一种氮氧传感器、控制系统、方法及应用技术方案

本发明专利技术属于氮氧化合物检测技术领域，公开了一种氮氧传感器、控制系统、方法及应用，采用硬件接口电路，实现信号的输入输出，其中主要包括电源模块电路、以STM32F103RET6为主控制器的硬件电路。根据氮氧传感器检测性能指标要求，设计信号测量、调理电路，主要有传感器加热及测量电路，精确泵电压输出电路，微弱泵电流检测电路。测试氮氧传感器静态性能，并分析其控制过程；设计加热控制算法、泵单元信号测量、控制方案，以及故障诊断方法，从而实现NO

【技术实现步骤摘要】
一种氮氧传感器、控制系统、方法及应用


[0001]本专利技术属于氮氧化合物检测
，尤其涉及一种氮氧传感器、控制系统、方法及应用。

技术介绍

[0002]目前，氮氧传感器是在宽域型氧传感器的基础上设计而成，主要利用泵氧单元和氮氧还原电极，检测排气中氮氧化合物的浓度。
[0003]现有技术一，CN108802295A一种汽车尾气处理用氮氧传感器：本专利技术公开了一种汽车尾气处理用氮氧传感器，包括顶端开口的安装盒，所述安装盒的内部设有水平设置的活动板，活动板的顶端滑动连接有安装板，安装板的底端中间位置滑动连接有滑块，安装板的顶端中间位置开有滑槽，滑块滑动连接在滑槽内，滑块的两侧侧壁上均连接有第二弹簧，第二弹簧的一端连接在滑槽的侧壁上，所述安装板的顶端安装有控制单元，所述活动板的两侧均焊接有竖切面为L形的连接板，连接板与安装盒的内壁滑动连接，连接板的底端连接有第一弹簧，第一弹簧的底端连接在安装盒的底端内壁上。
[0004]现有技术二，CN104897763B一种氮氧传感器以及测量尾气中NO
x
含量的方法：本专利技术公开了一种氮氧传感器以及测量尾气中NO
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含量的方法，氮氧传感器包括第一层基片、第二层基片、第三层基片、第四层基片、第五层基片、第六层基片、第七层基片、第八层基片和第九层基片；第一层基片的上表面设置有圆环形主电极且第一层基片中包含有第一扩散障层，第二层基片内设有定氧腔室，定氧腔室内设有圆环形定氧电极；第三层基片中包含有第二扩散障层；第四层基片中包含有还原腔室，还原腔室内设有比较电极和测量电极；第五层基片中包含参考腔室，参考腔室内设有参考电极；第七层基片和第八层基片之间设置有加热电极。
[0005]不难发现，上述两种技术的传感器结构复杂，使用起来不方便且没有特定的控制系统对其进行规范化的运行，运行麻烦，没有可视化的界面显示传感器状态，不符合智能化的现代化需求。
[0006]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0007](1)现有技术结构复杂，使用起来不方便且没有特定的控制系统对其进行规范化的运行，运行麻烦，没有可视化的界面显示传感器状态，不符合智能化的现代化需求。
[0008]解决以上问题及缺陷的难度为：
[0009]现有参考的针对氮氧传感器进行控制的系统很少，且将传感器连接系统的过程有难度，对于控制信号以及传输信号需要不断实验测试。
[0010]解决以上问题及缺陷的意义为：
[0011]提供一种结构简单，操作容易的氮氧传感器，并构建符合现代化需求的控制方法与系统，促进了氮氧传感器的专业领域智能化发展。

