本發(fā)明涉及一種控制器，尤其是涉及一種變頻氧傳感器的控制器。

背景技術(shù)：

近些年來，隨著地球生態(tài)環(huán)境的惡化，霧霾天氣的出現(xiàn)越來越頻繁，霧霾天氣對人們身體健康造成不良影響，引起廣泛關(guān)注。在引發(fā)霧霾天氣的因素中，化石燃料的不完全燃燒產(chǎn)生污染氣體是一大重要原因。

為解決化石燃料燃燒不充分問題，在化石燃料燃燒過程中，通常采用氧傳感器配合其相應(yīng)的控制器來檢測氧氣濃度以便控制化石燃料的燃燒狀態(tài)。目前，常用來檢測化石燃料燃燒過程中氧氣濃度的氧傳感器通常包括三種：極限電流氧傳感器、濃差電勢型氧傳感器和寬域氧傳感器。極限電流氧傳感器檢測氧濃度時(shí)，極限電流氧傳感器上的進(jìn)氣孔極易被化石燃料燃燒產(chǎn)生的廢氣中的固體顆粒堵塞，造成該極限電流氧傳感器失靈，檢測精度不高。濃差電勢型氧傳感器檢測氧濃度時(shí)需要一個(gè)穩(wěn)定的參比氣體，而化石燃料燃燒過程中難以提供，以致其檢測精度不高。寬域氧傳感器雖然檢測精度高，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以控制。

隨著氧傳感器技術(shù)的發(fā)展，檢測精度高以及檢測范圍廣的變頻氧傳感器技術(shù)逐漸完善?，F(xiàn)有的變頻氧傳感器的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。該變頻氧傳感器包括襯底7、第一電池片1、第二電池片2和加熱片8，第一電池片1和第二電池片2上下間隔設(shè)置，第一電池片1和第二電池片2分別固定設(shè)置在襯底7上，加熱片8嵌入襯底中，第一電池片1的上表面設(shè)置有第一外電極3，第一電池片1的下表面設(shè)置有第一內(nèi)電極4，第二電池片2的上表面設(shè)置有第二內(nèi)電極5，第二電池片2的下表面設(shè)置有第二外電極6，第一內(nèi)電極4、第二內(nèi)電極5和加熱片8的一端均接地，第一電池片1和第二電池片2的材料均為氧化鋯，第一內(nèi)電極4、第一外電極3、第二內(nèi)電極5和第二外電極6的材料均為鉑，襯底7的材料為氧化鋁，加熱片8的另一端為變頻氧傳感器的第一輸入端，第一外電極3為變頻氧傳感器的輸出端，第二外電極6為變頻氧傳感器的第二輸入端。該變頻氧傳感器結(jié)構(gòu)簡單，可以通過測量第一電池片1的輸出信號(即變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢)來實(shí)現(xiàn)氧氣濃度的測量，檢測范圍廣，檢測精度高，控制機(jī)理簡單，相對于極限電流氧傳感器、濃差電勢型氧傳感器和寬域氧傳感器，更加適合化石燃料燃燒環(huán)境中的氧氣濃度檢測。

