对传感器自动零点校准的电路及方法
【专利摘要】本发明公开了一种对传感器自动零点校准的电路及方法，包括：检测器、补偿器、两个电阻、电压输出电路和控制器；其中：检测器、补偿器、第一电阻和第二电阻电连接后组成单臂电桥；控制器一端与检测器和补偿器的公共电连接端相连，另一端与第一电阻和第二电阻的公共电连接端相连，用于检测单臂电桥的输出电压，并判断输出电压是否正常，若不正常则根据输出电压生成控制信号，并发送控制信号；电压输出电路一端与控制器电连接，另一端与第一电阻和第二电阻的公共电连接端连接，用于接收控制器发送的控制信号，并根据控制信号输出调节单臂电桥输出电压为零的电压。本发明能够自动对传感器的零点进行校准，进而实现使传感器检测出准确的气体浓度。
【专利说明】对传感器自动零点校准的电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及气体传感器【技术领域】，更具体地说，涉及一种对传感器自动零点校准 的电路及方法。
【背景技术】
[0002]目前，对气体浓度的检测主要采用的是气体传感器。现有的气体浓度检测电路如 图1所示，主要由检测器11也称黑元件、补偿器12也称白元件构成的传感器、两个外置平 衡电阻Rl和R2、可调电阻R3组成。
[0003]在气体传感器对气体浓度进行检测的过程中，由于存在黑白元件不平衡、气体传 感器工作环境的温度、湿度、压力的变化、气体传感器使用时间过长和气体传感器中催化剂 消耗等原因，容易造成气体传感器的零点发生漂移，当传感器的零点发生与气体反应同向 的漂移时，会造成周围没有被测气体时输出电压值，造成误报警；当传感器的零点发生与气 体反应反向的漂移时，会造成输出电压值为负值，周围有被测气体时输出值不能反应气体 浓度，使传感器功能失效，引发危险；因此为了避免气体传感器在工作时因零点漂移造成误 报警或功能失效，需要通过调节可调电阻R3对传感器的零点进行校准。
[0004]但是，现有的调节可调电阻R3对传感器的零点进行校准，主要是通过观察输出端 的电压值人为的调节可调电阻R3，智能化程度低，不能实时的对传感器的零点进行校准。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种对传感器自动零点校准的电路及方法，以实现能够自 动对传感器的零点进行校准，进而实现使传感器检测出准确的气体浓度。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种对传感器自动零点校准的 电路，包括:检测器、补偿器、第一电阻、第二电阻、电压输出电路和控制器；其中:
[0007]所述检测器、补偿器、第一电阻和第二电阻电连接后组成单臂电桥；
[0008]所述控制器一端与所述检测器和补偿器的公共电连接端相连，另一端与所述第一 电阻和第二电阻的公共电连接端相连，用于检测所述单臂电桥的输出电压，并判断所述输 出电压是否正常，若不正常则根据所述输出电压生成控制信号，并发送所述控制信号；
[0009]所述电压输出电路一端与所述控制器电连接，另一端与所述第一电阻和第二电阻 的公共电连接端连接，用于接收所述控制器发送的所述控制信号，并根据所述控制信号输 出调节所述单臂电桥输出电压为零的电压。
[0010]优选地，所述控制器包括:检测单元、判断单元、控制信号生成单元和发送单元； 其中:
[0011]所述检测单元与所述判断单元相连，用于检测所述单臂电桥的输出电压；
[0012]所述判断单元与所述控制信号生成单元相连，用于判断所述输出电压是否在一定 时间内为固定值或负值；
[0013]所述控制信号生成单元与所述发送单元相连，用于当所述判断单元判断所述输出电压在一定时间内为固定值或负值时，生成控制信号；
[0014]所述发送单元与所述电压输出电路相连，用于将所述控制信号发送至所述电压输 出电路。
[0015]一种对传感器自动零点校准的方法，包括:
[0016]检测单臂电桥的输出电压；
[0017]判断所述输出电压是否正常，若不正常则根据所述输出电压生成控制信号；
[0018]根据所述控制信号将所述单臂电桥的输出电压调为零。
[0019]优选地，所述检测单臂电桥的输出电压具体为:
[0020]通过与所述单臂电桥相连的控制器中的检测单元检测所述单臂电桥的输出电压。
[0021]优选地，所述判断所述输出电压是否正常，若不正常则根据所述输出电压生成控 制信号具体为:
[0022]通过所述控制器中的判断单元判断所述输出电压是否在一定时间内为固定值或 负值；
[0023]当所述输出电压在一定时间内为固定值或负值时，所述控制器中的信号生成单元 根据所述输出电压生成控制信号。
[0024]优选地，所述根据所述控制信号将所述单臂电桥的输出电压调为零具体为:
[0025]通过所述控制器中的发送单元将所述控制信号发送至与所述控制器相连的电压 输出电路；
[0026]所述电压输出电路根据接收到的所述控制信号输出调节单臂电桥输出电压为零 的电压。
[0027]从上述的技术方案可以看出，本发明公开的一种自动零点校准的传感器及方法， 通过控制器对单臂电桥输出电压进行实时检测，并判断所检测的输出电压是否正常，当输 出电压不正常时，生成控制信号，控制电压输出电路输出调节单臂电桥输出电压为零的电 压，实现当传感器的零点发生漂移时对传感器进行自动零点校准；上述传感器的零点校准 过程中，能够通过控制器自动完成，无需人为参与，使得传感器的零点校准更加实时、方便、 快捷和准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明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 发明的一些实施例，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 根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为现有技术公开的气体浓度检测电路图；
