CH674408A5

CH674408A5 -

Info

Publication number: CH674408A5
Application number: CH4496/87A
Authority: CH
Inventors: Karl-Friedrich Haupenthal
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1987-11-19
Filing date: 1987-11-19
Publication date: 1990-05-31
Also published as: DE3741560C1; FR2623629A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zündfunkendetektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to an ignition spark detector according to the preamble of patent claim 1.

Solche Zündfunkendetektoren werden zusammen mit gasbetriebenen Brennern verwendet, die mit Zündvorrichtungen ausgerüstet sind, bei denen mit einem Zündtransformator eine hohe Spannung erzeugt wird. Diese verursacht an einer nahe dem Brennermund gelegenen Funkenstrecke Zündfunken zur Entzündung einer Flamme. Such spark detectors are used together with gas powered burners equipped with igniters in which a high voltage is generated with an ignition transformer. This causes sparks to ignite a flame at a spark gap near the mouth of the burner.

Es ist nach einschlägigen Vorschriften (beispeilsweise DIN 4788, Teil 2, Ziffer 3.2.2.3) erforderlich, dass bei Brennern über einer dort genannten Startwärmebelastung die Betriebsfähigkeit der Zündeinrichtung vor Freigabe des Brennstoffs überwacht wird. According to the relevant regulations (e.g. DIN 4788, Part 2, Number 3.2.2.3) it is necessary that the operability of the ignition device is monitored before the fuel is released for burners with a starting heat load specified there.

Durch die CH-PS 534 325 ist ein Zündfunkendetektor bekannt geworden, der an einer Flammenwächterschaltung parallel zu einem lonisations-Flammenfühler betreibbar ist. Er wird von der Flammenwächterschaltung mit Wechselspannung versorgt. Bei dem Zündfunkendetektor wird mit einem Auskoppelglied aus der elektrischen Leitung von der Sekundärspule des Zündtransformators zu der Funkenstrecke am Brenner ein hochfrequenter Strom ausgekoppelt, so lange Zündfunken in der Funkenstrecke entstehen. Dieser wird im Auskoppelglied gleichgerichtet und einem elektrischen Schaltelement zugeführt (in dieser Schrift als «nichtlineare, steuerbare Impedanz» bezeichnet), das in den leitenden Zustand gesteuert wird, wenn Zündfunken vorhanden sind. Der dann durch das Schaltelement fliessende Strom wird als Signal für das Vorhandensein der Zündfunken von der Flammenwächterschaltung ausgewertet. Diese schaltet die Brennstoffzufuhr ab, wenn der Flammenfühler oder der Zündfunkendetektor kein Signal liefert. From CH-PS 534 325 an ignition spark detector has become known, which can be operated on a flame monitor circuit in parallel with an ionization flame sensor. It is supplied with AC voltage by the flame monitor circuit. In the ignition spark detector, a high-frequency current is coupled out with a decoupling element from the electrical line from the secondary coil of the ignition transformer to the spark gap on the burner, as long as ignition sparks occur in the spark gap. This is rectified in the decoupling element and supplied to an electrical switching element (referred to in this document as “non-linear, controllable impedance”), which is controlled to be in the conductive state if ignition sparks are present. The current then flowing through the switching element is evaluated as a signal for the presence of the ignition sparks by the flame monitor circuit. This switches off the fuel supply if the flame sensor or the ignition spark detector does not deliver a signal.

In einem einzigen Beispiel zur CH-PS 534 325 wird als Schaltelement ein SCR benutzt. Durch die Neigung dieses Bauteils zur Selbstzündung und wegen der unsicheren Löschfähigkeit infolge der Ansteuerung seiner Steuerelektrode mit Gleichspannung wird jedoch die Zuverlässigkeit dieser Schaltung beeinträchtigt. Darüber hinaus erfordert ein SCR einen verhältnismässig niederohmigen Gate-Abschluss-5 widerstand und somit eine entsprechend hohe Ansteuerleistung. Deshalb müssen zur Auskupplung verhältnismässig teure Bauteile, insbesondere Spulen mit hoher Windungszahl, beispielsweise Ringkern-Stromwandler, benutzt werden. In a single example of CH-PS 534 325 an SCR is used as the switching element. However, the reliability of this circuit is impaired by the tendency of this component to self-ignite and because of the unsafe erasability due to the control of its control electrode with direct voltage. In addition, an SCR requires a relatively low-impedance gate termination resistance and therefore a correspondingly high drive power. Therefore, relatively expensive components, in particular coils with a high number of turns, for example toroidal core current transformers, must be used for the disengagement.

io Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen parallel zu einem lonisations-Flammenfühler anschliessbaren Zündfunkendetektor zu schaffen, der mit einer geringen auszukoppelnden Energie auskommt, und bei dem ein Schaltelement eingesetzt werden kann, dessen Betriebsspannung is wesentlich niedriger ist als die Ionisations-Flammenfühler-Spannung und das keine Neigung zur Selbstzündung hat. The object of the invention is to create an ignition spark detector which can be connected in parallel to an ionization flame sensor and which requires little energy to be coupled out and in which a switching element can be used whose operating voltage is substantially lower than the ionization flame sensor voltage and that has no tendency to self-ignite.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. The invention is characterized in claim 1.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend in einer einzigen Zeichnungsfigur näher erläutert. An embodiment of the invention is explained in more detail in a single drawing figure.

20 In der Zeichnung ist eine Flammenwächterschaltung 1 dargestellt, an deren erster und zweiter Klemme 2,3 ein Zündfunkendetektor 4 angeschlossen werden kann, aber auch parallel dazu ein nicht dargestellter Ionisations-Flam-menfühler. Die Flammenwächterschaltung 1 gibt eine Wech-25 selspannung Uf ab, ist aber nur für an denselben Klemmen 2, 3 eingehende Gleichstromsignale +ìf empfindlich. Auf eingehende Wechselstromsignale reagiert sie nicht. 20 In the drawing, a flame monitor circuit 1 is shown, to the first and second terminals 2, 3 of which an ignition spark detector 4 can be connected, but also an ionization flame sensor (not shown) in parallel. The flame monitor circuit 1 outputs an AC voltage Uf, but is only sensitive to DC signals + ìf arriving at the same terminals 2, 3. It does not respond to incoming AC signals.

Der Zündfunkendetektor 4 weist, von der Klemme 2 einer dort beginnenden Leitung 18 folgend, einen ersten Wider-30 stand 5, eine Zenerdiode 6 und eine erste Diode 7, bei denen bei beiden die Anoden in Richtung zur Klemme 2 liegen, und einen zweiten Widerstand 8 auf. Von hier führt eine Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors 9 zu einer von der Klemme 3 ausgehenden Bezugsleitung 19. Ein als Teiler-35 widerstand für die Wechselspannung Uf dienender erster Kondensator 10 ist einerseits mit einem Punkt zwischen der Kathode der Zenerdiode 6 und der Anode der ersten Diode 7, andererseits mit der Bezugsleitung 19 verbunden. The ignition spark detector 4 has, from the terminal 2 following a line 18 starting there, a first resistor 30, a Zener diode 6 and a first diode 7, in which both have the anodes in the direction of the terminal 2, and a second resistor 8 on. From here, a collector-emitter path of a transistor 9 leads to a reference line 19 starting from the terminal 3. A first capacitor 10 serving as a divider 35 for the alternating voltage Uf is on the one hand with a point between the cathode of the Zener diode 6 and the anode of the first Diode 7, on the other hand connected to the reference line 19.

Auf der anderen Seite der Figur ist ein Zündtransformator 40 11 dargestellt, an dessen Sekundärspule eine Zündfunkenstrecke 12 angeschlossen ist. An der Zuleitung zu der einen Seite der Zündfunkenstrecke 12 ist ein Kopplungstransformator 13 angebracht, bei dem die Sekundärwicklung mit der einen Seite an der Bezugsleitung 19 angeschlossen ist. Ihre 45 andere Seite ist über eine mit ihrer Anode in Richtung des Kopplungstransformators 13 liegende zweite Diode 14 und einen dritten Widerstand 15 mit der Basis des Transistors 9 verbunden. Zwischen der Kathode der Diode 14 und dem Widerstand 15 einerseits, der Bezugleitung 19 andererseits, so liegt ein zweiter Kondensator 16, zwischen dem Widerstand 15 und der Basis des Transistors 9 einerseits und der Bezugsleitung 19 andererseits ein vierter Widerstand 17. On the other side of the figure, an ignition transformer 40 11 is shown, to whose secondary coil an ignition spark gap 12 is connected. A coupling transformer 13 is attached to the supply line to one side of the ignition spark gap 12, in which the secondary winding is connected on one side to the reference line 19. Its other side is connected to the base of the transistor 9 via a second diode 14 with its anode in the direction of the coupling transformer 13 and a third resistor 15. Between the cathode of the diode 14 and the resistor 15 on the one hand, the reference line 19 on the other hand, there is a second capacitor 16, between the resistor 15 and the base of the transistor 9 on the one hand and the reference line 19 on the other hand a fourth resistor 17.