但是，該變頻氧傳感器不能單獨(dú)工作，必須配備相應(yīng)的控制器才能實(shí)現(xiàn)氧氣濃度檢測，目前市面上未出現(xiàn)可與之匹配使用的控制器。鑒此，設(shè)計(jì)一種變頻氧傳感器控制器，使變頻氧傳感器可以成功用于化石燃料燃燒環(huán)境中的氧氣濃度檢測，對于化石燃料燃燒環(huán)境中的氧氣濃度檢測具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種變頻氧傳感器控制器，該變頻氧傳感器的控制器可以匹配變頻氧傳感器使用，使變頻氧傳感器成功用于化石燃料燃燒環(huán)境中的氧氣濃度檢測。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種變頻氧傳感器的控制器，包括控制主體電路和用于提供所述的控制主體電路工作電壓的電源，所述的控制主體電路包括氧濃差電動勢變化周期檢測電路、溫度控制電路、雙向恒流源電路、微處理器和顯示電路，所述的微處理器分別與所述的溫度控制電路的輸入端、所述的雙向恒流源電路的輸入端和所述的顯示電路的輸入端連接，所述的溫度控制電路的輸出端用于連接變頻氧傳感器的第一輸入端，所述的雙向恒流源電路的輸出端用于連接變頻氧傳感器的第二輸入端；所述的氧濃差電動勢變化周期檢測電路包括氧濃差電動勢采集電路、穩(wěn)壓電路、第一滯回比較器和第二滯回比較器，所述的第一滯回比較器和所述的第二滯回比較器分別具有正相輸入端、反相輸入端和輸出端，所述的穩(wěn)壓電路具有輸入端、第一電壓輸出端和第二電壓輸出端，所述的氧濃差電動勢采集電路的輸入端為所述的氧濃差電動勢變化周期檢測電路的輸入端，所述的氧濃差電動勢采集電路的輸出端分別與所述的第一滯回比較器的反相輸入端和所述的第二滯回比較器的反相輸入端連接，所述的第一滯回比較器的正相輸入端和所述的穩(wěn)壓電路的第一電壓輸出端連接，所述的第二滯回比較器的正相輸入端和所述的穩(wěn)壓電路的第二電壓輸出端連接，所述的第一滯回比較器的輸出端為所述的氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第一輸出端，所述的第二滯回比較器的輸出端為所述的氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第二輸出端，所述的氧濃差電動勢變化周期檢測電路的輸入端用于連接變頻氧傳感器的輸出端，所述的氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第一輸出端和第二輸出端分別與所述的微處理器連接。將變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢記為e，所述的雙向恒流源電路用于控制變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢e在e0和e1之間變化，e0為設(shè)定的氧濃差電動勢下限，e1為設(shè)定的氧濃差電動勢上限，0＜e0≤30mv，170mv＜e1≤200mv，所述的穩(wěn)壓電路的第一輸出端輸出第一參考電壓，所述的穩(wěn)壓電路的第二輸出端輸出第二參考電壓，將第一參考電壓記為e0’，將第二參考電壓記為e1’，30mv＜e0’≤100mv，100mv＜e1’≤170mv，且40mv≤e1’-e0’≤200mv；所述的氧濃差電動勢采集電路實(shí)時(shí)采集變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢e并發(fā)送到所述的第一滯回比較器的反相輸入端和所述的第二滯回比較器的反相輸入端，當(dāng)氧濃差電動勢e>e0’時(shí)，所述的第一滯回比較器的輸出端輸出低電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＜e0’時(shí)，所述的第一滯回比較器的輸出端輸出高電平，當(dāng)所氧濃差電動勢e＝e0’時(shí)，所述的第一滯回比較器的輸出端電平產(chǎn)生跳變，當(dāng)氧濃差電動勢e>e1’時(shí)，所述的第二滯回比較器的輸出端輸出低電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＜e1’時(shí)，所述的第二滯回比較器的輸出端輸出高電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＝e1’時(shí)，所述的第二滯回比較器的輸出端電平產(chǎn)生跳變；所述的微處理器實(shí)時(shí)采集所述的第一滯回比較器輸出端和所述的第二滯回比較器輸出端的電壓信號，當(dāng)所述的第一滯回比較器輸出端的電平產(chǎn)生跳變時(shí)，所述的微處理器開始計(jì)時(shí)，將當(dāng)前時(shí)間記為t1，當(dāng)所述的第二滯回比較器輸出端的電平產(chǎn)生跳變時(shí)，所述的微處理器結(jié)束計(jì)時(shí)，將當(dāng)前時(shí)間記為t2，然后根據(jù)公式(1)和公式(2)計(jì)算得到氧濃度值：

其中，為待測氧濃度值，f為法拉第常數(shù)，e為自然對數(shù)的底，r為氣體常數(shù)且r＝0.0083143kjk^-1mol^-1，v為變頻氧傳感器的第一電池片、第二電池片和襯底之間形成的空腔的體積；i為雙向恒流源電路輸出端輸出的電流；t為變頻氧傳感器所處環(huán)境的絕對溫度。

所述的電源包括型號為mc7805t的第一芯片、型號為lm1117_3.3的第二芯片、型號為ncv33063a的第三芯片、型號為mc7905t的第四芯片、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第九電容、第一電感和第二電感；所述的第一二極管的正極、所述的第二二極管的負(fù)極、所述的第二電阻阻的一端、所述的第五電容的一端和所述的第三芯片的第6腳連接且其連接端為所述的電源的輸入端，接入12v電壓，所述的第二二極管的正極接地，所述的第一二極管的負(fù)極和所述的第一電阻的一端連接，所述的第一電阻的另一端和所述的第一芯片的第1腳連接，所述的第一芯片的第2腳接地，所述的第一芯片的第3腳、所述的第一電容的一端、所述的第二電容的一端和所述的第二芯片的第3腳連接且其連接端輸出5v電壓，所述的第二芯片的第2腳、所述的第三電容的一端和所述的第四電容的一端連接且其連接端輸出3.3v電壓，所述的第二芯片的第1腳、所述的第一電容的另一端、所述的第二電容的另一端、所述的第三電容的另一端和所述的第四電容的另一端接地，所述的第二電阻的另一端、所述的第三芯片的第7腳、所述的第三芯片的第8腳和所述的第三芯片的第1腳連接，所述的第五電容的另一端和所述的第三電阻的一端連接且其連接端接地，所述的第三電阻的另一端、所述的第四電阻的一端和所述的第三芯片的第5腳連接，所述的第四電阻的另一端、所述的第六電容的一端、所述的第三芯片的第4腳、所述的第三二極管的正極、所述的第二電感的一端和所述的第七電容的一端連接，所述的第六電容的另一端和所述的第三芯片的第3腳連接，所述的第三芯片的第2腳、所述的第一電感的一端和所述的第三二極管的負(fù)極連接，所述的第一電感的另一端接地，所述的第二電感的另一端、所述的第八電容的一端和所述的第四芯片的第2腳連接，所述的第四芯片的第3腳和所述的第九電容的一端連接且其連接端輸出-5v電壓，所述的第七電容的另一端、所述的第八電容的另一端、所述的第九電容的另一端和所述的第四芯片的第1腳連接且其連接端接地。該電路將電源電壓(12v)降壓濾波產(chǎn)生5v、-5v和3.3v等子電源，一方面為控制器中各個(gè)模塊電路提供所需的電源電壓，另一方面監(jiān)控電源電壓，確保微處理器能正常工作，在電源電壓出現(xiàn)危險(xiǎn)波動時(shí)給微處理器提供復(fù)位信號。

