一種NOx傳感器加熱檢測電路及加熱檢測方法-發(fā)明

1、說 明 書 摘 要本發(fā)明公開了一種NOx傳感器的加熱檢測電路及加熱檢測方法，包括一種給三線式加熱NOx傳感器的加熱檢測電路，和一種加熱檢測的方法。為了更為精確地測量加熱電偶阻值以及保護電路，加熱、檢測分離，電路中，分為加熱部分與檢測部分。通過單片機對電路的控制，可以使電路輸出占空比可調的加熱電壓，并通過檢測電路實時反饋加熱電偶的阻值大小，達到精確控制加熱電偶溫度的目的。通過本發(fā)明的電路和方法，能夠精確控制NOx傳感器的加熱溫度，使加熱的溫度一直穩(wěn)定在某一要求值。6摘 要 附 圖權 利 要 求 書1、一種NOx傳感器的加熱檢測電路及加熱檢測方法，其特征在于：包括一種NOx傳感器的加熱檢測電路，一

2、種NOx傳感器的加熱檢測方法。2、如權利要求1所述的一種NOx傳感器的加熱檢測電路包括加熱部分和檢測部分電路，單片機M，以及受單片機M控制的三極管T1構成了加熱部分，單片機M，以及受單片機M控制的三極管T2、T3，及其周邊采集點和保護器件構成了檢測部分電路，保證了電路加熱過程和檢測過程分離，互不干擾影響，并且有效地保護了電路。3、如權利要求1所述的一種NOx傳感器的加熱檢測方法包括加熱電壓為一受單片機M控制可調的占空比信號，檢測電壓為電源模塊輸出的標準電壓Vcc，檢測電壓在占空比加熱電壓低電平時輸出。說 明 書一種NOx傳感器加熱檢測電路及加熱檢測方法技術領域本發(fā)明涉及一種NOx傳感器的加熱檢

3、測策略，更具體地說，是涉及一種NOx傳感器的加熱檢測電路及加熱檢測方法。背景技術節(jié)能減排已成為當今社會面臨的共同問題，各國對空氣質量的要求也越來越高，機動車尾氣排放已成為主要的大氣污染物，目前，發(fā)動機后處理系統(tǒng)用NOx（氮氧化物）傳感器測量尾氣中NOx濃度，并通過NOx傳感器獲取到的NOx值來采取相應的措施來降低NOx氣體的排放，使尾氣排放符合國家標準。目前，NOx傳感器的加熱裝置結構是三線式熱電偶結構，通過控制，固定最終加熱電偶的阻值來使NOx傳感器工作在一固定溫度，使得NOx傳感器能夠正常工作，現迫切需要一種適合三線式結構加熱電偶的加熱電路及加熱方法使NOx傳感器工作在工作狀態(tài)。發(fā)明內容本

4、發(fā)明的目的是設計一種適合驅動三線式熱電偶加熱裝置的NOx傳感器加熱測試電路和加熱測試方法，使得NOx傳感器工作在特定的溫度下，使NOx傳感器內部氧泵工作，達到測量尾氣NOx含量的目的。如圖1、圖2所示，本發(fā)明的電路設計采用如下方案：一種NOx傳感器的加熱檢測電路，其有三根線路分別為H、H、和A，分別與NOx傳感器的加熱正、加熱負和測量線相連，H、加熱負又與參考地相連。因為熱電偶不同的阻值對應著不同的加熱溫度，即得到H、H之間的實時阻值即可知道此時傳感器的加熱溫度。為了精確測量NOx傳感器加熱電偶阻值，在電路中，使用一精密電阻R1，R1連接一功率三極管T2，T2的基極與單片機M連接，當單片機M控

5、制T2基極導通時，電源模塊IC輸出一標準電壓Vcc通過T2經過R1再經過加熱電偶T接參考地。在R1和T2之間，連接一二極管D4，防止反向電流、電壓對T2、M的影響，在R1的兩端，各有AD1、AD2兩個AD采樣點，連接到單片機M的AD轉換端口，為了防止AD轉換端口在加熱階段的電壓大大超過其本身最大允許輸入電壓，在AD1、AD2采樣點前后各設置電阻R2、R3，以及二極管D1、D2，二極管D1、D2連接功率三極管T3，T3接參考地，T3的基極與單片機M連接，T3的導通與斷開通過單片機M控制，當電路處于加熱階段時，三極管T3導通，加熱電壓經過R2、R3分壓經D1、D2和T3到地，使得AD采樣點電壓較小

6、，從而保護了單片機M，測量階段時，T3斷開，AD采樣能夠正確采集采樣點的電壓，同時采樣點AD3采集NOx傳感器測量線A段的電壓，送入AD轉換端口，與AD1、AD2采樣一樣，設置電阻R4、二極管D3，從而達到保護AD轉換端口的目的，最后，AD1、AD2、AD3的正極通過電阻R5與檢測電壓Vcc輸出點相連。加熱電源U由T1控制經過線路H、線路A點、線路H到達參考地，完成加熱的過程，T1的基極連接單片機M，T1的通斷與否由單片機M控制。功率三極管T1、T2、T3基極分別連接電阻R6、R7、R8，起到限流保護的作用。加熱時，M控制T1導通，T2斷開、T3導通，加熱電源U對加熱電偶T進行加熱；檢測時，M