Der Transistor 9 wird hier als Schaltelement verwendet. Seine Polaritäten können auch invertiert sein, d. h., dass ein 55 PNP-Transistor statt eines NPN-Transistors eingesetzt werden kann, ebenso ist auch der Einsatz eines Feldeffekttransistors mit einer Drain-Source-Strecke an dieser Stelle möglich. The transistor 9 is used here as a switching element. Its polarities can also be inverted, i. that is, a 55 PNP transistor can be used instead of an NPN transistor, and the use of a field effect transistor with a drain-source path is also possible at this point.

Der Zündfunkendetektor 4 arbeitet folgendermassen: 60 Im Ruhezustand, das heisst ohne Zündfunken, ist der Transistor 9 gesperrt. Von der Flammenwächterschaltung 1 fliesst über den Widerstand 5, die Zenerdiode 6 und den Kondensator 10 ein Wechselstrom als Fühlerstrom ìf, der vom Eingang der Flammenwächterschaltung 1 nicht als Signal 65 bewertet wird. Über den Kondensator 10 stellt sich ein Spannungsmittelwert Uio ein, welcher ungefähr der halben Zener-spannung0.5 x Uó entspricht. The ignition spark detector 4 operates as follows: 60 In the idle state, that is to say without ignition sparks, the transistor 9 is blocked. An alternating current flows from the flame monitor circuit 1 via the resistor 5, the zener diode 6 and the capacitor 10 as a sensor current ìf, which is not evaluated as a signal 65 by the input of the flame monitor circuit 1. A mean voltage value Uio is established via the capacitor 10, which corresponds approximately to half the Zener voltage 0.5 x Uó.

Wird der Zündtransformator 11 an die Netzspannung Un If the ignition transformer 11 is connected to the mains voltage Un

angeschlossen, so erzeugen die Zündfunkenüberschläge an der Funkenstrecke 12 einen hochfrequenten Strom im Sekundärkreis des Zündtransformators 11. Dieser Kreis ist gleichzeitig der Primärkreis für den Kopplungstransformator 13. Mit diesem Kopplungstransformator 13 wird somit hochfrequente Energie aus dem Sekundärkreis des Zündtransformators 11 ausgekoppelt. Die Sekundärspannung des Kopplungstransformators 13 wird durch die Diode 14 gleichgerichtet und durch den Kondensator 16 geglättet und schaltet den Transistor 9 über dessen Basis in den leitenden Zustand. Der eingeschaltete Transistor 9 entlädt den Kondensator 10 über die Diode 7 und den Widerstand 8 und bildet einen Strompfad für die positiven Halbwellen des Fühlerstroms ìf, die von der Klemme 2 zur Klemme 3 fliessen. Der Transistor 9 wird hier also in Verbindung mit der Diode 7 als elektronisches Schaltelement für eine definierte Stromrichtung verwendet. connected, the spark arcs on the spark gap 12 generate a high-frequency current in the secondary circuit of the ignition transformer 11. This circuit is also the primary circuit for the coupling transformer 13. With this coupling transformer 13, high-frequency energy is thus decoupled from the secondary circuit of the ignition transformer 11. The secondary voltage of the coupling transformer 13 is rectified by the diode 14 and smoothed by the capacitor 16 and switches the transistor 9 into a conductive state via its base. The switched-on transistor 9 discharges the capacitor 10 via the diode 7 and the resistor 8 and forms a current path for the positive half-waves of the sensor current ìf, which flow from the terminal 2 to the terminal 3. The transistor 9 is thus used here in connection with the diode 7 as an electronic switching element for a defined current direction.

