一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路，包括D/A转换电路、电压比较电路和泵电流Ip采集电路，其特征在于：所述D/A转换电路中设置有DAC模拟信号发生器，所述DAC模拟信号发生器分别连接微控制器和泵电源Ip采集电路，所述微控制器连接电压比较电路。本新型电路设置有电压闭环控制，保证氧传感器检测室里的空气系数始终等于1，从而得到精确的泵电流Ip，通过实时采集到泵电流信号，从而控制和得到空燃比信号，降低排放，本电路接口简单，可与ECU电路兼容，减少了空间占用，降低了成本。
【专利说明】一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发动机宽域氧传感器系统，具体说是涉及一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路。
【背景技术】
[0002]目前，随着对汽车尾气排放要求的不断提高，传统的开关型氧传感器已不能满足高排放标准的要求，取而代之的是控制精度更高的宽域氧传感器，但市场上的发动机宽域氧传感器都是在普通开关型氧传感器的基础上增加了一个泵氧膜片，在宽域氧传感器在工作时，若过量空气系数大于1，则在氧泵上加一个方向的电流，从检测室抽出氧，若过量空气系数小于1，则在氧泵上加相反方向的电流，向检测室泵入氧，缺少一个专门的泵电流控制及采集电路。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路，电路接口简单，可以精确的控制和采集泵电流，且可与ECU电路其它部分兼容，方便集成到ECU中，减少了空间占用，降低了成本。
[0004]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路，包括D/A转换电路、电压比较电路和泵电流Ip采集电路，所述D/A转换电路中设置有DAC模拟信号发生器，所述DAC模拟信号发生器分别连接微控制器和泵电源Ip采集电路，所述微控制器连接电压比较电路。
[0005]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0006]进一步的技术方案是，所述D/A转换模块包括电容Cl、C2、电感LI和DAC模拟信号发生器，所述DAC模拟信号发生器可以将微控制器传输过来的12位串行信号进行转换，产生对应大小的O?5伏的模拟信号AD_out，DAC模拟信号发生器的管脚I连接微控制器的引脚3，DAC模拟信号发生器的管脚2连接微控制器的引脚I，DAC模拟信号发生器的管脚4和管脚6接地，DAC模拟信号发生器的管脚7连接电容Cl、C2的正极，DAC模拟信号发生器的管脚8作为DAC模拟信号发生器的输出端AD_out连接所述泵电流Ip采集电路，所述电容Cl和电容C2并联，且均负极接地，所述电感LI的一端连接电源VCC，电感LI的另一端连接电容Cl、C2的正极。
[0007]进一步的技术方案是，所述电压比较电路通过氧传感器膜片的反馈电压Vs与微控制器的基准电压VGND进行相减、放大,从而生成并输出信号VsX5传输给微控制器,所述电压比较电路包括电阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、电容C3、C4和运算放大器U3B，所述电阻Rl的一端连接微控制器的引脚6，另一端连接氧传感膜片反馈电压信号Vs和电阻R2、R4的一端，所述电阻R2的另一端连接微控制器的引脚8，所述R4的另一端连接运算放大器U3B的同相输入端，所述电容C3的正极连接微控制器的引脚8，电容C3的负极接地，所述电阻R3的一端连接接运算放大器U3B的反相输入端，电阻R3的另一端连接接参考电压VGND，所述电阻R5的一端连接运算放大器U3B的同相输入端，电阻R5的另一端接地，所述电阻R6和电容C4并联，并联后的一端接运算放大器U3B的反相输入端，并联后的另一端接运算放大器U3B的输出端，所述运算放大器U3B输出端和微控制器的管脚4相连。
[0008]进一步的技术方案是，所述泵电流Ip采集电路通过DAC模拟信号发生器的输出端AD_out连接经晶体管U3D放大，施加在传感器感应电阻两端，驱动泵电流Ip，形成一个闭环控制回路，经过晶体管U3C缓冲、放大，得到泵电流Ip的敏感信号IpSENSE，从而反映实时的泵电流Ip大小，进而得到当前的空燃比信息，所述泵电流Ip采集电路包括电阻R7、R8、R9、RIO、R11、R12、R13、R14、电容C5、C6和运算放大器U3B、U3C，所述电阻R7的一端连接DAC模拟信号发生器的管脚8，电阻R8的另一端连接运算放大器U3D的同相输入端，所述电容C5的正极连接运算放大器U3D的同相输入端，电容C5的负极接地，所述电阻R8的一端连接运算放大器U3D的反相输入端，电阻R8的另一端接运算放大器U3D的输出端，所述电阻R9的一端连接运算放大器U3D的输出端，电阻R9的另一端接电容C6正极，所述电容C6的负极接地，所述电阻RlO的一端连接运算放大器U3C的反相输入端，电阻RlO的另一端连接电阻Rl I，所述电阻Rl I的另一端连接电容C6正极，所述电阻Rl2的一端接电容C6正极，电阻R12的另一端连接运算放大器U3C的同相输入端，所述电阻R13的一端接运算放大器U3C的反相输入端，电阻R13的另一端接运算放大器U3C的输出端，所述电阻R14的一端连接运算放大器U3C的同相输入端，电阻R14的另一端接参考电压VGND，所述泵电流Ip通过电阻RlO引入运算放大器U3C，经过运算放大器U3C缓冲放大后的电流IpSENSE信号通过微控制器的管脚2引入。
