带有与检测排气中氧含量的传感器 相连的可变电阻的加热器控制电路 本发明涉及一种控制电路，用于带有与检测排气中氧含量的传感器相连的可变电阻的加热器，特别是用于汽车的内燃机。
更具体地说本发明的主题是一种控制电路，包括：
测量电阻器，实际上可与加热器串联；
检测器装置，与所述测量电阻器相连，用于提供表示在该电阻器中从而也是在该加热器中流过的电流的信号；
多个氧传感器或拉姆达探针，通常用在汽车催化转换器中，用于测量在排气中存在的氧含量；
只有当其温度足够高时拉拇达探针才能正确地工作。通过排气的高温来确保正常地运转速度。
开始时，与传感器相连的加热器启动，产生附加热量，从而很快地加热传感器并限制排放。
加热器的电阻随温度增加而增加(PTC类)，它的值从启动时的最小逐步增加到气体温度稳定时的很高的稳定值。
在开始阶段加热器吸收的电流比稳定状态时的大小还要高出一个量级。自然，这个电流还依赖于供电电压(电池电压)。
现在的对排放(废气)的O.B.D.II标准要求拉姆达探针的工作温度保持在很好限定的范围内。简单地通过选择加热器的电阻值和/或通过它的自动补偿不能满足这个要求。
通过精确地检测流经与加热器相连测量电阻器的电流可监测加热器的官能性，而且如果需要，可从而推导出用于随后调整操作的探针的官能性。
鉴于由O.B.D.II标准施加的严格容限，该电流测量必须非常精确，但这与对于测量电阻的阻值的两个对立要求相矛盾。
事实上，由于高的初始电流，这个电阻器必须具有很低的阻值。然而，在稳定状态，当电流较低是，具有低阻值的测量电阻器上的电压降只有几毫伏(mv)，产生了大的测量误差，而且由于与有用信号比较不能忽略的偏移和漂移也使误差上升。
在另一方面，具有高阻值的测量电阻器的使用，在紧跟着启动的阶段将产生加热器的效率损失(需要较长时间才能到稳定态)，特别是在初始阶段测量电阻器将产生大的功率耗散，具有明显的尺寸问题。
本发明的目的是提供一种改进的加热器控制电路，该加热器带有与氧传感器相连的可变电阻。它解决了上述的问题，特别是，适用于使传感器工作在最均匀的可能温度，从而保证了精确可靠的测量。
根据本发明，通过上述的这种控制电路。达到了这个和其它目的，它的主要发明特征具体地限定在权利要求1中。
根据本发明，因为在加热器中流过的电流只有在它基本达到稳定值后才通过这个电阻器，故该测量电阻器可以是最佳尺寸。
通过下面结合附图给出非限制性实施例的详细描述，将使本发明控制电路的其它特征和优点更加清楚，其中：
图1表示控制排放系统的方框力，具有与汔车内燃机相连的电阻加热器的探针；
图2表示作为时间函数的电流曲线的实例，相对于可与探针相连的各种加热器的给出电源电压；
图3表示本发明控制电路的一实施例的电路图；
图4是由四个曲线构成的一组，表示在电路的第一操作方法中，在图3的电路中的一些信号曲线的实例；
图5是由四个曲线构成的另一组，表示在电路操作的第二方法中，在图3的电路中产生的信号；
图6表示根据本发明的控制电路的一种变型的电路图；
图7是一组曲线图，表示图6的电路中一些信号曲线的实例。
图1的框图的形式表示一个用于控制汽车内燃机12的排放的系统11。
该系统11与燃油喷射系统13和催化转换器14结合工作。它包括：传感器15(拉姆达探针)，用于检测与电加热器16相联系的排气中的氧；和电子控制单元17。包含有微处理器18。
拉姆达探针15能提供表示排气中氧含量的信号。
电子单元17采用这些信号调整喷射系统13，以达到最佳的气-油比。
探针15与电加热器一起安装在转换器14中。这个加热器包括一个电阻器Rr1(见图3)，它的第一端连接到直流电压源的一个极端，比如汽车电池的正极端。