所述的溫度控制電路包括型號為bts428的第五芯片、第十電容和第十一電容；所述的第五芯片的第1腳接地，所述的第五芯片的第2腳為所述的溫度控制電路的輸入端，所述的第五芯片的第3腳、所述的第十電容的一端和所述的第十一電容的一端連接且其連接端接入12v電壓，所述的第十電容的另一端和所述的第十一電容的另一端均接地，所述的第五芯片的第5腳為所述的溫度控制電路的輸出端。該電路通過簡單的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對變頻氧傳感器的快速加熱，使變頻氧傳感器盡快達(dá)到其工作溫度范圍，成本低，效率高。

所述的氧濃差電動勢采集電路包括型號為1458的第六芯片、第四二極管、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第十二電容、第十三電容和第十四電容；所述的第五電阻的一端、所述的第十二電容的一端和所述的第六芯片的第5腳連接，所述的第五電阻的另一端為所述的氧濃差電動勢采集電路的輸入端，所述的第十二電容的另一端接地，所述的第六電阻的一端接地，所述的第六電阻的另一端、所述的第七電阻的一端、所述的第十三電容的一端和所述的第六芯片的第6腳連接，所述的第六芯片的第7腳、所述的第四二極管的負(fù)極、所述的第十四電容的一端、所述的第七電阻的另一端和所述的第十三電容的另一端連接且其連接端為所述的氧濃差電動勢采集電路的輸出端，所述的第十四電容的另一端和所述的第四二極管的正極接地。該電路在采集到氧濃差電動勢后會對采集到的氧濃差電動勢進(jìn)行濾波處理，利于后續(xù)電路得到準(zhǔn)確的氧濃差電動勢。

所述的穩(wěn)壓電路包括型號為tl431的第七芯片、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十五電容、第十六電容、第十七電容和第十八電容；所述的第八電阻的一端為所述的穩(wěn)壓電路的輸入端，接入5v電壓，所述的第八電阻的另一端、所述的第七芯片的第1腳、所述的第七芯片的第2腳、所述的第十五電容的一端、所述的第九電阻的一端、所述的第十六電容的一端和所述的第十電阻的一端連接，所述的第七芯片的第3腳接地，所述的第十五電容的另一端接地，所述的第十六電容的另一端接地，所述的第九電阻的另一端、所述的第十一電阻的一端和所述的第十七電容的一端連接且其連接端為所述的穩(wěn)壓電路的第一輸出端，所述的第十電阻的另一端、所述的第十二電阻的一端和所述的第十八電容的一端連接且其連接端為所述的穩(wěn)壓電路的第二輸出端，所述的第十一電阻的另一端、所述的第十七電容的另一端、所述的第十二電阻的另一端和所述的第十八電容的另一端均接地。該電路通過簡單的電路結(jié)構(gòu)同時(shí)產(chǎn)生兩路穩(wěn)定且準(zhǔn)確的電壓信號作為比較參考值提供給第一滯回比較器和第二滯回比較器作為輸入，成本較低，信號精度較高。

所述的第一滯回比較器包括型號為lm193的第八芯片、第十三電阻和第十四電阻，所述的第十三電阻的一端為所述的第一滯回比較器的同相輸入端，所述的第十三電阻的另一端、所述的第十四電阻的一端和所述的第八芯片的第5腳連接，所述的第八芯片的第6腳為所述的第一滯回比較器的反相輸入端，所述的第十四電阻的另一端和所述的第八芯片的第7腳連接且其連接端為所述的第一滯回比較器的輸出端；所述的第二滯回比較器包括型號為lm193的第九芯片、第十五電阻和第十六電阻，所述的第十五電阻的一端為所述的第二滯回比較器的同相輸入端，所述的第十五電阻的另一端、所述的第十六電阻的一端和所述的第九芯片的第3腳連接，所述的第九芯片的第2腳為所述的第二滯回比較器的反相輸入端，所述的第十六電阻的另一端和所述的第九芯片的第1腳連接且其連接端為所述的第二滯回比較器的輸出端。該電路中通過比較器芯片和兩個(gè)電阻構(gòu)成滯回比較器結(jié)構(gòu)，微處理器通過采集第一滯回比較器和第二滯回比較器的輸出電壓，觀察輸出電壓及其變化時(shí)間而獲取電動勢變化周期，獲取方式簡單，操作方便。

