基于广域氧传感器的λ分析仪设计.pdf

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1、2016年第35卷第2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)61＼DOI：10．13873／J．1000--9787(2016)02--0061-04设计与制造f、P基于广域氧传感器的分析仪设计张帆，谢建军，刘萍，简家文(宁波大学信息科学与工程学院，浙江宁波315211)摘要：以广域氧(UEGO)传感器为敏感元件，STM32f407为核心处理器，开展了一种A分析仪的设计。详细介绍了UEGO传感器测量原理，推导了UEGO传感器的极限电流对空燃比的理论公式。设计了传感器信号检测与处理、工作温度控制

2、、LCD显示等硬件电路，完成了A分析仪的硬件设计。结合推导公式和硬件电路编写相应的软件驱动程序，传感器工作温度控制过程中引入PID控制算法，使得温度控制性能得到了优化，空燃比值更加精确。关键词：广域氧传感器；空燃比；PID控制；STM32中图分类号：TP212．2文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)02-0061-04Designof人analyzerbasedonuniversalexhaustgasoxygensensorZHANGFan，XIEJian-jun，LIUPing，JIANJia·wen(FacultyofEl

3、ectricalEngineeringandComputerScience，NingboUniversity，Ningbo315211，China)Abstract：AdesignworkforAanalyzeriscarriedout，whichusesSTM32f407ascoreprocessoranduniversalexhaustgasoxygen(UEGO)sensorassensitivecomponent，measuringtheoryofUEGOsensorisdescribed，andtheoreticalformularof

4、limitingcurrentandair—fuelratioisdeduced．Hardwarecircuitssuchassignaldetectingandprocessingcircuitworkingtemperaturecontrolofsensor，andLCDaredesigned，hardwarecircuitofAanalyzerisdesigned．Combineddeducedformulawithhardwarecircuit，softwaredrivingprogramiscompiled．Inordertooptim

5、izetheperformanceofthetemperaturecontrol，andairtofuelratiomoreaccurate，PIDcontrolalgorithmisintroducedintotheprocessofsensoroperatingtemperaturecontro1．Keywords：universalexhaustgasoxygen(UEGO)sensor；air—fuelratio；PIDcontrol；STM320引言1传感器工作原理随着国内新汽车尾气排放标准(国四)的实施和稀薄UEGO传感器同时利用电化

6、学氧浓差电池原理和氧泵燃烧技术的广泛应用，控制精度高、测量范围宽的广域氧电池原理，将理论空燃比控制与稀薄燃空燃比控制融为一(UECO)传感器已经在汽车发动机燃烧控制系统中得到广体，实现了对整个浓燃烧和稀薄燃烧范围的空燃比检测和泛应用J。然而，该类型传感器需协同专属驱动器才可以控制。UEGO传感器提供宽范围的空燃比信号，并发送到正常工作，并且不同传感器生产厂家由于技术参数的差异，汽车电子控制单元(ECU)，从而对喷油时间进行精确控制，还会造成协同专属驱动器的差异。这几年，国内汽车尾气使燃烧混合气体始终保持在空燃比设定值附近。结构排放标准的提高，启动

7、了国内厂家对UEGO传感器的研制如图l所示。开发。但目前国内鲜有此类协同专属驱动器的设计研究，该氧传感器从结构上分为扩散栅、氧泵电池、扩散室、阻碍了国内UEGO传感器的发展。另外，UEGO传感器具参考室、浓差电池和加热丝等部件，并有5根引线从传感器有宽范围测氧的能力，也可用于开发宽范围测氧仪表和A内部引出。工作时，传感器放置在发动机尾气环境中，但参分析仪J。考室却与空气相通。外部尾气通过氧泵电池中预留的扩散本文开展了基于UEGO传感器的A分析仪设计，并通孔进入传感器扩散室。根据Nernst原理，当扩散室内尾气过实验证明：在0．7—2．4范围内理论

8、与测量A基本吻合。的氧浓度与参考室的空气氧浓度不同时，浓差电池两侧会收稿日期：2015-12-2562传感器与微系统第35卷_一A／Dl