电子单元17包括一控制电路19，与加热器16相连，并连接到加热器电阻器Rr1的另一端，以控制这个电阻对地的连接。电阻器Rr1的阻值随温度正向可变的。
图2示出三个曲线I、II和III，代表分别对应于5W，12W和18W三个不同功率耗散的该电阻器的三个可能阻值的作为时间函数T的电阻器Rr1中的电流Ir1。
可以看出，不管加热器的类型或阻值如何，电流Ir1都是从加热器启动时的最大值逐渐变化到稳定时的最小值，该最小值比其最大值几乎低一个数量级。
参照图3，本发明的控制电路19具有监视加热器16的电阻器Rr1中的电流Ir1的用途。该电路连接到测量电阻器Rs的一端(分路)，电阻Rs的另一端接地，该电路包一放大器20，连接到测量电阻器Rs和由微处理器18驱动的开关装置21和22。
放大器20是一运算放大器，它的输入端通过包括电阻Rf和电容Cf的低通滤波器连接到测量电阻器Rs。放大器20的输出端在微处理器18的模/数转换输入端A/D上提供了表示电流Ir1的信号。
开关装置21、22包括，比如，与各自的驱动器电路23，24相连的两个晶体管PW1和PW2。晶体管PW1和PW2最好是MOS功率型，它们的漏极连接到加热器16的电阻器Rr1。
PW1的源极直接接地，而PW2的源极通过测量电阻Rs接地。
驱动器电路23和24的各自输入端连接到微处理器18的对应输出端IN1和IN2。将齐纳二极管插在每一晶体管PW1和PW2的漏极和栅极之间。用于保护由于加热器供电线中的感应作用可能产生的过压。
由微处理器18驱动的开关装置21和22对于电阻器Rr1到地的连接限定了两个不同的路径。具体地说，如果PW1导通及PW2截止，电阻器Rr1通过PW2和测量电阻Rs接地。在第二种情况，电阻器Rs检测流过加热电阻器Rr1中的电流Ir1。
根据本发明的构思，对加热器16的控制提供了微处理器18，使得启动时品体管PW1暂时导通。微处理器18具有一相连的存储器，在其中限定了加热器16和拉姆达探针15达到稳定状态的足够的预定时间长度。
在启动之后，当预定的时间经过时，微处理器18转换开关21和22，使PW1截止，使PW2导通。在这种情况下。流经加热器16中的电流Ir1通过晶体管PW2和测量电阻器Rs，微处理器18在其输入端A/D得到表示电流Ir1大小的信号。
图4示出了驱动晶体管PW1和PW2的信号VIN1和VIN2，电流IR1，和运算放大器20的输出电压VOP的曲线的实例。晶体管PW1具有的尺寸，使其能承受由于加热器类型改变，以及供电电压Vbat和初始温度的改变，而产生的Ir1的最大瞬时强度。
在另一方面，晶体管PW2其大小可以承受当加热器16达到稳定温度时电流Ir1的最大强度。
测量电阻Rs的大小依次是使在稳定时运算放大器20在它的最佳工作状态。
上述的转换定时在晶体管PW2导通前使晶体管PW1截止。在这种情况下，在电流值Ir1获得之前和以后在加热器16中的电流Ir1暂时截止。然而这对拉姆达探针的温度并没有明显的影响。实际上，与晶体管PW1和PW2的很短的转换时间相比，加热器具有很高的热惰性。
然而，通过在PW1截止之前使PW2导通，并且在PW2截止之前使PW1导通，可以避免在转换期间加热器中的电流中断。在图5中所示的信号曲线的实例对应于这种操作方法。
在此时，如果将用于检测对地短路的电路(未示出)与晶体管PW1和PW2相连时，则在它们同时导电的期间将是一个不规则的表示。实际上，两个晶体管各个漏极都短路，当PW1导电时PW2对地短路，相反，当PW2导通过PW1对地短路。可以将这种不规则的表示抵消。