所述的雙向恒流源電路包括型號為1458的第十芯片、型號為1458的第十一芯片、型號為opa27gu的第十二芯片、型號為4052的第十三芯片、型號為ina143的第十四芯片、第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第二十一電阻、第十九電容、第二十電容、第二十一電容和第二十二電容，所述的第十芯片的第3腳和所述的第十九電容的一端連接且其連接端為所述的雙向恒流源電路的輸入端，所述的第十九電容的另一端接地，所述的第十芯片的第2腳和所述的第十七電阻的一端連接，所述的第十七電阻的另一端、所述的第十芯片的第1腳、所述的第十八電阻的一端、所述的第二十電容的一端和所述的第十三芯片的第1腳連接，所述的第二十電容的另一端接地，所述的第十八電阻的另一端和所述的第十九電阻的一端連接，所述的第十九電阻的另一端、所述的第二十電阻的一端和所述的第十一芯片的第6腳連接，所述的第十一芯片的第5腳接地，所述的第二十電阻的另一端、所述的第十一芯片的第7腳和所述的第十三芯片的第5腳連接，所述的第十芯片的第8腳接入5v電壓，所述的第十芯片的第4腳接入-5v電壓，所述的第十三芯片的第11腳接入5v電壓，所述的第十三芯片的第2腳、第4腳和第6腳均接地，所述的第十三芯片的第7腳接入-5v電壓，所述的第十三芯片的第3腳和所述的第十四芯片的第3腳連接，所述的第十四芯片的第1腳、所述的第十二芯片的第2腳和所述的第十二芯片的第6腳連接，所述的第十四芯片的第2腳接地，所述的第十四芯片的第4腳和所述的第二十一電容的一端連接且其連接端接入-5v電壓，所述的第二十一電容的另一端接地，所述的第十四芯片的第5腳、第6腳和所述的第二十一電阻的一端連接，所述的第二十一電阻的另一端和所述的第十二芯片的第3腳連接且其連接端為所述的雙向恒流源電路的輸出端，所述的第十四芯片的第7腳和所述的第二十二電容的一端連接且其連接端接入5v電壓，所述的第二十二電容的另一端接地，所述的第十二芯片的第7腳接入5v電壓，所述的第十二芯片的第4腳接地。該電路可以提供大小可設(shè)定，方向可變的電流作用于變頻氧傳感器，使得變頻氧傳感器輸出的氧濃差電動勢發(fā)生變化。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過設(shè)置氧濃差電動勢變化周期檢測電路、溫度控制電路、雙向恒流源電路、微處理器和顯示電路，微處理器分別與溫度控制電路的輸入端、雙向恒流源電路的輸入端和顯示電路的輸入端連接，溫度控制電路的輸出端用于連接變頻氧傳感器的第一輸入端，雙向恒流源電路的輸出端用于連接變頻氧傳感器的第二輸入端；氧濃差電動勢變化周期檢測電路包括氧濃差電動勢采集電路、穩(wěn)壓電路、第一滯回比較器和第二滯回比較器，第一滯回比較器和第二滯回比較器分別具有正相輸入端、反相輸入端和輸出端，穩(wěn)壓電路具有輸入端、第一電壓輸出端和第二電壓輸出端，氧濃差電動勢采集電路的輸入端為氧濃差電動勢變化周期檢測電路的輸入端，氧濃差電動勢采集電路的輸出端分別與第一滯回比較器的反相輸入端和第二滯回比較器的反相輸入端連接，第一滯回比較器的正相輸入端和穩(wěn)壓電路的第一電壓輸出端連接，第二滯回比較器的正相輸入端和穩(wěn)壓電路的第二電壓輸出端連接，第一滯回比較器的輸出端為氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第一輸出端，第二滯回比較器的輸出端為氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第二輸出端，氧濃差電動勢變化周期檢測電路的輸入端用于連接變頻氧傳感器的輸出端，氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第一輸出端和第二輸出端分別與微處理器連接；將變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢記為e，雙向恒流源電路用于控制變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢e在e0和e1之間變化，e0為設(shè)定的氧濃差電動勢下限，e1為設(shè)定的氧濃差電動上限，0＜e0≤30mv，170mv＜e1≤200mv，穩(wěn)壓電路的第一輸出端輸出第一參考電壓，穩(wěn)壓電路的第二輸出端輸出第二參考電壓，將第一參考電壓記為e0’，將第二參考電壓記為e1’，30mv＜e0’≤100mv，100mv＜e1’≤170mv，且40mv≤e1’-e0’≤200mv；氧濃差電動勢采集電路實(shí)時(shí)采集變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢e并發(fā)送到第一滯回比較器的反相輸入端和第二滯回比較器的反相輸入端，當(dāng)氧濃差電動勢e>e0’時(shí)，第一滯回比較器的輸出端輸出低電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＜e0’時(shí)，第一滯回比較器的輸出端輸出高電平，當(dāng)所氧濃差電動勢e＝e0’時(shí)，第一滯回比較器的輸出端電平產(chǎn)生跳變，當(dāng)氧濃差電動勢e>e1’時(shí)，第二滯回比較器的輸出端輸出低電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＜e1’時(shí)，第二滯回比較器的輸出端輸出高電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＝e1’時(shí)，第二滯回比較器的輸出端電平產(chǎn)生跳變；微處理器實(shí)時(shí)采集第一滯回比較器輸出端和第二滯回比較器輸出端的電壓信號，當(dāng)?shù)谝粶乇容^器輸出端的電平產(chǎn)生跳變時(shí)，微處理器開始計(jì)時(shí)，將當(dāng)前時(shí)間記為t1，當(dāng)?shù)诙乇容^器輸出端的電平產(chǎn)生跳變時(shí)，微處理器結(jié)束計(jì)時(shí)，將當(dāng)前時(shí)間記為t2，然后根據(jù)公式(1)和公式(2)計(jì)算得到氧濃度值：