[0030]图2为本发明实施例公开的一种对传感器自动零点校准的电路图；
[0031]图3为本发明另一实施例公开的控制器的结构示意图；
[0032]图4为本发明实施例公开的一种对传感器自动零点校准的方法流程图。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]本发明实施例公开了一种对传感器自动零点校准的电路及方法，以实现能够自动 对传感器的零点进行校准，进而实现使传感器检测出准确的气体浓度。
[0035]如图2所示，实施例公开的一种对传感器自动零点校准的电路，包括:检测器21、 补偿器22、第一电阻23、第二电阻24、电压输出电路25和控制器26 ;其中:
[0036]检测器21、补偿器22、第一电阻23和第二电阻24电连接后组成单臂电桥；
[0037]控制器26 —端与检测器24和补偿器22的公共电连接端相连，另一端与第一电阻 23和第二电阻24的公共电连接端相连，用于检测所述单臂电桥的输出电压，并判断所述输 出电压是否正常，若不正常则根据所述输出电压生成控制信号，并发送所述控制信号；
[0038]电压输出电路25 —端与控制器26电连接，另一端与第一电阻23和第二电阻24 的公共电连接端连接，用于接收控制器26发送的所述控制信号，并根据所述控制信号输出 调节所述单臂电桥输出电压为零的电压。
[0039]在上述实施例中，当传感器开始工作时，通过电源输入端给传感器提供固定的工 作电压。
[0040]当传感器处于初始工作阶段时，检测器(黑元件)21和补偿器(白元件)22进入预热 阶段，此时单臂电桥输出端的电压将会由高变低，当检测器(黑元件)21和补偿器(白元件) 22经过一段时间达到热平衡后，此时单臂电桥的输出端电压应该为零，及传感器的零点；
[0041]因此，为了使传感器在对气体浓度检测之前能够处于零点状态，在检测器(黑元 件)21和补偿器(白元件)22进入预热阶段，单臂电桥输出端的电压由高变低的过程中，通 过控制器26检测单臂电桥的输出端电压，根据输出电压生成控制信号，并将生成的控制信 号发送至电压输出电路25，电压输出电路25根据接收到的控制信号输出调节单臂电桥输 出电压为零的电压。
[0042]当传感器经过初始化后开始对气体浓度进行检测，有被检测气体存在时，检测器 (黑元件)21与气体发生氧化反应，产生的热量使黑元件的电阻上升，补偿器(白元件)22不 与气体发生反应，白元件电阻不会发生改变，电桥失去平衡，输出与气体浓度成正比例的电 压信号；
[0043]若此时通过控制器26检测到的单臂电桥输出端的电压在一段时间内为一固定电 压值时，表明传感器在此时存在零点漂移，需要根据控制器26检测到的单臂电桥输出端的 电压生成控制信号，并将该控制信号发送至电压输出电路25，电压输出电路25根据接收到 的控制信号输出使得单臂电桥输出电压为零的电压。
[0044]或者，若此时通过控制器26检测到的单臂电桥输出端的电压为负值时，表明传感 器在此时存在反向漂移，需要根据控制器26检测到的单臂电桥输出端的电压生成控制信 号，并将该控制信号发送至电压输出电路25，电压输出电路25根据接收到的控制信号输出 使得单臂电桥输出电压为零的电压。
[0045]在上述的传感器工作过程中，通过控制器对单臂电桥输出电压进行实时检测，并 判断所检测的输出电压在各个阶段是否正常，当输出电压不正常时，生成控制信号，控制电 压输出电路输出调节单臂电桥输出电压的电压，实现了当传感器的零点发生漂移时，无需人为参与、实时、方便、快捷、准确的对传感器进行自动零点校准。
[0046]本发明的另一实施例公开的控制器结构示意图，如图3所示，包括:
[0047]检测单元31、判断单元32、控制信号生成单元33和发送单元34 ;其中:
[0048]检测单元31与判断单元32相连，用于检测所述单臂电桥的输出电压；
[0049]判断单元32与控制信号生成单元33相连，用于判断所述输出电压是否在一定时 间内为固定值或负值；
[0050]控制信号生成单元33与发送单元34相连，用于当判断单元32判断所述输出电压 在一定时间内为固定值或负值时，生成控制信号；
[0051 ] 发送单元34与所述电压输出电路相连，用于将所述控制信号发送至所述电压输 出电路。
[0052]具体的，在传感器的初始化阶段，当判断单元32判断检测单元31检测到的单臂电 桥输出端的电压由高变低时，控制信号生成单元33根据检测单元31检测到的输出电压生 成控制信号，发送单兀34将生成的控制信号发送至电压输出电路25,电压输出电路25根据 接收到的控制信号输出调节单臂电桥输出电压为零的电压；
[0053]在传感器经过初始化后开始对气体浓度进行检测时，若此时通过判断单元32判 断检测单元3 I检测到的单臂电桥输出端的电压在一段时间内为一固定电压值，表明传感 器在此时存在零点漂移，控制信号生成单元33根据检测单元31检测到的输出电压生成控 制信号，发送单元34将生成的控制信号发送至电压输出电路25，电压输出电路25根据接收 到的控制信号输出调节单臂电桥输出电压为零的电压；
