利用單片機實現(xiàn)溫濕度補償?shù)臒崾狡嚳諝饬髁坑嫷闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用單片機實現(xiàn)溫濕度補償?shù)臒崾狡嚳諝饬髁坑?。本發(fā)明包括取樣管和熱式空氣流量檢測探頭，其中熱式空氣流量檢測探頭電路中包括熱線敏感元件、恒溫型惠斯頓電橋電路、溫濕度測量電路、信號采集電路、單片機和DA輸出電路。單片機采集熱線敏感元件的流量檢測信號和溫濕度傳感器的對空氣溫濕度檢測信號，采用溫度補償算法和精度標定算法進行修正計算，計算結果再轉(zhuǎn)換為相應的電壓值由單片機集成的DA接口輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比其有益效果是：能夠?qū)Σ煌阅軈?shù)的熱線進行標定；采用數(shù)字式溫濕度傳感器進行溫濕度補償，補償精度更高，環(huán)境適應性更好；傳感器輸出信號兼容性好；抗干擾能力強等優(yōu)點。
【專利說明】利用單片機實現(xiàn)溫濕度補償?shù)臒崾狡嚳諝饬髁坑?br>
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種熱式汽車空氣流量計，特別涉及一種利用單片機實現(xiàn)溫濕度補償?shù)臒崾狡嚳諝饬髁坑嫛?br>
【背景技術】
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[0002]汽車空氣流量計是汽車發(fā)動機電噴系統(tǒng)的關鍵部件，其對空氣進氣量的測量結果是發(fā)動機電噴系統(tǒng)決策噴油量輸出的主要依據(jù)，因此其測量結果的精度對發(fā)動機的工況、耗油量和廢氣排放量有著決定性的影響。目前，熱式汽車空氣流量計以其優(yōu)越的性能、簡單的結構、較低的成本和較高的可靠性等特點在汽車空氣流量計中應用最為廣泛。然而，由于熱式空氣流量計對介質(zhì)溫度的變化較為敏感，而傳統(tǒng)的熱式汽車空氣流量計采用基于模擬電路的電路構架，利用運放電路配合熱敏電阻來直接實現(xiàn)溫度補償，溫度補償精度不高，而且無法實現(xiàn)濕度補償，尤其是對于目前國產(chǎn)熱線性能一致性較差的情況，傳感器不能針對不同的熱線性能指標進行有針對的精度標定，因此可能導致較大的測量誤差。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的就在于針對上述問題，提供一種利用單片機實現(xiàn)溫濕度補償?shù)臒崾狡嚳諝饬髁坑?。本發(fā)明包括取樣管和熱式空氣流量檢測探頭，其中熱式空氣流量檢測探頭電路中包括熱線敏感元件、恒溫型惠斯頓電橋電路、溫濕度測量電路、信號采集電路、單片機和0八輸出電路。流經(jīng)熱線敏感元件的空氣將引起熱線敏感元件加熱電流的變化，該電流變化量與空氣流量成單調(diào)函數(shù)關系，該電流變化量通過恒溫型惠斯頓電橋信號采集電路進行采集并轉(zhuǎn)換為電壓信號，該信號經(jīng)低通濾波后由單片機的仙模塊進行數(shù)據(jù)采集。同時，單片機通過仙口采集溫度傳感器的信號，獲取當前溫度測量結果。單片機的軟件系統(tǒng)采用數(shù)字濾波技術將獲取的傳感器信號進行處理，并導入溫度補償算法進行修正計算。修正結果再轉(zhuǎn)換為相應的電壓值由單片機集成的0八接口輸出，并通過電壓跟隨器進行輸出阻抗匹配后輸出給2⑶。
[0004]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比其有益效果是:本發(fā)明采用基于單片機及數(shù)字溫濕度傳感器實現(xiàn)以數(shù)字算法模型進行流量計檢測精度溫濕度補償，與傳統(tǒng)模擬電路構架的熱式汽車空氣流量計相比有以下幾個方面的優(yōu)點:
[0005]1、單片機內(nèi)存儲有精度標定參數(shù)數(shù)據(jù)庫，能夠針對不同的熱線性能指標進行相應的精度標定，從而大大降低產(chǎn)品對熱線元件性能一致性的要求；
[0006]2、采用數(shù)字式溫濕度傳感器進行溫濕度檢測，不僅能檢測溫度，而且能同時檢測濕度，同時相比傳統(tǒng)的熱敏電阻，數(shù)字式溫濕度傳感器檢測速度更快，檢測精度更高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性更好；
[0007]3、采用數(shù)字補償模型算法進行溫度和濕度補償，補償精度更高，環(huán)境適應性更好；
[0008]4、傳感器輸出信號可以選擇模擬量輸出、頻率輸出和數(shù)字輸出等多種形式，接口靈活，能適應多種2⑶接口信號要求；
[0009]5、用數(shù)字電路代替模擬電路，抗干擾能力更強。

