汽車空氣流量傳感器的製作方法

2023-05-27 20:36:41

專利名稱：汽車空氣流量傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車空氣流量傳感器。
背景技術：
汽車空氣流量傳感器是用來對汽車發動機的空氣流量進行電信號轉換並將此信息提供給汽車中央處理器，以保證發動機在各種工況下獲得最佳濃度的混和氣，因此對它的精確度要求很高。汽車空氣流量傳感器通常包括一個塑料外殼，外殼上設置有空氣空氣採樣支路和將電信號引出的接插裝置，傳感器設置在空氣採樣支路中，傳感電路設置在外殼的內腔中。目前，公知的汽車空氣流量傳感器市場被國外技術和產品壟斷，國內產品多以模擬電路生產，其精度，穩定性難以控制，而採用數字電路其數模轉換又無法滿足高精度，低成本，小空間等幾方面要求。

發明內容
本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種傳感電路結構簡單、成本低，性能可靠且精度足夠，可替代國外產品的汽車空氣流量傳感器。
為實現上述目的，本實用新型所採取的技術解決方案是一種汽車空氣流量傳感器，包括設有空氣採樣支路的外殼、傳感器及傳感電路，所述傳感器設置在空氣採樣支路中，其特徵在於所述傳感電路包括將氣流量轉換為電壓信號的採樣傳感電路、壓控脈寬調製電路、RC充放電路、峰值電荷保持電路、電子開關電路及其開關控制電路，所述採樣傳感電路的輸出與壓控脈寬調製電路的電壓輸入端連接，壓控脈寬調製電路的輸出與RC充放電路連接，所述電子開關電路連接在峰值電荷保持電路和RC充放電路中的儲能電容之間，所述開關控制電路控制電子開關的導通或斷開，所述峰值電荷保持電路的輸出為空氣流量傳感器輸出。
作為本實用新型的進一步改進所述採樣傳感電路為由熱敏電阻及分壓電阻串聯組成的分壓支路構成，所述壓控脈寬調製電路及開關控制電路由具有模/數轉換功能輸入埠的單片微處理器為核心及其外圍元件組成，所述採樣傳感電路的分壓點與單片微處理器的模/數轉換輸入埠連接，電子開關由晶體三極體構成，單片微處理器的一個數據輸出端與晶體三極體基極連接作為開關控制電路控制端，所述峰值電荷保持電路由運算放大器及保持儲能電容組成，所述保持儲能電容連接在運算放大器的同相輸入端與地之間，運算放大器的反相輸入端與輸出端連接，所述RC充放電路由充電儲能電容和電阻串聯組成，充電儲能電容負極接地，電阻的另一端接至單片微處理器的另一個數據輸出端連接。
本實用新型與現有技術相比的有益效果由於本實用新型的傳感電路採取包括將氣流量轉換為電壓信號的採樣傳感電路、壓控脈寬調製電路、RC充放電路、峰值電荷保持電路、電子開關電路及其開關控制電路，所述採樣傳感電路的輸出與壓控脈寬調製電路的電壓輸入端連接，壓控脈寬調製電路的輸出與RC充放電路連接，所述電子開關電路連接在峰值電荷保持電路和RC充放電路中的儲能電容之間，所述開關控制電路控制電子開關的導通或斷開，所述峰值電荷保持電路的輸出為傳感器輸出，通過採樣傳感電路輸出的電壓信號，控制壓控脈寬調製電路輸出脈衝的佔空比並對RC充放電路充電，開關控制電路控制電子開關在RC充放電路充得最高電壓時開通，連接峰值電荷保持電路和RC充放電路中的儲能電容，峰值電荷保持電路和RC充放電路中儲能電容裡的電荷即為兩儲能電容裡電荷的平均值，使峰值電荷保持電路的儲能電容在每個脈衝周期都能被刷新，這樣，在峰值電荷保持電路的輸出端將得到隨採樣傳感電路輸出的電壓信號變化的模擬信號，該電路通過選擇合適的脈衝頻率，就可以滿足傳感電路的精度，並且選用的都可以是通用的元件，電路成本低，結構也簡單當壓控脈寬調製電路及開關控制電路由具有模/數轉換功能輸入埠的單片微處理器為核心及其外圍元件組成後，電路結構將進一步簡化，且具有更大的靈活性。
下面將結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。