[0009]进一步的技术方案是，所述微控制器为MC9S12DP256芯片构成的微控制器，可以通过电压比较电路中输出信号VsX5可以识别泵电流的Ip大小和方向信息并传输至DAC模拟信号发生器。
[0010]本实用新型的有益效果是:设置有电压闭环控制，保证氧传感器检测室里的过量空气系数始终等于1，从而得到精确的泵电流Ip，通过实时采集到泵电流信号大小与方向，从而得到实时的空燃比信号，从而能够进行精确的空燃比闭环控制，降低排放，本新型电路接口简单，可与ECU电路其它部分兼容，方便集成到ECU中，无需专门的设计一个装置，减少了空间占用，降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路图；
[0012]图2为本实用新型宽域氧传感器泵电流的输出特性图。
[0013]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0014]21、D/A转换电路，22、电压比较电路，23、泵电流Ip采集电路，24、微控制器，2、运算放大器U3B，3、运算放大器U3C，4、运算放大器U3D。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0016]如图1所示，一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路，包括D/A转换电路、电压比较电路和泵电流Ip采集电路，所述D/A转换电路21中设置有DAC模拟信号发生器，所述DAC模拟信号发生器21分别连接微控制器24和泵电源Ip采集电路23，所述微控制器24连接电压比较电路22，通过此电路DAC模拟信号发生器和微控制器之间通过SPI协议传递信号，并产生对应大小的O?5伏的模拟信号AD_out。
[0017]所述D/A转换电路21包括电容C1、C2、电感LI和DAC模拟信号发生器，所述DAC模拟信号发生器可以将微控制器24传输过来的12位串行信号进行转换，产生对应大小的O?5伏的模拟信号AD_out，DAC模拟信号发生器的管脚I连接微控制器24的引脚3，DAC模拟信号发生器的管脚2连接微控制器24的引脚1，DAC模拟信号发生器的管脚4和管脚6接地，DAC模拟信号发生器的管脚7连接电容Cl、C2的正极，DAC模拟信号发生器的管脚8作为DAC模拟信号发生器的输出端AD_out连接所述泵电流Ip采集电路，所述电容Cl和电容C2并联，且均负极接地，所述电感LI的一端连接电源VCC，电感LI的另一端连接电容C1、C2的正极。
[0018]所述电压比较电路22通过氧传感器膜片的反馈电压Vs与微控制器24的基准电压VGND进行相减、放大，从而生成并输出信号VsX5传输给微控制器24，所述电压比较电路包括电阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、电容C3、C4和运算放大器U3B，所述电阻Rl的一端连接微控制器24的引脚6，另一端连接氧传感膜片反馈电压信号Vs和电阻R2、R4的一端，所述电阻R2的另一端连接微控制器24的引脚8，所述R4的另一端连接运算放大器U3B的同相输入端，所述电容C3的正极连接微控制器24的引脚8，电容C3的负极接地，所述电阻R3的一端连接接运算放大器U3B的反相输入端，电阻R3的另一端连接接参考电压VGND，所述电阻R5的一端连接运算放大器U3B的同相输入端，电阻R5的另一端接地，所述电阻R6和电容C4并联，并联后的一端接运算放大器U3B的反相输入端，并联后的另一端接运算放大器U3B的输出端，所述运算放大器U3B输出端和微控制器24的管脚4相连。
[0019]所述泵电流Ip采集电路23通过DAC模拟信号发生器21的输出端AD_out连接经晶体管U3D放大，施加在传感器感应电阻两端，驱动泵电流Ip，形成一个闭环控制回路，经过晶体管U3C缓冲、放大，得到泵电流Ip的敏感信号IpSENSE，从而反映实时的泵电流Ip大小，进而得到当前的空燃比信息，所述泵电流Ip采集电路包括电阻R7、R8、R9、RlO、Rl 1、R12、R13、R14、电容C5、C6和运算放大器U3B、U3C，所述电阻R7的一端连接DAC模拟信号发生器的管脚8，电阻R8的另一端连接运算放大器U3D的同相输入端，所述电容C5的正极连接运算放大器U3D的同相输入端，电容C5的负极接地，所述电阻R8的一端连接运算放大器U3D的反相输入端，电阻R8的另一端接运算放大器U3D的输出端，所述电阻R9的一端连接运算放大器U3D的输出端，电阻R9的另一端接电容C6正极，所述电容C6的负极接地，所述电阻RlO的一端连接运算放大器U3C的反相输入端，电阻RlO的另一端连接电阻R11，所述电阻Rll的另一端连接电容C6正极，所述电阻Rl2的一端接电容C6正极，电阻R12的另一端连接运算放大器U3C的同相输入端，所述电阻R13的一端接运算放大器U3C的反相输入端，电阻R13的另一端接运算放大器U3C的输出端，所述电阻R14的一端连接运算放大器U3C的同相输入端，电阻R14的另一端接参考电压VGND，所述泵电流Ip通过电阻RlO引入运算放大器U3C，经过运算放大器U3C缓冲放大后的电流IpSENSE信号通过微控制器24的管脚2引入。