其中，為待測氧濃度值，f為法拉第常數(shù)，e為自然對數(shù)的底，r為氣體常數(shù)且r＝0.0083143kjk^-1mol^-1，v為變頻氧傳感器的第一電池片、第二電池片和襯底之間形成的空腔的體積；i為雙向恒流源電路輸出端輸出的電流；t為變頻氧傳感器所處環(huán)境的絕對溫度；由此該變頻氧傳感器的控制器可以匹配變頻氧傳感器使用，使變頻氧傳感器成功用于化石燃料燃燒環(huán)境中的氧氣濃度檢測。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的變頻氧傳感器的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的控制器的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明的氧濃差電動勢變化周期檢測電路的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明的電源的電路圖；

圖5為本發(fā)明的溫度控制電路的電路圖；

圖6為本發(fā)明的氧濃差電動勢采集電路的電路圖；

圖7為本發(fā)明的穩(wěn)壓電路的電路圖；

圖8為本發(fā)明的第一滯回比較器和第二滯回比較器的電路圖；

圖9為本發(fā)明的雙向恒流源電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例一：如圖2和圖3所示，一種變頻氧傳感器的控制器，包括控制主體電路和用于提供控制主體電路工作電壓的電源，控制主體電路包括氧濃差電動勢變化周期檢測電路、溫度控制電路、雙向恒流源電路、微處理器和顯示電路，微處理器分別與溫度控制電路的輸入端、雙向恒流源電路的輸入端和顯示電路的輸入端連接，溫度控制電路的輸出端用于連接變頻氧傳感器的第一輸入端，雙向恒流源電路的輸出端用于連接變頻氧傳感器的第二輸入端；氧濃差電動勢變化周期檢測電路包括氧濃差電動勢采集電路、穩(wěn)壓電路、第一滯回比較器和第二滯回比較器，第一滯回比較器和第二滯回比較器分別具有正相輸入端、反相輸入端和輸出端，穩(wěn)壓電路具有輸入端、第一電壓輸出端和第二電壓輸出端，氧濃差電動勢采集電路的輸入端為氧濃差電動勢變化周期檢測電路的輸入端，氧濃差電動勢采集電路的輸出端分別與第一滯回比較器的反相輸入端和第二滯回比較器的反相輸入端連接，第一滯回比較器的正相輸入端和穩(wěn)壓電路的第一電壓輸出端連接，第二滯回比較器的正相輸入端和穩(wěn)壓電路的第二電壓輸出端連接，第一滯回比較器的輸出端為氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第一輸出端，第二滯回比較器的輸出端為氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第二輸出端，氧濃差電動勢變化周期檢測電路的輸入端用于連接變頻氧傳感器的輸出端，氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第一輸出端和第二輸出端分別與微處理器連接。將變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢記為e，雙向恒流源電路用于控制變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢e在e0和e1之間變化，e0為設(shè)定的氧濃差電動勢下限，e1為設(shè)定的氧濃差電動上限，0＜e0≤30mv，170mv＜e1≤200mv，穩(wěn)壓電路的第一輸出端輸出第一參考電壓，穩(wěn)壓電路的第二輸出端輸出第二參考電壓，將第一參考電壓記為e0’，將第二參考電壓記為e1’，30mv＜e0’≤100mv，100mv＜e1’≤170mv，且40mv≤e1’-e0’≤200mv；氧濃差電動勢采集電路實(shí)時(shí)采集變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢e并發(fā)送到第一滯回比較器的反相輸入端和第二滯回比較器的反相輸入端，當(dāng)氧濃差電動勢e>e0’時(shí)，第一滯回比較器的輸出端輸出低電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＜e0’時(shí)，第一滯回比較器的輸出端輸出高電平，當(dāng)所氧濃差電動勢e＝e0’時(shí)，第一滯回比較器的輸出端電平產(chǎn)生跳變，當(dāng)氧濃差電動勢e>e1’時(shí)，第二滯回比較器的輸出端輸出低電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＜e1’時(shí)，第二滯回比較器的輸出端輸出高電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＝e1’時(shí)，第二滯回比較器的輸出端電平產(chǎn)生跳變；微處理器實(shí)時(shí)采集第一滯回比較器輸出端和第二滯回比較器輸出端的電壓信號，當(dāng)?shù)谝粶乇容^器輸出端的電平產(chǎn)生跳變時(shí)，微處理器開始計(jì)時(shí)，將當(dāng)前時(shí)間記為t1，當(dāng)?shù)诙乇容^器輸出端的電平產(chǎn)生跳變時(shí)，微處理器結(jié)束計(jì)時(shí)，將當(dāng)前時(shí)間記為t2，然后根據(jù)公式(1)和公式(2)計(jì)算得到氧濃度值：

