[发明专利]一种变频氧传感器的控制器

摘要

本发明公开了一种变频氧传感器的控制器，包括控制主体电路和用于提供控制主体电路工作电压的电源，控制主体电路包括氧浓差电动势变化周期检测电路、温度控制电路、双向恒流源电路、微处理器和显示电路，氧浓差电动势变化周期检测电路包括氧浓差电动势采集电路、稳压电路、第一滞回比较器和第二滞回比较器，微处理器实时采集第一滞回比较器输出端和第二滞回比较器输出端的电压信号，当第一滞回比较器输出端的电平产生跳变时，微处理器开始计时当第二滞回比较器输出端的电平产生跳变时，微处理器结束计时，将当前时间记为t₂，然后根据公式计算得到氧浓度值；优点是可以匹配变频氧传感器使用，使变频氧传感器能用于化石燃料燃烧环境中氧气浓度检测。

主权项

1.一种变频氧传感器的控制器，包括控制主体电路和用于提供所述的控制主体电路工作电压的电源，其特征在于所述的控制主体电路包括氧浓差电动势变化周期检测电路、温度控制电路、双向恒流源电路、微处理器和显示电路，所述的微处理器分别与所述的温度控制电路的输入端、所述的双向恒流源电路的输入端和所述的显示电路的输入端连接，所述的温度控制电路的输出端用于连接变频氧传感器的第一输入端，所述的双向恒流源电路的输出端用于连接变频氧传感器的第二输入端；所述的氧浓差电动势变化周期检测电路包括氧浓差电动势采集电路、稳压电路、第一滞回比较器和第二滞回比较器，所述的第一滞回比较器和所述的第二滞回比较器分别具有正相输入端、反相输入端和输出端，所述的稳压电路具有输入端、第一电压输出端和第二电压输出端，所述的氧浓差电动势采集电路的输入端为所述的氧浓差电动势变化周期检测电路的输入端，所述的氧浓差电动势采集电路的输出端分别与所述的第一滞回比较器的反相输入端和所述的第二滞回比较器的反相输入端连接，所述的第一滞回比较器的正相输入端和所述的稳压电路的第一电压输出端连接，所述的第二滞回比较器的正相输入端和所述的稳压电路的第二电压输出端连接，所述的第一滞回比较器的输出端为所述的氧浓差电动势变化周期检测电路的第一输出端，所述的第二滞回比较器的输出端为所述的氧浓差电动势变化周期检测电路的第二输出端，所述的氧浓差电动势变化周期检测电路的输入端用于连接变频氧传感器的输出端，所述的氧浓差电动势变化周期检测电路的第一输出端和第二输出端分别与所述的微处理器连接；将变频氧传感器输出端的氧浓差电动势记为E，所述的双向恒流源电路用于控制变频氧传感器输出端的氧浓差电动势E在E₀和E₁之间变化，E₀为设定的氧浓差电动势下限，E1为设定的氧浓差电动势上限，0＜E₀≤30mV，170mV＜E₁≤200mV，所述的稳压电路的第一输出端输出第一参考电压，所述的稳压电路的第二输出端输出第二参考电压，将第一参考电压记为E₀’，将第二参考电压记为E₁’，30mV＜E₀’≤100mV，100mV＜E₁’≤170mV，且40mV≤E₁’‑E₀’≤200mV；所述的氧浓差电动势采集电路实时采集变频氧传感器输出端的氧浓差电动势E并发送到所述的第一滞回比较器的反相输入端和所述的第二滞回比较器的反相输入端，当氧浓差电动势E>E₀’时，所述的第一滞回比较器的输出端输出低电平，当氧浓差电动势E＜E₀’时，所述的第一滞回比较器的输出端输出高电平，当所氧浓差电动势E＝E₀’时，所述的第一滞回比较器的输出端电平产生跳变，当氧浓差电动势E>E₁’时，所述的第二滞回比较器的输出端输出低电平，当氧浓差电动势E＜E₁’时，所述的第二滞回比较器的输出端输出高电平，当氧浓差电动势E＝E₁’时，所述的第二滞回比较器的输出端电平产生跳变；所述的微处理器实时采集所述的第一滞回比较器输出端和所述的第二滞回比较器输出端的电压信号，当所述的第一滞回比较器输出端的电平产生跳变时，所述的微处理器开始计时，将当前时间记为t₁，当所述的第二滞回比较器输出端的电平产生跳变时，所述的微处理器结束计时，将当前时间记为t₂，然后根据公式(1)和公式(2)计算得到氧浓度值：其中，X_O2为待测氧浓度值，F为法拉第常数，e为自然对数的底，R为气体常数且R＝0.0083143kJ K^‑1mol^‑1，V为变频氧传感器的第一电池片、第二电池片和衬底之间形成的空腔的体积；I为双向恒流源电路输出端输出的电流；T为变频氧传感器所处环境的绝对温度。