附圖1為本實用新型實施例結構示意圖；附圖2為本實用新型實施例電原理圖；附圖3為電路波形圖。
具體實施方式
如圖1所示，汽車空氣流量傳感器仍包括一個塑料外殼1，外殼1上設置有空氣採樣支路3和將電信號引出的接插裝置4，傳感器2設置在空氣採樣支路3中，傳感電路線路板5設置在外殼1的內腔中，如圖2所示，傳感電路包括將氣流量轉換為電壓信號的採樣傳感電路、壓控脈寬調製電路、RC充放電路、峰值電荷保持電路、電子開關電路及其開關控制電路，採樣傳感電路為由熱敏電阻TR1及分壓電阻R5串聯組成的分壓支路構成，熱敏電阻TR1最好選用鉑電阻以保證有較高的精度，壓控脈寬調製PWM電路及開關控制電路由具有模/數轉換功能輸入埠的單片微處理器U1為核心及其外圍元件組成可以使電路結構簡化，不過當然也不排除用分立元件，在本實施例中單片微處理器U1選用PIC12F675，當然也可以是功能相當的其他型號的單片微處理器，採樣傳感電路的分壓點與單片微處理器U1的模/數轉換輸入埠連接，電子開關可以由晶體三極體Q1或模擬開關集成電路構成，在本實施例中選用NPN型晶體三極體Q1以降低電路成本，單片微處理器U1的一個數據輸出端與晶體三極體Q1基極連接作為開關控制電路控制端，峰值電荷保持電路由運算放大器U2B及保持儲能電容C2組成，所述保持儲能電容C2連接在運算放大器U2B的同相輸入端與地之間，運算放大器U2B選用LM358，運算放大器U2B的反相輸入端與輸出端連接構成跟隨器，所述RC充放電路由充電儲能電容C1和電阻R1串聯組成，充電儲能電容C1負極接地，電阻R1的另一端接至單片微處理器的另一個數據輸出端連接，晶體三極體Q1集電極與保持儲能電容C2正極連接，發射極與充電儲能電容C1正極連接。
電路工作原理在圖2所示實施例中由連接器CN1連接汽車電路，其2腳有+12V電源為運算放大器U2，採樣傳感電路供電，3腳為整個電路公共地，4腳有+5V電源為單片微處理器U1供電，5腳為本傳感器信號輸出口，1腳空。採樣傳感電路得到12V電源後，鉑電阻即熱敏電阻TR1將產生溫升，當有空氣流過其表面時，將帶走熱能使其電阻值減小，分壓電阻R5上壓降加大，分壓點上電位上升，單片微處理器U1(PIC12F675)7腳將得到隨空氣流量變化的採樣信號並進行模/數轉換，經單片微處理器U1(PIC12F675)內部按預設的PWM程序處理後從5腳輸出，即在輸出脈衝頻率不變的情況下，分壓點上電位越高，輸出的充電脈衝的佔空比越大，如圖3中所示，每當在RC充放電路充得最高電壓時即輸出脈衝高電平結束時刻，單片機U1(PIC12F675)6腳即開關控制電路控制端就輸出脈衝經電阻R2限流控制三極體Q1開通，同時，具備高阻輸入的峰值電荷保持電路中運算放大器U2B(LM358-B單元)同相輸入端保持儲能電容C2上的電荷經三極體Q1與RC充放電路中充電儲能電容C1上的電荷平均，由於峰值電荷保持電路輸入端總阻抗足夠大，因此，保持儲能電容C2與充電儲能電容C1平均電荷後在峰值電荷保持電路輸入端形成的電壓基本不變而被保持，直到下一充電脈衝到來時，保持儲能電容C2上電壓又被刷新，這樣，在峰值電荷保持電路中運算放大器U2B(LM358-B單元)輸出端將得到隨採樣傳感電路輸出電壓變化的模擬信號。
權利要求1.一種汽車空氣流量傳感器，包括設有空氣採樣支路(3)的外殼(1)、傳感器(2)及傳感電路，所述傳感器(2)設置在空氣採樣支路(3)中，其特徵在於所述傳感電路包括將氣流量轉換為電壓信號的採樣傳感電路、壓控脈寬調製電路、RC充放電路、峰值電荷保持電路、電子開關電路及其開關控制電路，所述採樣傳感電路的輸出與壓控脈寬調製電路的電壓輸入端連接，壓控脈寬調製電路的輸出與RC充放電路連接，所述電子開關電路連接在峰值電荷保持電路和RC充放電路中的儲能電容之間，所述開關控制電路控制電子開關的導通或斷開，所述峰值電荷保持電路的輸出為空氣流量傳感器輸出。
2.根據權利要求1所述的汽車空氣流量傳感器，其特徵在於所述採樣傳感電路為由熱敏電阻(TR1)及分壓電阻(R5)串聯組成的分壓支路構成，所述壓控脈寬調製電路及開關控制電路由具有模/數轉換功能輸入埠的單片微處理器為核心及其外圍元件組成，所述採樣傳感電路的分壓點與單片微處理器的模/數轉換輸入埠連接，電子開關由晶體三極體構成，單片微處理器的一個數據輸出端與晶體三極體基極連接作為開關控制電路控制端，所述峰值電荷保持電路由運算放大器(U2B)及保持儲能電容(C2)組成，所述保持儲能電容(C2)連接在運算放大器(U2B)的同相輸入端與地之間，運算放大器(U2B)的反相輸入端與輸出端連接，所述RC充放電路由充電儲能電容(C1)和電阻(R1)串聯組成，充電儲能電容(C1)負極接地，電阻(R1)的另一端接至單片微處理器的另一個數據輸出端連接。
3.根據權利要求2所述的汽車空氣流量傳感器，其特徵在於所述單片微處理器選用PIC12F675，所述晶體三極體(Q1)選用NPN型，其集電極與保持儲能電容(C2)正極連接，發射極與充電儲能電容(C1)正極連接。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車空氣流量傳感器。包括外殼(1)、傳感器(2)及傳感電路，其特徵在於所述傳感電路包括將氣流量轉換為電壓信號的採樣傳感電路、壓控脈寬調製電路、RC充放電路、峰值電荷保持電路、電子開關電路及其開關控制電路。本電路根據採樣傳感電路的電壓信號通過壓控脈寬調製電路輸出PWM脈衝對RC充放電路進行充電，並控制電子開關平均峰值電荷保持電路和RC充放電路中儲能電容裡的電荷，使峰值電荷保持電路的儲能電容在每個脈衝周期都能被刷新，這樣，在峰值電荷保持電路的輸出端將得到隨採樣傳感電路輸出的電壓信號變化的模擬信號，該電路具有成本低，結構簡單、精度高的優點。
文檔編號G01F1/68GK2816758SQ2005200753
公開日2006年9月13日 申請日期2005年9月6日 優先權日2005年9月6日
發明者楊臘平 申請人:溫州市國大電器有限公司