專利名稱：空氣流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種空氣流量傳感器。
背景技術(shù)：
目前的空氣流量傳感器主要應(yīng)用于汽車上，是用來將進入到汽車發(fā)動機的 空氣流量轉(zhuǎn)換成電信號，并將此信號提供給汽車中央處理器用來報正汽車發(fā)動 機在各種工況下都能獲得最佳濃度的混合氣。
目前，空氣流量傳感器一般為熱線式空氣流量傳感器，其電路結(jié)構(gòu)包括一 個惠斯登掉橋，所述惠斯登電橋的一個橋臂為白金絲的電阻器、另一個橋臂為
白金薄膜電阻器。目前，所述白金絲的電阻器的阻值一般為ioo歐姆，在上述 惠絲登電橋中，為達到所需要的高溫，與所述白金絲的電阻器串聯(lián)的電阻阻值 要足夠小，但是，此時電阻上的分壓因過低而無法滿足比較器輸入端的工作點
要求，以致所述比較器不能正常工作。為此， 一般選用20歐姆的菲標(biāo)準(zhǔn)傳感 器來解決上述問題，但往往這樣的電阻絲工作電流太大，其精度和穩(wěn)定性難以 控制。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種易購的標(biāo)準(zhǔn)傳感器且傳感電 路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、性能可靠的空傳感器。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案
一種空氣流量傳感器，包括采樣傳感單元、供電單元和放大單元，所述采 樣傳感單元包括由鎢絲發(fā)熱電阻和鎢絲溫度補償電阻分別構(gòu)成兩個上橋臂的 惠斯登電橋，所述惠斯登電橋為所述第一運算放大器提供采樣信號，所述供電 單元包括第一運算放大器、第一二極管、第一限流電阻和三極管組成，所述第 一運算放大器的輸出端經(jīng)過所述第一二極管和所迷第一限流電阻連接所述三 極管的基極，其集電極連接電源和地之間；
所述鴒絲發(fā)熱電阻并聯(lián)連接有第 一分壓電阻和第二分壓電阻組成的分壓 支路，所述分壓支路的分壓點連接所述第一運算放大器的同相輸入端；
還包括第三分壓電阻和第四分壓電阻，所述第三分壓電阻和所述第四分壓 電阻串聯(lián)后與所述鴒絲發(fā)熱電阻并聯(lián)，所述由第三分壓電阻和第四分壓電阻組 成的串聯(lián)電路經(jīng)過第五分壓電阻分壓后將信號輸入到所述第一運算放大器的
反相輸入端；所述放大單元包括第二運算放大器、第一電容、第一電阻、第二 電阻和第二二極管，所迷第一電阻和所述第二二極管串聯(lián)連接，其組成的串聯(lián)
電路分別與所述第一電容和第二電阻并聯(lián)組成并聯(lián)電路，所述第一運算放大器 的輸出信號經(jīng)過所述并聯(lián)電路連接其反向輸入端，其中，所述第二二極管的正 極連接所述第一運算放大器的輸出端；
所述第二運算放大器的反相輸入端通過第二電容和第三電阻組成的串聯(lián) 電珞接地，所述三極管的發(fā)射極經(jīng)過閾值穩(wěn)壓管和第八電阻與所述第二運算放 大器的同相輸入端連接。
優(yōu)選的，還包括冷啟動電路，所述冷啟動電路包括單片微處理器、第二三 極管、第四電阻、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻、第二限流電阻，所述單片機微處理器 的一個輸出端連接所述第二三極管的集電極，所述第二三極管的發(fā)射極連接所 述第二限流電阻，所述第二三極管的基極通過所述負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻接地， 所述第四電阻連接在所述第二三極管的集電極和基極之間。
優(yōu)選的，還包括第三二極管，所述第三二極管的正極連接所述單片微處理 器的一個輸出端，其負(fù)極連接所述第二運算放大器的反相輸入端。