[0054]或者，若此时通过判断单元32判断检测单元3 I检测到的单臂电桥输出端的电压 为负值时，表明传感器在此时存在反向漂移，控制信号生成单元33根据检测单元31检测到 的输出电压生成控制信号，发送单元34将生成的控制信号发送至电压输出电路25，电压输 出电路25根据接收到的控制信号输出调节单臂电桥输出电压为零的电压。
[0055]本发明的另一实施例公开了一种传感器自动零点校准的方法，如图4所示，包括:
[0056]S101、检测单臂电桥的输出电压；
[0057]S102、判断所述输出电压是否正常，若不正常则进入步骤S103;
[0058]S103、根据所述输出电压生成控制信号；
[0059]S104、根据所述控制信号将所述单臂电桥的输出电压调为零。
[0060]在上述实施例中，在传感器中的检测器(黑元件)和补偿器(白元件)进入预热阶 段，单臂电桥输出端的电压由高变低的过程中，通过控制器检测单臂电桥的输出端电压，根 据输出电压生成控制信号，并将生成的控制信号发送至电压输出电路，电压输出电路根据 接收到的控制信号输出使得单臂电桥输出电压为零的电压。
[0061]当传感器经过初始化后开始对气体浓度进行检测，有被检测气体存在时，若此时 通过控制器检测到的单臂电桥输出端的电压在一段时间内为一固定电压值时，表明传感器 在此时存在零点漂移，需要根据控制器检测到的单臂电桥输出端的电压生成控制信号，并 将该控制信号发送至电压输出电路，电压输出电路根据接收到的控制信号输出使得单臂电 桥输出电压为零的电压。
[0062]或者，若此时通过控制器检测到的单臂电桥输出端的电压为负值时，表明传感器 在此时存在反向漂移，需要根据控制器检测到的单臂电桥输出端的电压生成控制信号，并将该控制信号发送至电压输出电路，电压输出电路根据接收到的控制信号输出使得单臂电 桥输出电压为零的电压。
[0063]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。
[0064]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发明。 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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 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。
【权利要求】
1.一种对传感器自动零点校准的电路，其特征在于，包括:检测器、补偿器、第一电阻、 第二电阻、电压输出电路和控制器；其中:所述检测器、补偿器、第一电阻和第二电阻电连接后组成单臂电桥；所述控制器一端与所述检测器和补偿器的公共电连接端相连，另一端与所述第一电阻 和第二电阻的公共电连接端相连，用于检测所述单臂电桥的输出电压，并判断所述输出电 压是否正常，若不正常则根据所述输出电压生成控制信号，并发送所述控制信号；所述电压输出电路一端与所述控制器电连接，另一端与所述第一电阻和第二电阻的公 共电连接端连接，用于接收所述控制器发送的所述控制信号，并根据所述控制信号输出调 节所述单臂电桥输出电压为零的电压。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述控制器包括:检测单元、判断单元、 控制信号生成单元和发送单元；其中:所述检测单元与所述判断单元相连，用于检测所述单臂电桥的输出电压；所述判断单元与所述控制信号生成单元相连，用于判断所述输出电压是否在一定时间 内为固定值或为负值；所述控制信号生成单元与所述发送单元相连，用于当所述判断单元判断所述输出电压 在一定时间内为固定值或负值时，生成控制信号；所述发送单元与所述电压输出电路相连，用于将所述控制信号发送至所述电压输出电路。
3.一种对传感器自动零点校准的方法，其特征在于，包括:检测单臂电桥的输出电压；判断所述输出电压是否正常，若不正常则根据所述输出电压生成控制信号；根据所述控制信号将所述单臂电桥的输出电压调为零。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述检测单臂电桥的输出电压具体为: 通过与所述单臂电桥相连的控制器中的检测单元检测所述单臂电桥的输出电压。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断所述输出电压是否正常，若不正 常则根据所述输出电压生成控制信号具体为:通过所述控制器中的判断单元判断所述输出电压是否在一定时间内为固定值或负值；当所述输出电压在一定时间内为固定值或负值时，所述控制器中的信号生成单元根据 所述输出电压生成控制信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述控制信号将所述单臂电桥 的输出电压调为零具体为:通过所述控制器中的发送单元将所述控制信号发送至与所述控制器相连的电压输出 电路；所述电压输出电路根据接收到的所述控制信号输出调节单臂电桥输出电压为零的电压。
【文档编号】G01N27/00GK103575763SQ201210269841
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月30日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】金鑫, 牛小民, 李冬明, 张广来, 王婷, 张艳鹏, 杜瑞杰 申请人:河南汉威电子股份有限公司