其中，為待測氧濃度值，f為法拉第常數(shù)，e為自然對數(shù)的底，r為氣體常數(shù)且r＝0.0083143kjk^-1mol^-1，v為變頻氧傳感器的第一電池片、第二電池片和襯底之間形成的空腔的體積；i為雙向恒流源電路輸出端輸出的電流；t為變頻氧傳感器所處環(huán)境的絕對溫度。

實(shí)施例二：如圖2和圖3所示，一種變頻氧傳感器的控制器，包括控制主體電路和用于提供控制主體電路工作電壓的電源，控制主體電路包括氧濃差電動勢變化周期檢測電路、溫度控制電路、雙向恒流源電路、微處理器和顯示電路，微處理器分別與溫度控制電路的輸入端、雙向恒流源電路的輸入端和顯示電路的輸入端連接，溫度控制電路的輸出端用于連接變頻氧傳感器的第一輸入端，雙向恒流源電路的輸出端用于連接變頻氧傳感器的第二輸入端；氧濃差電動勢變化周期檢測電路包括氧濃差電動勢采集電路、穩(wěn)壓電路、第一滯回比較器和第二滯回比較器，第一滯回比較器和第二滯回比較器分別具有正相輸入端、反相輸入端和輸出端，穩(wěn)壓電路具有輸入端、第一電壓輸出端和第二電壓輸出端，氧濃差電動勢采集電路的輸入端為氧濃差電動勢變化周期檢測電路的輸入端，氧濃差電動勢采集電路的輸出端分別與第一滯回比較器的反相輸入端和第二滯回比較器的反相輸入端連接，第一滯回比較器的正相輸入端和穩(wěn)壓電路的第一電壓輸出端連接，第二滯回比較器的正相輸入端和穩(wěn)壓電路的第二電壓輸出端連接，第一滯回比較器的輸出端為氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第一輸出端，第二滯回比較器的輸出端為氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第二輸出端，氧濃差電動勢變化周期檢測電路的輸入端用于連接變頻氧傳感器的輸出端，氧濃差電動勢變化周期檢測電路的第一輸出端和第二輸出端分別與微處理器連接。將變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢記為e，雙向恒流源電路用于控制變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢e在e0和e1之間變化，e0為設(shè)定的氧濃差電動勢下限，e1為設(shè)定的氧濃差電動上限，0＜e0≤30mv，170mv＜e1≤200mv，穩(wěn)壓電路的第一輸出端輸出第一參考電壓，穩(wěn)壓電路的第二輸出端輸出第二參考電壓，將第一參考電壓記為e0’，將第二參考電壓記為e1’，30mv＜e0’≤100mv，100mv＜e1’≤170mv，且40mv≤e1’-e0’≤200mv；氧濃差電動勢采集電路實(shí)時(shí)采集變頻氧傳感器輸出端的氧濃差電動勢e并發(fā)送到第一滯回比較器的反相輸入端和第二滯回比較器的反相輸入端，當(dāng)氧濃差電動勢e>e0’時(shí)，第一滯回比較器的輸出端輸出低電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＜e0’時(shí)，第一滯回比較器的輸出端輸出高電平，當(dāng)所氧濃差電動勢e＝e0’時(shí)，第一滯回比較器的輸出端電平產(chǎn)生跳變，當(dāng)氧濃差電動勢e>e1’時(shí)，第二滯回比較器的輸出端輸出低電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＜e1’時(shí)，第二滯回比較器的輸出端輸出高電平，當(dāng)氧濃差電動勢e＝e1’時(shí)，第二滯回比較器的輸出端電平產(chǎn)生跳變；微處理器實(shí)時(shí)采集第一滯回比較器輸出端和第二滯回比較器輸出端的電壓信號，當(dāng)?shù)谝粶乇容^器輸出端的電平產(chǎn)生跳變時(shí)，微處理器開始計(jì)時(shí)，將當(dāng)前時(shí)間記為t1，當(dāng)?shù)诙乇容^器輸出端的電平產(chǎn)生跳變時(shí)，微處理器結(jié)束計(jì)時(shí)，將當(dāng)前時(shí)間記為t2，然后根據(jù)公式(1)和公式(2)計(jì)算得到氧濃度值：