[0020]所述微控制器为MC9S12DP256芯片构成的微控制器，可以通过电压比较电路中输出信号VsX5可以识别泵电流的Ip大小和方向信息并传输至DAC模拟信号发生器。
[0021]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路，包括D/A转换电路(21)、电压比较电路(22)和泵电流Ip采集电路(23)，其特征在于:所述D/A转换电路(21)中设置有DAC模拟信号发生器，所述DAC模拟信号发生器(21)分别连接微控制器(24)和泵电源Ip采集电路(23 )，所述微控制器(24 )连接电压比较电路(22 )。
2.根据权利要求1所述一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路，其特征在于，所述D/A转换电路(21)包括电容C1、C2、电感LI和DAC模拟信号发生器，所述DAC模拟信号发生器可以将微控制器(24)传输过来的12位串行信号进行转换，产生对应大小的O~5伏的模拟信号AD_out，DAC模拟信号发生器的管脚I连接微控制器(24)的引脚3，DAC模拟信号发生器的管脚2连接微控制器(24)的引脚1，DAC模拟信号发生器的管脚4和管脚6接地，DAC模拟信号发生器的管脚7连接电容Cl、C2的正极，DAC模拟信号发生器的管脚8作为DAC模拟信号发生器的输出端AD_out连接所述泵电流Ip采集电路，所述电容Cl和电容C2并联，且均负极接地，所述电感LI的一端连接电源VCC，电感LI的另一端连接电容C1、C2的正极。
3.根据权利要求1所述一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路，其特征在于，所述电压比较电路(22 )通过氧传感器膜片的反馈电压Vs与微控制器(24 )的基准电压VGND进行相减、放大,从而生成并输出信号VsX5传输给微控制器(24),所述电压比较电路包括电阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、电容C3、C4和运算放大器U3B，所述电阻Rl的一端连接微控制器(24)的引脚6，另一端连接氧传感膜片反馈电压信号Vs和电阻R2、R4的一端，所述电阻R2的另一端连接微控制器(24)的引脚8，所述R4的另一端连接运算放大器U3B的同相输入端，所述电容C3的正极连接微控制器(24)的引脚8，电容C3的负极接地，所述电阻R3的一端连接接运算放大器U3B的反相输入端，电阻R3的另一端连接接参考电压VGND，所述电阻R5的一端连接运算放大器U3B的同相输入端，电阻R5的另一端接地，所述电阻R6和电容C4并联，并联后的一端接运算放大器U3B的反相输入端，并联后的另一端接运算放大器U3B的输出端，所述运算放大器U3B输出端和微控制器(24)的管脚4相连。
4.根据权利要求1所述一种发动 机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路，其特征在于，所述泵电流Ip采集电路(23)通过DAC模拟信号发生器(21)的输出端AD_out连接经晶体管U3D放大，施加在传感器感应电阻两端，驱动泵电流Ip，形成一个闭环控制回路，经过晶体管U3C缓冲、放大，得到泵电流Ip的敏感信号IpSENSE，从而反映实时的泵电流Ip大小，进而得到当前的空燃比信息，所述泵电流Ip采集电路包括电阻R7、R8、R9、RIO、R11、R12、R13、R14、电容C5、C6和运算放大器U3B、U3C，所述电阻R7的一端连接DAC模拟信号发生器的管脚8，电阻R8的另一端连接运算放大器U3D的同相输入端，所述电容C5的正极连接运算放大器U3D的同相输入端，电容C5的负极接地，所述电阻R8的一端连接运算放大器U3D的反相输入端，电阻R8的另一端接运算放大器U3D的输出端，所述电阻R9的一端连接运算放大器U3D的输出端，电阻R9的另一端接电容C6正极，所述电容C6的负极接地，所述电阻RlO的一端连接运算放大器U3C的反相输入端，电阻RlO的另一端连接电阻R11，所述电阻Rll的另一端连接电容C6正极，所述电阻Rl2的一端接电容C6正极，电阻R12的另一端连接运算放大器U3C的同相输入端，所述电阻R13的一端接运算放大器U3C的反相输入端，电阻R13的另一端接运算放大器U3C的输出端，所述电阻R14的一端连接运算放大器U3C的同相输入端，电阻R14的另一端接参考电压VGND，所述泵电流Ip通过电阻RlO引入运算放大器U3C，经过运算放大器U3C缓冲放大后的电流Ipsense信号通过微控制器(24)的管脚2引入。
5.根据权利要求1至4任一所述一种发动机宽域氧传感器泵电流的控制及采集电路，其特征在于，所述微控制器为MC9S12DP256芯片构成的微控制器，可以通过电压比较电路中输出信号VsX5可以识别泵电流的 Ip大小和方向信息并传输至DAC模拟信号发生器。
【文档编号】F02D41/28GK203670014SQ201320712566
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】马凡华, 马文华 申请人:扬州清玛汽车科技有限公司