本實用新型的有益效果為由于本實用新型鴿絲發(fā)熱電阻并聯(lián)連接有第一 分壓電阻和第二分壓電阻組成的分壓支路，所述分壓支路的分壓點連接所述第 一運算放大器的同相輸入端，還包括第三分壓電阻和第四分壓電阻，所述第三 分壓電阻和所述第四分壓電阻串聯(lián)后與所述鴒絲發(fā)熱電阻并聯(lián)，所述由第三分 壓電阻和第四分壓電阻組成的串聯(lián)電路經(jīng)過第五分壓電阻分壓后將信號輸入 到所述第一運算放大器的反相輸入端，通過分壓電阻，調(diào)整了工作點，使得運 算放大器能夠適應(yīng)惠斯登電橋采用符合標(biāo)準(zhǔn)的鴒絲發(fā)熱電阻和鎢絲溫度補償 電阻，因而電路結(jié)構(gòu)簡單，另夕卜，由于采用鴒絲發(fā)熱電阻和鴒絲溫度補償電阻, 因而降低了成本、節(jié)省了耗能，而且反應(yīng)速度快。


圖l是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更力。明顯易懂，下面結(jié)合附 圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。
參照圖1,空氣流量傳感器，包括一個槽形外殼1，所述外殼1 一端連接
有與其內(nèi)部連通的用以引出電信號的接插裝置4,另一端連接有空氣支路通道 3。所述空氣支路通道3的截面形狀為一直線先右彎折，再左彎折，右彎折處 形成一弧角，左彎折端部為一半圓弧。所述半圓弧向左彎折的第一端形成一進 氣口 6，用以使氣體進入所述空氣支路通道3內(nèi)，所述彎折線的終點與所述彎 折線存在一定間隙，從而形成出氣口 7,便于氣體從所述空氣支路通道3出來。
其中，所述空氣支路通道3的壁厚為3.17 cm，公差為0.05 cm;所述進 氣口 6距離所述起始邊最近的一端與起始邊的距離為20. 35cm,公差為0.05 cm,所述進氣口 6的大小為2. 7 cm,公差為0. 05 cm;所述半圓弧的半徑為5 cm，公差為0. 05 cm;所述彎折線的終點距離所述半圓弧端點的垂直距離為12. 4 cm,公差為0.05 cm;所述彎折線的終點的外壁距離所述外殼1與所述彎折線 連接的的側(cè)壁的垂直距離為6. 75 cm,公差為0.05 cm。
所述外殼l的截面為矩形，所述矩形的四個端角為弧角，所述弧角的半徑 均為1 cm,公差為0. 05 cm;與所述空氣支路通道3連接的所述外殼1的側(cè)壁 上設(shè)有第二進氣口 8，便于從所述空氣支路通道3出來的氣體進入所述外殼內(nèi)， 所述半圓弧的端點與所述第二進氣口 8靠近它的一端的垂直距離為6.1 cm, 7>差為0. 05 cm。
當(dāng)然，所述外殼l也可以為具有空腔結(jié)構(gòu)的其他形狀。
所述外殼1內(nèi)設(shè)置有印刷電路板5。
請同時參照圖2，所述印刷電路板5上設(shè)置有以下電路單元
i.惠斯登電橋，由傳感器2即鎢絲鎢絲發(fā)熱電阻RH和鴒絲溫度補償電阻
RK構(gòu)成其兩個上橋臂，其中所述鎢絲鎢絲發(fā)熱電阻RH即傳感器2設(shè)置在所述
支路通道3內(nèi)。
本實用新型采用鎢絲鎢絲發(fā)熱電阻，其成本低、耗能小，反應(yīng)快。 U.供電單元，包括第一運算放大器U2A、第一二極管D2、第一限流電阻 Rl3、 NPN型三極管Q2。其中，所述第一運算放大器U2A的輸出端經(jīng)過所述第
一二極管D2和所述第一限流電阻R13連接所述NPN型三極管Q2的基極，其集 電極連接電源。所迷第一二極管D2可以在所述第一運算放大器U2A輸出低電 平時控制所述NPN型三極管Q2可靠關(guān)閉。所述惠斯登電橋連接在所述NPN型 三極管Q2的發(fā)射極和地之間。
所述鴒絲發(fā)熱電阻RH并聯(lián)連接有第一分壓電阻R19和第二分壓電阻R09 組成的分壓支路，所述分壓支路的分壓點連接所述第一運算放大器U2A的同相 輸入端；