其中，為待測氧濃度值，f為法拉第常數(shù)，e為自然對數(shù)的底，r為氣體常數(shù)且r＝0.0083143kjk^-1mol^-1，v為變頻氧傳感器的第一電池片、第二電池片和襯底之間形成的空腔的體積；i為雙向恒流源電路輸出端輸出的電流；t為變頻氧傳感器所處環(huán)境的絕對溫度。

如圖4所示，本實(shí)施例中，電源包括型號為mc7805t的第一芯片u1、型號為lm1117_3.3的第二芯片u2、型號為ncv33063a的第三芯片u3、型號為mc7905t的第四芯片u4、第一二極管d1、第二二極管d2、第三二極管d3、第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、第四電阻r4、第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4、第五電容c5、第六電容c6、第七電容c7、第八電容c8、第九電容c9、第一電感l(wèi)1和第二電感l(wèi)2；第一二極管d1的正極、第二二極管d2的負(fù)極、第二電阻r2的一端、第五電容c5的一端和第三芯片u3的第6腳連接且其連接端為電源的輸入端，接入12v電壓，第二二極管d2的正極接地，第一二極管d1的負(fù)極和第一電阻r1的一端連接，第一電阻r1的另一端和第一芯片u1的第1腳連接，第一芯片u1的第2腳接地，第一芯片u1的第3腳、第一電容c1的一端、第二電容c2的一端和第二芯片u2的第3腳連接且其連接端輸出5v電壓，第二芯片u2的第2腳、第三電容c3的一端和第四電容c4的一端連接且其連接端輸出3.3v電壓，第二芯片u2的第1腳、第一電容c1的另一端、第二電容c2的另一端、第三電容c3的另一端和第四電容c4的另一端接地，第二電阻r2的另一端、第三芯片u3的第7腳、第三芯片u3的第8腳和第三芯片u3的第1腳連接，第五電容c5的另一端和第三電阻r3的一端連接且其連接端接地，第三電阻r3的另一端、第四電阻r4的一端和第三芯片u3的第5腳連接，第四電阻r4的另一端、第六電容c6的一端、第三芯片u3的第4腳、第三二極管d3的正極、第二電感l(wèi)2的一端和第七電容c7的一端連接，第六電容c6的另一端和第三芯片u3的第3腳連接，第三芯片u3的第2腳、第一電感l(wèi)1的一端和第三二極管d3的負(fù)極連接，第一電感l(wèi)1的另一端接地，第二電感l(wèi)2的另一端、第八電容c8的一端和第四芯片u4的第2腳連接，第四芯片u4的第3腳和第九電容c9的一端連接且其連接端輸出-5v電壓，第七電容c7的另一端、第八電容c8的另一端、第九電容c9的另一端和第四芯片u4的第1腳連接且其連接端接地。

如圖5所示，本實(shí)施例中，溫度控制電路包括型號為bts428的第五芯片u5、第十電容c10和第十一電容c11；第五芯片u5的第1腳接地，第五芯片u5的第2腳為溫度控制電路的輸入端，第五芯片u5的第3腳、第十電容c10的一端和第十一電容c11的一端連接且其連接端接入12v電壓，第十電容c10的另一端和第十一電容c11的另一端均接地，第五芯片u5的第5腳為溫度控制電路的輸出端。

如圖6所示，本實(shí)施例中，氧濃差電動勢采集電路包括型號為1458的第六芯片u6、第四二極管d4、第五電阻r5、第六電阻r6、第七電阻r7、第十二電容c12、第十三電容c13和第十四電容c14；第五電阻r5的一端、第十二電容c12的一端和第六芯片u6的第5腳連接，第五電阻r5的另一端為氧濃差電動勢采集電路的輸入端，第十二電容c12的另一端接地，第六電阻r6的一端接地，第六電阻r6的另一端、第七電阻r7的一端、第十三電容c13的一端和第六芯片u6的第6腳連接，第六芯片u6的第7腳、第四二極管d4的負(fù)極、第十四電容c14的一端、第七電阻r7的另一端和第十三電容c13的另一端連接且其連接端為氧濃差電動勢采集電路的輸出端，第十四電容c14的另一端和第四二極管d4的正極接地。