图6的变型涉及图1中的25所示的，为控制排放使用又一拉姆达探针的情况。
在图1和6，对上述的部件和元件标以同样的标号。
除了与第一拉姆达探针15相连的加热器16之外，现提供了与第二拉姆达探针25相连的第二加热28，包括电阻器Rr2，它的阻值也是PTC类型的。电阻器Rr2有一端连接到电源。
在图1和6中的29所示的两个探针的控制电路包括：与上述的用于控制加热器16和开关21，22的电路19相同的第一部分，和用于监视与第二拉姆达探针相连的加热器28中的电流Ir2的附加部分。
电路29连接到微处理器32，微处理器32与微处理器18相似，除了输入端A/D和输出端IN1和IN2之外，还具有另两个输出端IN3和IN4，用于与加热器28(Rr2)相连的两个另外的开关31和32。通过微处理器32的时间分配交替地检测电流Ir1和Ir2，以及交替地控制两个加热器16和28。
实际上与图3的电路19相比，其驱动结构是复制的，而优点是这里只有一个用于检测电流的电路部分。
实际上，当要获得它的强度时，微处理器32可每一次处理通过测量电阻Rs的两个加热器之一的电流Ir1或Ir2。
具体地说，如开关21和22，开关30和31可包括晶体管PW3和PW4，和各自的驱动器电路33和34。晶体管PW3和PW4最好也是MOS功率型，它们的漏极连接到加热器的电阻器Rr2。
PW3的源极直接接地，而PW4的源极通过分路电阻Rs接地。
将驱动器33和34依次插在PW3和PW4的栅极与微处理器32的输出端IN3和IN4之间。微处理器32的安排使得对于加热器的每个启动时，PW1和PW3相继导通，PW2和PW4保持截止。然后，在晶体管PW3和PW4的状态无任何变化的情况下，使PW1截止，PW2导通，对加热器16从而也是对拉姆达探针15一个足够的时间之后，达到了稳定的温度。流经加热器16中的电流Ir1现在通过晶体管PW2和测量电阻器Rs。
然后，微处理器32获得电流Ir1的值，然后晶体管PW1和PW2返回到初始状态，使电流Ir1直接流到地。
其后，至少让加热器28和拉姆达探针25达到稳定的温度，并且在晶体管PW1和PW2的导通无中断，当PW4导通时使PW3截止。现在在加热器28中流过的电流Ir2通过晶体管PW4和测量电阻Rs，微处理器32获得电流Ir2的强度。然后，晶体管PW3和PW4返回到初始状态，使电流Ir2直接流到地。
可对微处理器32进行适当地编程，以便周期性地获得电流Ir1和Ir2的值，重复上述的序列。
图6的电路变型，流经加热器18和26中的电流Ir1和Ir2，在读出之前和之后也被暂时中断而对温度没有明显的影响。
可在单个定做的集成电路中制成对两个加热器16和28的电流Ir1和Ir2执行控制和监视功能的电路29。
图7表示对于图6电路的驱动器信号VIN1，VIN2，VIN3和VIN4，电流Ir1和Ir2，以及运算放大器20的输出电压VOP等曲线的实例。
晶体管PW3的大小使其能经受由于供电压和初始温度的变化而产生的Ir2的最大强度。在另一方面，晶体管PW4的大小应能经受加热器28在稳定状态时电流Ir2的最大强度。
测量电阻Rs的大小依次是，使得在稳态时对于加热器16和加热器28二者运算放大器20都处最佳操作状态。
根据获得的电流Ir1和/或Ir2的值，微处理器18或32可检测加热器16或28的任何损坏。还可对处于最佳运行状态的加热器16或28执行减活化，以增加它的寿命和可靠性。
当然，在本发明的原理下，实施例的形式和具体结构相对于上述的仅以非限定的例子可有很大的改变，而不脱离所附权利要求书所限定的本发明的范围。