7、控制T1斷開、T2導通、T3斷開，標準電壓的檢測電壓Vcc經過T2、D4到精密電阻R1，然后經過加熱電偶T到達參考地，此時，流經R1的電流等于流經加熱電偶T的電流，此電流由R1兩端的電壓與R1的比值算出，最終，加熱電偶的阻值由加熱電偶兩端的電壓和流經加熱電偶T的電流算出，知道了加熱電偶的阻值，即知道了傳感器此時溫度的大小。本電路的設計包含了兩部分電路，一是加熱電路，由功率三極管T1、電阻R6、單片機M組成，二是檢測電路，由功率三極管T2、T3，電阻R1、R2、R3、R4、R5、R7、R8，二極管D1、D2、D3、D4，電源模塊IC,單片機M組成。如圖3所示，本發(fā)明的加熱檢測方法設計采用如下方案

8、：加熱電偶的加熱與檢測分開進行，加熱的同時不再進行檢測；加熱時，加熱電壓采用占空比電壓施加方式，占空比電壓2的大小由單片機M控制功率三極管T1決定，加熱初期，占空比較大，即加載在NOx傳感器加熱電偶兩端的加熱電壓較大，這樣能夠使NOx傳感器陶瓷芯片迅速升溫，盡快使NOx傳感器達到工作狀態(tài)，隨著加熱的進行，NOx傳感器的加熱電偶變小，所以施加的占空比電壓2不斷變小，以防止過大的電流對加熱電偶造成損傷，當加熱電偶阻值到達一設定值，即傳感器已加熱到所需的工作溫度，此時單片機M控制占空比電壓2固定，當NOx傳感器所處的環(huán)境溫度有所波動時，單片機也會適時控制占空比電壓2進行適當的增大或降低，以維持加熱電

9、偶的阻值，使得加熱溫度固定。當加熱占空比電壓2處于低電平時，單片機控制T1斷開，控制T2導通，此時，一標準檢測電壓1由電源模塊IC發(fā)出，經過D4、精密電阻R1到達加熱電偶T，標準檢測電壓的占空比、電壓大小固定，以達到精確測量加熱電偶T的阻值的目的，通過計算，可以知道流經R1的電流，此電流即等于流經加熱電偶T的電流，知道此電流，通過加熱電偶兩端的電壓的大小，即能知道加熱電偶此時的阻值，從而得到最終想要的參數，加熱電偶的阻值。本發(fā)明的將加熱過程與檢測過程分離，使最終熱電偶的計算更為精確，同時也對電路起到了保護作用。附圖說明圖1為本發(fā)明的加熱檢測電路；圖2為本發(fā)明所用加熱的NOx傳感器加熱電偶示意圖

10、；圖3為本發(fā)明的加熱檢測電路的加熱檢測方法所施加的加熱占空比電壓和檢測電壓示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。圖2NOx傳感器加熱電偶T示意圖，加熱電偶T為三線式加熱電偶，分別為加熱正極H，加熱負極H，和測量極A。NOx傳感器加熱電偶T工作分為兩種狀態(tài)，一是加熱狀態(tài)，二是檢測狀態(tài)，加熱狀態(tài)負責給加熱電偶T提供加熱電壓升溫，使傳感器達到工作溫度，檢測狀態(tài)負責檢測加熱電偶實時阻值，即反饋加熱電偶實時溫度給控制器單片機，通過單片機不斷調節(jié)，使NOx傳感器穩(wěn)定一固定溫度。如圖3所示，控制器以固定頻率向加熱電偶發(fā)送檢測電壓1和占空比加熱電壓2，檢測電壓1為一標準電壓，占空比固定不變，以

11、防對最終的測量結果產生影響，加熱占空比電壓2是一占空比可調的信號，由單片機M通過反饋的加熱電偶的實時阻值控制占空比的大小。如圖1所示，加熱時，單片機M控制功率三極管T2斷開、功率三極管T1、T3導通，加熱電源U經過功率三極管T1到達NOx傳感器加熱電偶正極H，然后經過加熱電偶負極H到達參考地，完成加熱過程，加熱時，由于分壓電阻R2、R3、R7，二極管D1、D2、D3和功率三極管的共同作用，使得采樣點AD1、AD2、AD3處的電壓不超過1.5V，從而很好地保護了單片機M的AD轉換端口，另外，單片機M通過控制功率三極管時間的長短達到控制占空比加熱信號2的占空比大小。檢測時，單片機M控制功率三極管T2導通、功率三極管T1、T3斷開，即占空比加熱電壓被T1從電路中斷開，占空比加熱電壓處于低電平，此時，電壓模塊IC輸出一標準電壓Vcc，通過功率三極管T2，經過二極管D4到達精密電阻R1，經NOx傳感器加熱電偶正極H、測量極A、加熱電偶負極H接參考地，此時，采樣點AD1、AD2采樣得到精密電阻R1兩端的電壓U1，AD2、AD3采樣得到加熱電偶的兩端電壓U2