如圖7所示，本實(shí)施例中，穩(wěn)壓電路包括型號為tl431的第七芯片u7、第八電阻r8、第九電阻r9、第十電阻r10、第十一電阻r11、第十二電阻r12、第十五電容c15、第十六電容c16、第十七電容c17和第十八電容c18；第八電阻r8的一端為穩(wěn)壓電路的輸入端，接入5v電壓，第八電阻r8的另一端、第七芯片u7的第1腳、第七芯片u7的第2腳、第十五電容c15的一端、第九電阻r9的一端、第十六電容c16的一端和第十電阻r10的一端連接，第七芯片u7的第3腳接地，第十五電容c15的另一端接地，第十六電容c16的另一端接地，第九電阻r9的另一端、第十一電阻r11的一端和第十七電容c17的一端連接且其連接端為穩(wěn)壓電路的第一輸出端，第十電阻r10的另一端、第十二電阻r12的一端和第十八電容c18的一端連接且其連接端為穩(wěn)壓電路的第二輸出端，第十一電阻r11的另一端、第十七電容c17的另一端、第十二電阻r12的另一端和第十八電容c18的另一端均接地。

如圖8所示，本實(shí)施例中，第一滯回比較器包括型號為lm193的第八芯片u8、第十三電阻r13和第十四電阻r14，第十三電阻r13的一端為第一滯回比較器的同相輸入端，第十三電阻r13的另一端、第十四電阻r14的一端和第八芯片u8的第5腳連接，第八芯片u8的第6腳為第一滯回比較器的反相輸入端，第十四電阻r14的另一端和第八芯片u8的第7腳連接且其連接端為第一滯回比較器的輸出端；第二滯回比較器包括型號為lm193的第九芯片u9、第十五電阻r15和第十六電阻r16，第十五電阻r15的一端為第二滯回比較器的同相輸入端，第十五電阻r15的另一端、第十六電阻r16的一端和第九芯片u9的第3腳連接，第九芯片u9的第2腳為第二滯回比較器的反相輸入端，第十六電阻r16的另一端和第九芯片u9的第1腳連接且其連接端為第二滯回比較器的輸出端。

如圖9所示，本實(shí)施例中，雙向恒流源電路包括型號為1458的第十芯片u10、型號為1458的第十一芯片u11、型號為opa27gu的第十二芯片u12、型號為4052的第十三芯片u13、型號為ina143的第十四芯片u14、第十七電阻r17、第十八電阻r18、第十九電阻r19、第二十電阻r20、第二十一電阻r21、第十九電容c19、第二十電容c20、第二十一電容c21和第二十二電容c22，第十芯片u10的第3腳和第十九電容c19的一端連接且其連接端為雙向恒流源電路的輸入端，第十九電容c19的另一端接地，第十芯片u10的第2腳和第十七電阻r17的一端連接，第十七電阻r17的另一端、第十芯片u10的第1腳、第十八電阻r18的一端、第二十電容c20的一端和第十三芯片u13的第1腳連接，第二十電容c20的另一端接地，第十八電阻r18的另一端和第十九電阻r19的一端連接，第十九電阻r19的另一端、第二十電阻r20的一端和第十一芯片u11的第6腳連接，第十一芯片u11的第5腳接地，第二十電阻r20的另一端、第十一芯片u11的第7腳和第十三芯片u13的第5腳連接，第十芯片u10的第8腳接入5v電壓，第十芯片u10的第4腳接入-5v電壓，第十三芯片u13的第11腳接入5v電壓，第十三芯片u13的第2腳、第4腳和第6腳均接地，第十三芯片u13的第7腳接入-5v電壓，第十三芯片u13的第3腳和第十四芯片u14的第3腳連接，第十四芯片u14的第1腳、第十二芯片u12的第2腳和第十二芯片u12的第6腳連接，第十四芯片u14的第2腳接地，第十四芯片u14的第4腳和第二十一電容c21的一端連接且其連接端接入-5v電壓，第二十一電容c21的另一端接地，第十四芯片u14的第5腳、第6腳和第二十一電阻r21的一端連接，第二十一電阻r21的另一端和第十二芯片u12的第3腳連接且其連接端為雙向恒流源電路的輸出端，第十四芯片u14的第7腳和第二十二電容c22的一端連接且其連接端接入5v電壓，第二十二電容c22的另一端接地，第十二芯片u12的第7腳接入5v電壓，第十二芯片u12的第4腳接地。