【專利附圖】

【附圖說明】
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[0010]圖1為本發(fā)明的外觀示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明的流量檢測探頭結構示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明的安裝示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明的流量檢測及溫濕度補償工作原理框圖。

【具體實施方式】
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[0014]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明
[0015]圖1?3中，1熱式空氣流量檢測探頭，2取樣管，3上蓋，4熱線敏感元件，5金屬架，6探頭外殼，7熱敏電阻，8密封圈，9檢測電路，10發(fā)動機進氣管，11數(shù)字式熱式汽車空氣流量計。
[0016]由圖可知，取樣管2安裝在汽車發(fā)動機進氣管10處，當發(fā)動機工作時，進氣管吸入的空氣進入取樣管2，取樣管2中安裝有熱式空氣流量檢測探頭1，空氣從熱式空氣流量檢測探頭1的探頭外殼6底部的空氣導流通道進入，流經(jīng)熱線敏感元件4，從導流通道的出口流出。在此過程中，熱線敏感元件4處于加熱狀態(tài)，流經(jīng)熱線敏感元件4的空氣將帶有熱線敏感元件4的一部分熱量，且?guī)ё叩臒崃颗c空氣質(zhì)量流量成單調(diào)函數(shù)對應關系。由于熱線敏感元件4被接到恒溫惠斯頓電橋的橋臂上，因此，空氣帶走的熱量損失將由電橋自動通過增加熱線敏感元件4的加熱電流來補償，使熱線敏感元件4的溫度始終保持不變。單片機通過集成的仙端口測量熱線敏感元件4上的電流變化即可得到當前空氣的流量值。由于該過程中空氣流量恒定的情況下，空氣本身的溫度和濕度對帶走的熱量有一定的影響，因此需要進行溫濕度補償。電路中安裝了數(shù)字式溫濕度傳感器7來對空氣的當前溫度進行測量，數(shù)字式溫濕度傳感器7安裝在電路的側(cè)面，與熱線敏感元件4隔離，避免熱線的溫度對空氣的實際溫度的測量造成影響。數(shù)字式溫濕度傳感器7對空氣溫濕度的檢測結果通過1?協(xié)議發(fā)送至單片機，單片機將數(shù)字式溫濕度傳感器7的測量結果進行數(shù)字濾波處理后代入溫度補償模型算法中進行溫度補償計算，并經(jīng)過精度標定參數(shù)數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)修正，最終得出空氣的實際流量，并通過單片機的0八端口輸出傳感器檢測信號。
【權利要求】
1.一種利用單片機實現(xiàn)溫濕度補償?shù)臒崾狡嚳諝饬髁坑嫞涮卣魇?包括取樣管和熱式空氣流量檢測探頭，其中熱式空氣流量檢測探頭硬件電路中包括熱線敏感元件、恒溫型惠斯頓電橋電路、數(shù)字式溫濕度傳感器、信號采集電路、單片機和0八輸出電路，軟件包括溫濕度補償模型算法和熱線精度標定參數(shù)數(shù)據(jù)庫和修正算法。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用單片機實現(xiàn)溫濕度補償?shù)臒崾狡嚳諝饬髁坑?，其特征?內(nèi)部嵌入單片機系統(tǒng)和數(shù)字溫濕度傳感器，通過單片機采集熱線敏感元件的電流變化信號和空氣溫濕度信號，通過單片機內(nèi)部的溫度補償數(shù)學模型算法和熱線檢測精度標定修正算法進行運算，實現(xiàn)傳感器的高精度檢測輸出。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用單片機實現(xiàn)溫濕度補償?shù)臒崾狡嚳諝饬髁坑?，其特征?單片機軟件部分集成熱線精度標定參數(shù)數(shù)據(jù)庫和修正算法，能夠?qū)Σ煌阅軈?shù)的熱線進行精度一致性標定，從而大大降低熱線性能指標不一致對傳感器檢測精度的影響。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用單片機實現(xiàn)溫濕度補償?shù)臒崾狡嚳諝饬髁坑嫞涮卣魇?傳感器信號輸出采用單片機0八端口配合電壓跟隨器電路輸出，也可直接以脈沖信號形式輸出或數(shù)字信號形式輸出，信號輸出阻抗大，類型豐富，兼容性好，抗干擾能力強。
【文檔編號】G01F1/56GK104344857SQ201310348751
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權日:2013年8月5日
【發(fā)明者】薛光明, 姚喜貴, 鄭偉, 胡大志, 孔向東 申請人:溫州大學甌江學院