還包括有第一電阻R29和第二電阻R12,所述第一電阻R29和所述第二電 阻R12串聯(lián)后與所述惠斯登電橋中的鴒絲溫度補償電阻RK并聯(lián)，所述并聯(lián)電 路經(jīng)第三電阻R01再次分壓后連接所述第一運算放大器U2A的反相輸入端；
所述NPN型三極管Q2的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)有啟動電阻Rll,所述 啟動電阻Rll為電路提供啟動電流。
iii.放大單元，包括第二運算放大器U2B、第一電容C2、第四電阻R3、 第二二極管D3和第五電阻R4。其中，所述第二運算放大器U2B的反相輸入端 和輸出端之間連接有由所述第一電容C2、第四電阻R3及第二二極管D3與所 述第五電阻R4的串聯(lián)支路組成的并聯(lián)電路。所述第二二極管D3的正極連接所 述第二運算放大器MB的輸出端，其中，所述第四電阻R3為反向加速電路， 所述第二二極管D3、第四電阻R3及第五電阻R4組成正向加速電路。所述第 二運算放大器U2B的反相輸入端通過由笫二電容C7和第六電阻R3組成的串聯(lián) 支5^接地。
優(yōu)選的，所述NPN型三極管Q2的發(fā)射極經(jīng)過閾值穩(wěn)壓管ZD4和第八電阻 R8連接所述第二運算放大器U2B的同相輸入端，以便于所述傳感信號的輸入。
優(yōu)選的，還包括冷啟動電路，所述冷啟動電路包括單片微處理器Ul、第 二三極管Q3、上偏置電阻R7、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻TR3和第二限流電阻R07。 其中，所述單片微處理器U1的一個輸出端連接所述上偏置電阻R7，同時連接 所述第二三極管Q3的集電極，所述負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻TR3為下偏置電阻， 所述第二三極管Q3的發(fā)射極經(jīng)所述第二限流電阻R07連接所述第二運算放大 器U2B的同相輸入端。所述冷啟動電路可改善汽車在低溫下啟動的性能，利用 熱敏電阻監(jiān)測進氣溫度。
優(yōu)選的，所述單片微處理器U1的輸出端還連接有第二二極管D3，所述單 片微處理器Ul的輸出端連接所述第二二極管D3的正極，所述第二二極管D3 的負(fù)極連接所述第二運算放大器U2B的反相輸入端。可以消除開機時的干擾， 在開機時發(fā)出一個脈沖電平疊加在所述第二運算放大器U2B的反向輸入端抬 高反向輸入電位，使開機時產(chǎn)生的各種信號被暫時屏蔽。
所述單片微處理器Ul優(yōu)選為PICI2F675,當(dāng)然，也可以為能實現(xiàn)如上功 能的其他芯片。
下面結(jié)合圖2介紹本實用新型空氣流量傳感器應(yīng)用在汽車系統(tǒng)時的電路 工作原理。
連接器CN1用以連接本實用新型電路和汽車上其它部分電路。所述連接器 CN1的2管腳的+12V電源經(jīng)過第三電容C3濾波去干擾后為所述第一運算放大 器U2A和所述惠斯登電橋供電；其3管腳為整個電路的公共接地端；其4管腳 的+5V電源為所述單片;f敖處理器Ul和限幅輸出電路供電，其中，所述限幅輸 出電路包括輸出下限電阻R2、第九電阻R1組成的分壓支路、上限穩(wěn)壓二極管 ZD1和去干擾電容C5，所述連接器CN1的4管腳通過所述第九電阻Rl和所述去 干擾電容C5組成的串聯(lián)電*地，其5管腳連接所述上限穩(wěn)壓二極管ZD1的 負(fù)極，其正極接地，同時5管腳還連接所述輸出下限電阻R2的一端，所述輸 出下限電阻R2接收所述第二運算放大器U2B的輸出信號，并連接于所述第九 電阻Rl和所述去干擾電容C5之間。
