，放于料道26中；光栅32感应到产品放入，放置好产品后，挡板关闭；料道26存满后，通过松开料道卡扣36，将料道入口34和料道26分开，自此完成一个工作过程。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。