Da die Diode 7 und der Widerstand 8 bei eingeschaltetem Transistor 9 parallel zum Kondensator 10 geschaltet sind, wird dafür gesorgt, dass die Amplituden der positiven Halbwellen des Fühlerstrom ìf grösser sind als die der negativen Halbwellen und dieser so in der einen Richtung erhöht wird. Diese Unsymmetrie wird von der Zenerdiode 6 in erheblichem Masse unterstützt. Die Zenerdiode 6 verändert zusammen mit dem eingeschalteten Transistor 9 den Spannungsmittelwert Uio des Kondensators 10, es können aber Since the diode 7 and the resistor 8 are connected in parallel to the capacitor 10 when the transistor 9 is switched on, it is ensured that the amplitudes of the positive half-waves of the sensor current ìf are greater than those of the negative half-waves and this is increased in one direction. This asymmetry is significantly supported by the Zener diode 6. The Zener diode 6, together with the switched-on transistor 9, changes the voltage mean value Uio of the capacitor 10, but it can

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auch andere, ähnlich wirkende Baugruppen an Stelle der Zenerdiode 6 verwendet werden. other modules with a similar effect can also be used instead of the Zener diode 6.

Die Zenerdiode 6 sorgt dafür, dass der resultierende Gleichstrom +ìf weitgehend unabhängig von der Grösse der den Zündfunkendetektor speisenden Wechselspannung Uf ist, auch wenn der Kondensator 10 gross bemessen wurde, um einen hohen Teilerfaktor für die Wechselspannung Uf zu erreichen. Die Anordnung der Zenerdiode 6 im Wechselspannungsteilerkreis erlaubt einen Betrieb des Zündfunkendetektors 4 unter optimalen Verhältnissen, was sowohl die Begrenzung der Spannung Uio am gesperrten Transistor 9 bei hoher Fühlerspannung als auch die Erzielung eines möglichst grossen Fühlergleichstroms + ìf bei leitendem Transi-stor 9 und niedriger Fühlerspannung anbelangt. The zener diode 6 ensures that the resulting direct current + ìf is largely independent of the magnitude of the alternating voltage Uf feeding the spark detector, even if the capacitor 10 has been dimensioned large in order to achieve a high divider factor for the alternating voltage Uf. The arrangement of the Zener diode 6 in the AC voltage divider circuit allows the ignition spark detector 4 to operate under optimal conditions, which both limits the voltage Uio at the blocked transistor 9 when the sensor voltage is high and achieves the largest possible sensor direct current + ìf when the transistor 9 is conductive and the sensor voltage is low concerned.

Da der Transistor 9 gegenüber einem SCR, wie er bis jetzt in Zündfunkendetektoren 4 betrieben wurde, mit einer wesentlich geringeren Ansteuerleistung auskommt, kann als Kopplungstransformator 12 anstelle des bis jetzt verwen-20 deten Ringkern-Stromwandlers ein billigeres Kopplungselement eingesetzt oder die Windungszahl des Kopplungselementes erheblich herabgesetzt werden. Andererseits können unter Beibehaltung des bis jetzt verwendeten Ringkern-Stromwandlers erheblich geringere Zündströme detektiert, 25 also auch Zündeinrichtungen mit wesentlich kleinerer Leistung überwacht werden. Since the transistor 9 manages with a significantly lower drive power compared to an SCR, as it has been operated up to now in spark detectors 4, a cheaper coupling element can be used as the coupling transformer 12 instead of the ring core current transformer used so far, or the number of turns of the coupling element can be considerable be reduced. On the other hand, while maintaining the toroidal current transformer used up to now, considerably lower ignition currents can be detected, ie ignition devices with significantly lower power can also be monitored.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Ignition spark detector, which can be operated on a flame monitor circuit (1) in parallel to an ionization flame sensor, which is supplied by the flame monitor circuit (1) with an alternating voltage (Uf), with an output element (13) from an electrical line A high-frequency current can be coupled out, rectified and fed to an electronic switching element (9) as a control signal from a secondary coil of an ignition transformer (11) to a spark gap (12), the switching element (9) switching on when there are ignition sparks and the one passing through the switching element (9) supplies flowing current as a signal for the presence of ignition sparks to the flame monitor circuit (1), characterized in that the switching element is a transistor (9) and the supply circuit of the transistor (9) is an AC voltage divider (5,6,10) contains an assembly which, together with the transistor (9) turned on, the voltage means rt (Uio of a first capacitor (10) in the AC voltage divider (5,6,10) changed.

2. Ignition spark detector according to claim 1, characterized in that the AC voltage divider is formed by a first resistor (5), a Zener diode (6) and the first capacitor (10).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Ignition spark detector according to claim 2, characterized in that a series circuit comprising a first diode (7), a second resistor (8) and the collector-emitter path or the drain-source path of the transistor (9) the first capacitor ( 10) is connected in parallel.