技术实现思路

[0012]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种氮氧传感器、控制系统、方法及应用。
[0013]本专利技术是这样实现的，一种氮氧传感器，所述氮氧传感器的硬件接口电路，用于信号的输入输出，包括电源模块电路、以STM32F103RET6为主控制器的硬件电路。
[0014]进一步，所述氮氧传感器还设置有传感器加热电路、传感器测量电路，精确泵电压输出电路，微弱泵电流检测电路。
[0015]本专利技术的另一目的在于提供一种氮氧传感器的控制方法，所述氮氧传感器的控制方法包括如下具体步骤：
[0016]步骤一：对传感器的温度进行测量，若需要加热，则采用比例控制加热算法与微分控制加热算法相结合的方式进行控制加热；
[0017]步骤二：对泵单元信号进行测量采集并进行分析；
[0018]步骤三：根据泵单元信号分析结果对泵单元进行控制；
[0019]步骤四：对氮氧传感器实时的进行故障监测。
[0020]本专利技术的另一目的在于提供一种氮氧传感器的控制系统，所述氮氧传感器的控制系统包括：
[0021]温度传感控制模块，与中央控制模块相连接，用于通过温度传感器检测氮氧传感器环境温度数据，采用电阻温度传感器，基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加，随温度的上升而改变电阻值，采用正电阻系数，采用铜材料制成，通过测得的电阻值直接得到氮氧传感器的工作温度；
[0022]加热控制模块，与中央控制模块相连接，用于通过传感器加热电路进行加热，温度传感控制模块所采集的温度传输到中央控制模块中，中央控制模块对温度数据进行分析，若需要加热，则生成一条加热指令传送至加热控制模块，加热控制模块获取到加热指令后，接通传感器加热电路进行加热；
[0023]泵单元信号采集模块，与中央控制模块相连接，用于对泵单元产生的信号进行采集，使用信号采集器对泵单元产生的信号进行收集，收集的信号以电信号的形式存储在信号采集器中，使用A/D转换器将信号转化为数字信号传送至中央控制模块；
[0024]中央控制模块，与温度传感控制模块、加热控制模块、泵单元信号采集模块、泵单元信号分析模块、传感器监测模块、泵单元控制模块、本地数据存储模块、显示模块相连接，用于控制各个模块正常工作，主控制器对外部信号进行采集，通过分析处理后输出给输出通道，当外部需要模拟量输出时，系统经过D/A转换器转换成标准电信号进行输出；
[0025]泵单元信号分析模块，与中央控制模块相连接，用于通过分析程序对泵单元信号进行强度分析，泵单元信号分析模块向中央控制模块索要泵单元信号采集模块采集的转换为数字信号的泵信号，中央控制模块接收到索要数据的请求后，将数据包发送至泵单元信号分析模块，泵单元信号分析模块对数据包进行解包后，将信号数据输入至分析程序进行分析；
[0026]传感器监测模块，与中央控制模块相连接，用于对氮氧传感器进行实时监测，传感器监测模块包括监测CPU，监测CPU对氮氧传感器中电路进行实时监测，一旦发现异常的电信号，立刻启动报警器进行报警；
[0027]泵单元控制模块，与中央控制模块相连接，用于对泵单元进行控制，中央控制模块接收到泵单元信号分析模块的分析结果，对结果进行分析，若需要对泵单元进行泵单元中的电路进行信号加强或者减弱，则中央控制模块生成电信号指令传输到泵单元控制模块，泵单元控制模块根据指令对泵单元中的电路进行加强或者减弱；
[0028]本地数据存储模块，与中央控制模块相连接，用于对氮氧传感器工作过程中所采集的信号或者数据进行存储，采用SQL服务数据库进行数据的存储，要存储数据的模块将转换好的数字信号打包发送至中央控制模块，经由中央控制模块进行标签操作传送至后台数据库，数据库接收到传入的数据后，自动生成SQL语句，将数据存入相关的数据库表中，完成数据的存储；
[0029]显示模块，与中央控制模块相连接，用于对分析结果以及故障监测结果进行显示，在显示数据时，中央控制模块将信息以数字信号的形式传送至显示模块，显示模块将传入的数字信号传入显示屏，以供显示。
[0030]进一步，所述泵单元信号分析模块中的分析程序为经过训练的深度卷积神经网络组成，其训练数据集为经过确认的数据以及公开数据集相组合。
[0031]进一步，所述传感器监测模块中的报警器以声音、闪光、振动的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮氧传感器，其特征在于，所述氮氧传感器的硬件接口电路，用于信号的输入输出，包括电源模块电路、以STM32F103RET6为主控制器的硬件电路。2.如权利要求1所述的氮氧传感器，其特征在于，所述氮氧传感器还设置有传感器加热电路、传感器测量电路，精确泵电压输出电路，微弱泵电流检测电路。3.一种如权利要求1所述氮氧传感器的控制方法，其特征在于，所述氮氧传感器的控制方法包括如下具体步骤：步骤一：对传感器的温度进行测量，若需要加热，则采用比例控制加热算法与微分控制加热算法相结合的方式进行控制加热；步骤二：对泵单元信号进行测量采集并进行分析；步骤三：根据泵单元信号分析结果对泵单元进行控制；步骤四：对氮氧传感器实时的进行故障监测。4.一种如权利要求1所述氮氧传感器的控制系统，其特征在于，所述氮氧传感器的控制系统包括：温度传感控制模块，与中央控制模块相连接，用于通过温度传感器检测氮氧传感器环境温度数据，采用电阻温度传感器，基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加，随温度的上升而改变电阻值，采用正电阻系数，采用铜材料制成，通过测得的电阻值直接得到氮氧传感器的工作温度；加热控制模块，与中央控制模块相连接，用于通过传感器加热电路进行加热，温度传感控制模块所采集的温度传输到中央控制模块中，中央控制模块对温度数据进行分析，若需要加热，则生成一条加热指令传送至加热控制模块，加热控制模块获取到加热指令后，接通传感器加热电路进行加热；泵单元信号采集模块，与中央控制模块相连接，用于对泵单元产生的信号进行采集，使用信号采集器对泵单元产生的信号进行收集，收集的信号以电信号的形式存储在信号采集器中，使用A/D转换器将信号转化为数字信号传送至中央控制模块；中央控制模块，与温度传感控制模块、加热控制模块、泵单元信号采集模块、泵单元信号分析模块、传感器监测模块、泵单元控制模块、本地数据存储模块、显示模块相连接，用于控制各个模块正常工作，主控制器对外部信号进行采集，通过分析处理后输出给输出通道，当外部需要模拟量输出时，系统经过D/A转换器转换成标准电信号进行输出；泵单元信号分析模块，与中央控制模块相连接，用于通过分析程序对泵单元信号进行强度分析，泵单元信号分析模块向中央控制模块索要泵单元信号采集模块采集的转换为数字信号的泵信号，中央控制模块接收到索要数据的请求后，将数据包发送至泵单元信号分析模块，泵单元信号分析模块对数据包进行解包后，将信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡元波，黄新宇，易劲，吴正乾，李全成，袁翔，李翔晟，
申请(专利权)人：湖南省汽车维修与检测行业协会，
类型：发明
国别省市：