[发明专利]一种氮氧传感器加热控制电路及方法

摘要

本发明公开了一种氮氧传感器加热控制电路及方法，包括单片机模块、供电电源、电压转换模块、第一开关、第二开关、定值电阻和氮氧传感器加热层；通过单片机控制第一开关和第二开关的开闭使得电路工作在加热和测量两种状态下。测量时：第一开关断开，第二开关闭合，给定值电阻的一端提供一个恒定电压，同时采集加热层参考极和定值电阻一端的电压，推导计算出加热层的等效电阻值，进而可以得到传感器的温度；加热时：第一开关闭合，第二开关断开，供电电源直接给加热层供电加热；重复测量和加热状态，同时单片机根据传感器温度控制加热时间，直至将传感器温度控制在目标温度范围内。在保证精度的前提下，减少恒流源的使用，降低电路成本和复杂性。

主权项

一种氮氧传感器加热控制电路，其特征在于，包括单片机模块(1)、供电电源模块(2)、电压转换模块(3)、定值电阻(6)、氮氧传感器加热层(7)以及第一开关(4)和第二开关(5)；所述供电电源模块(2)经所述电压转换模块(3)转换电压后给所述单片机模块(1)供电；所述第一开关(4)的一端连接所述供电电源模块(2)的输出端、另一端连接所述氮氧传感器加热层(7)的正极端；所述第二开关(5)的一端连接所述定值电阻(6)的一端、另一端连接所述氮氧传感器加热层(7)的正极端，所述定值电阻(6)的另一端连接所述电压转换模块(3)的输出端；所述单片机模块(1)通过脉冲信号PWM输出端与所述第一开关(4)、所述第二开关(5)相连，控制第一开关(4)和第二开关(5)的通断；所述单片机模块(1)通过AD输入端口与所述定值电阻(6)的一端、所述氮氧传感器加热层(7)的参考极相连，用于采集连接点的电压信息；所述氮氧传感器加热层(7)的负极接地；所述氮氧传感器加热层(7)用于给氮氧传感器加热；所述氮氧传感器加热层(7)采用三线式热电阻，其内部等效为加热电阻R_pt，正负极引线分别等效为电阻R+、R‑，参考电极等效为电阻R_ref；所述单片机模块(1)通过控制所述第一开关(4)闭合、所述第二开关(5)断开实现氮氧传感器的加热；所述单片机模块(1)通过控制所述第一开关(4)断开、所述第二开关(5)闭合，并结合AD端口的采样电压值实现氮氧传感器的温度测量，并根据温度调整传感器的加热时间；单片机控制第一开关(4)断开，第二开关(5)闭合，使得控制电路工作在测量状态，同时根据电源模块的转换电压U0、采集定值电阻一端的电压值U1和定值电阻阻值R0，计算回路中的电流I＝(U0‑U1)/R0，由参考极电压值U2计算正负极引线的电阻R+＝R‑＝U2/I，进一步计算加热电阻R_pt＝(U1–U2)/I–R+＝R0*(U1–2*U2)/(U0‑U1)，最后根据加热电阻阻值R_pt和温度T之间的关系得出加热电阻的温度，即为氮氧传感器的温度。