本電路上電后，所述單片微處理器Ul經(jīng)電容C4、電阻R6去干擾，其內(nèi) 部完成初始化過程。此時，所述單片微處理器U1的3腳輸出短暫高電平，經(jīng) 二極管D1加至所述第二運算放大器U2B的反相輸入端，輸出低電平，所以開 機時產(chǎn)生的各種信號被屏蔽，從而可順利完成短暫開機驅(qū)趕開機去干擾過程。 同時，所述單片微處理器Ul從其2腳輸出一定時間的高電平為所述冷啟動電 路提供電源。所述冷啟動電路得電后開始工作，經(jīng)所述負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 TR3、所述上偏置電阻R 分壓為所述第二三極管Q3提供偏流，經(jīng)所述第二三 極管Q3的發(fā)射極輸出。由于所述負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻TR3阻值是隨進氣溫度 的高低變化的，即所述第二三極管Q3的發(fā)射極輸出強弱與進氣溫度高低呈反 比。所迷信號經(jīng)所述第二限流電阻R(H緩沖輸出，在所述信號加速電路輸入端
和所述第八電阻R8輸出的空信號疊加，形成一啟動信號經(jīng)后續(xù)電路進一步處 理后輸出，汽車的中央處理器將才艮據(jù)此信號的強弱適當(dāng)加濃混合氣，使汽車在 低溫環(huán)境仍能順利啟動。
根據(jù)惠斯登電橋原理，啟動電阻Rll為所述惠斯登電橋的橋臂提供微弱的 電流后，所述惠斯登電橋開始工作。所述NPN型三極管Q2由于受到所述惠斯 登電橋以及所述第一運算放大器U2A的控制，其發(fā)射極輸出一定電流，所述鴒 絲鵠絲發(fā)熱電阻RH發(fā)熱使溫度升高，當(dāng)有氣流流過其表面時，蒸發(fā)帶走熱量 使電阻阻值減小，此時，分壓電阻R9上壓降加大，所述第一分壓電阻R19和 第二分壓電阻R09分壓點上電位上升，所述惠斯登電橋失去平衡；此時所述第 一運算放大器U2A輸出端輸出高電平，經(jīng)所述第一限流電阻Rl3和所述第一二 極管D2限流，至所述NPN型三極管Q2的基極，其發(fā)射極輸出電流增強，所述 鎢絲鴒絲發(fā)熱電阻RH溫度上升，電阻阻值增大，此時所述惠斯登電橋獲得平 衡。反之，當(dāng)氣流減小時，所述第一運算放大器U2A將控制所述NPN型三極管 Q2的發(fā)射極輸出電流減小。這樣，所述NPN型三極管Q2發(fā)射極形成隨氣流變 化的電信號。另外，由所述鵠絲溫度補償電阻RK、分壓電阻R10組成所述惠 斯登電橋的另兩個橋臂，所述鴒絲溫度補償電阻RK的電阻值隨氣流溫度做相 應(yīng)變化，所述分壓電阻R10上的壓降隨之變化。經(jīng)所述第一電阻R29、第二電 阻Rl 2和所述第三電阻R01分壓取出 一定比例的補償信號送入所述第 一運算放 大器U2A的反相輸入端，同時控制所述NPN型三極管Q2的發(fā)射極輸出電流， 從而使所述鴒絲鴒絲發(fā)熱電阻RH和所述鵠絲溫度補償電阻RK之間的溫差維持 不變，因此保證本實用新型只輸出與空氣流量有關(guān)的電信號。在所述NPN型三 極管Q2發(fā)射極形成的電信號從所述閾值穩(wěn)壓管ZD4取出上一 電信號，在所述 上偏置電阻R7上行形成電壓，經(jīng)所迷第八電阻R8緩沖，然后經(jīng)過電容C9去 干擾后輸出至信號加速電路，如果此信號不變，所述信號加速電路的輸出呈現(xiàn) 跟隨器特性，如果信號幅度上升，所述正向加速電路對此信號完成正向加速， 如果此信號幅度下降，所述反向加速電路對此信號完成反向加速，經(jīng)所述信號 加速電路處理后的信號由所述第二運算放大器U2B輸出至所述限幅輸出電路， 由輸出下限電阻R2、第九電阻R1分壓，所述上限穩(wěn)壓二極管ZD1上限后，再 經(jīng)所述去干擾電容C5去干擾，最后在所述限幅輸出電路輸出端隨氣流量變化且適合汽車中央處理器的電信號。
實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于
本領(lǐng)域的一般:R術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍
上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
權(quán)利要求1、一種空氣流量傳感器，包括采樣傳感單元、供電單元和放大單元，所述采樣傳感單元包括由鎢絲發(fā)熱電阻和鎢絲溫度補償電阻分別構(gòu)成兩個上橋臂的惠斯登電橋，所述惠斯登電橋為所述第一運算放大器提供采樣信號，其特征在于，所述供電單元包括第一運算放大器、第一二極管、第一限流電阻和三極管組成，所述第一運算放大器的輸出端經(jīng)過所述第一二極管和所述第一限流電阻連接所述三極管的基極，其集電極連接電源和地之間；所述鎢絲發(fā)熱電阻并聯(lián)連接有第一分壓電阻和第二分壓電阻組成的分壓支路，所述分壓支路的分壓點連接所述第一運算放大器的同相輸入端；還包括第三分壓電阻和第四分壓電阻，所述第三分壓電阻和所述第四分壓電阻串聯(lián)后與所述鎢絲發(fā)熱電阻并聯(lián)，所述由第三分壓電阻和第四分壓電阻組成的串聯(lián)電路經(jīng)過第五分壓電阻分壓后將信號輸入到所述第一運算放大器的反相輸入端；所述放大單元包括第二運算放大器、第一電容、第一電阻、第二電阻和第二二極管，所述第一電阻和所述第二二極管串聯(lián)連接，其組成的串聯(lián)電路分別與所述第一電容和第二電阻并聯(lián)組成并聯(lián)電路，所述第一運算放大器的輸出信號經(jīng)過所述并聯(lián)電路連接其反向輸入端，其中，所述第二二極管的正極連接所述第一運算放大器的輸出端；所述第二運算放大器的反相輸入端通過第二電容和第三電阻組成的串聯(lián)電路接地，所述三極管的發(fā)射極經(jīng)過閾值穩(wěn)壓管和第八電阻與所述第二運算放大器的同相輸入端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣流量傳感器，其特征在于，還包括冷啟動 電路，所述冷啟動電路包括單片微處理器、第二三極管、第四電阻、負(fù)溫度系 數(shù)熱敏電阻、第二限流電阻，所迷單片機微處理器的一個輸出端連接所述第二 三極管的集電極，所述第二三極管的發(fā)射極連接所述第二限流電阻，所述第二 三極管的基極通過所述負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻接地，所述第四電阻連接在所述第 二三極管的集電極和基極之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所迷的空氣流量傳感器，其特征在于，還包括第三二極管，所述第三二極管的正極連接所述單片微處理器的一個輸出端，其負(fù) 極連接所述第二運算放大器的反相輸入端。
專利摘要本實用新型涉及一種空氣流量傳感器，包括鎢絲發(fā)熱電阻并聯(lián)連接有第一分壓電阻和第二分壓電阻組成的分壓支路，所述分壓支路的分壓點連接所述第一運算放大器的同相輸入端，還包括第三分壓電阻和第四分壓電阻，所述第三分壓電阻和所述第四分壓電阻串聯(lián)后與所述鎢絲發(fā)熱電阻并聯(lián)，所述由第三分壓電阻和第四分壓電阻組成的串聯(lián)電路經(jīng)過第五分壓電阻分壓后將信號輸入到所述第一運算放大器的反相輸入端，通過分壓電阻，調(diào)整了工作點，使得運算放大器能夠適應(yīng)惠斯登電橋采用符合標(biāo)準(zhǔn)的鎢絲發(fā)熱電阻和鎢絲溫度補償電阻，因而電路結(jié)構(gòu)簡單，另外，由于采用鎢絲發(fā)熱電阻和鎢絲溫度補償電阻，因而降低了成本、節(jié)省了耗能，而且反應(yīng)速度快。
文檔編號G01F1/684GK201072350SQ20072016924
公開日2008年6月11日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者許季康 申請人:瑞安市登峰福利汽配廠