CN100498258C - 风压智能检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于燃气热水器及燃气壁挂式两用炉的风压智能检测装置及其检测方法。本发明风压智能检测装置包括有单片机、缓冲放大电路、风机驱动电路、电压取样电路、电流取样电路、线性放大及滤波电路、电源电路，电源电路为单片机及各电路提供电源，单片机输出的PWM信号与缓冲放大电路的输入端连接，缓冲放大电路的输出端与风机驱动电路的输入端连接，风机驱动电路的输出信号驱动风机运动，电压取样电路及电流取样电路分别采集风机的电压信号及电流信号，电压取样电路的输与单片机的输入端连接，电流取样电路的输出端与线性放大及滤波电路的输入端连接，线性放大及滤波电路的输出端与单片机的输入端连接。本发明的风压智能检测装置不仅解决了使用风压开关的不足，且取消了风压开关装置，直接降低成本，提高了可靠性。本发明的检测方法简单方便，准确性高。
Description
1、技术领域：
本发明涉及一种用于燃气热水器及燃气壁挂式两用炉的风压智能检测装置及其检测方法，属于风压智能检测装置及其检测方法的改造技术。
2、背景技术：
目前，燃气热水器及燃气壁挂式两用炉均采用一种称为风压开关的装置(元件)来检测燃烧室内的压强，当工作正常时，压强足够大，风压开关动作；当风机不正常或排烟不畅，压强小，风压开关不能动作，从而起到保护作用。其存在的缺点是：风压开关只能在某个压强点闭合或断开，当需要对风机调速时，风压开关适应性差或无法使用。
3、发明内容：
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种在风机全部的转速范围内，实现了热水器燃气对风压检测及风压保护功能的风压智能检测装置。本发明不仅解决了使用风压开关的不足，且取消了风压开关装置，直接降低成本，提高了可靠性。
本发明的另一目的在于提供一种能通过单片机来检测直流风机运行的状态参数，自动判断风压的大小的检测方法。本发明的检测方法简单方便，准确性高。
本发明的原理框图如图1所示，包括有单片机(1)、缓冲放大电路(2)、风机驱动电路(3)、电压取样电路(4)、电流取样电路(5)、线性放大及滤波电路(6)、电源电路(7)，电源电路(7)为单片机(1)及各电路提供电源，单片机(1)输出的PWM信号与缓冲放大电路(2)的输入端连接，缓冲放大电路(2)的输出端与风机驱动电路(3)的输入端连接，风机驱动电路(3)的输出信号驱动风机(8)运动，电压取样电路(4)及电流取样电路(5)分别采集风机(8)的电压信号及电流信号，电压取样电路(4)的输出端与单片机(1)的输入端连接，电流取样电路(5)的输出端与线性放大及滤波电路(6)的输入端连接，线性放大及滤波电路(6)的输出端与单片机(1)的输入端连接。
上述缓冲放大电路(2)包括有电阻R2、R4、R11，三极管Q2，三极管Q2的基极通过电阻R11与单片机(1)的输出端连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极通过电阻R2、R4与电源电路(7)连接及与风机驱动电路(3)的输入端连接。
上述风机驱动电路(3)为开关调节电路，包括有开关管Q1、储能电感L1、续流二极管D2，其中开关管Q1的发射极与缓冲放大电路(2)的电阻R2连接，开关管Q1的基极与缓冲放大电路(2)的电阻R4连接，开关管Q1的集电极与储能电感L1的一端及续流二极管D2的负极连接，续流二极管D2的正极接地，储能电感L1的另一端与风机(8)连接。
上述开关管Q1为大电流PNP功率管或P型场效应管。
上述电压取样电路(4)包括有电压取样电阻R5，R6，电压取样电阻R5，R6的一端与风机(8)连接，另一端与单片机(1)的电压采样输入口连接。
上述电流取样电路(5)包括有电流取样电阻R10，电流取样电阻R10连接在在风机(8)上。
上述线性放大及滤波电路(6)包括有运算放大器IC1A、IC1B，电阻R7、R9、R15、R16、R18、R13、R14，电容C3、C6，其中运算放大器IC1A的正输入端通过电阻R7与电流取样电阻R10连接，电阻R16与二极管D3连接又通过电阻R17连接IC1A的正输入端，二极管D3另一端接地，运算放大器IC1A的负输入端分别与电阻R9、R15的一端连接，电阻R9的另一端接地，运算放大器IC1A的输出端通过电阻R13、电容C6与运算放大器IC1B的输出端连接及通过电阻R18与单片机(1)的电流采样输入口连接，运算放大器IC1B的正输入端与电阻R14的一端连接及通过电容C3接地，电阻R14的另一端分别与电阻R13、电容C6连接，运算放大器IC1B的输出端与负输入端连接。
上述电源电路(7)包括有桥式整流电路DB1及滤波电容C1，桥式整流电路DB1的输入端连接在电源的两端，滤波电容C1连接在桥式整流电路DB1的输出端。
本发明智能检测装置的检测方法，包括有如下过程：
1)开始启动时，单片机(1)通过缓冲放大电路(2)及风机驱动电路(3)给定一PWM值，驱动风机(8)以稳定转速运动；
2)对风机速度进行采样运算，并通过电压取样电路(4)及电流取样电路(5)对风机电流及风机输入的电压值进行采样运算，给定不同的风速，会对应不同的电流、电压值；
3)单片机(1)获得风机负载状况值，与实验中取得的额定值进行比较，如果偏差大于15％～45％的额定值，则可判断风压不正常。
本发明风压检测装置利用直流风机在一定的电压下，电流随负载的增加而增加，风机转速随负载的增加而减小的特性，通过单片机对风机运行的状态参数进行采样运算，从而准确地检测出风机负载状况(即燃烧室内的压强)，实现对风压的检测与保护。本发明风压检测装置在风机全部的转速范围内，实现了热水器燃气对风压检测及风压保护功能，不仅解决了使用风压开关的不足，且取消了风压开关装置，直接降低成本，提高了可靠性。本发明的检测方法简单方便，准确性高。
4、附图说明：
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的电路图。
5、具体实施方式：
实施例：
本发明的原理框图如图1所示，包括有单片机1、缓冲放大电路2、风机驱动电路3、电压取样电路4、电流取样电路5、线性放大及滤波电路6、电源电路7，电源电路7为单片机1及各电路提供电源，单片机1输出的PWM信号与缓冲放大电路2的输入端连接，缓冲放大电路2的输出端与风机驱动电路3的输入端连接，风机驱动电路3的输出信号驱动风机8运动，电压取样电路4及电流取样电路5分别采集风机8的电压信号及电流信号，电压取样电路4的输出端与单片机1的输入端连接，电流取样电路5的输出端与线性放大及滤波电路6的输入端连接，线性放大及滤波电路6的输出端与单片机1的输入端连接。
本发明的电路图如图2所示，上述缓冲放大电路2包括有电阻R2、R4、R11，三极管Q2，三极管Q2的基极通过电阻R11与单片机1的输出端连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极通过电阻R2、R4与电源电路7连接及与风机驱动电路3的输入端连接。
上述风机驱动电路3为开关调节电路，包括有开关管Q1、储能电感L1、续流二极管D2，其中开关管Q1的发射极与缓冲放大电路2的电阻R2连接，开关管Q1的基极与缓冲放大电路2的电阻R4连接，开关管Q1的集电极与储能电感L1的一端及续流二极管D2的负极连接，续流二极管D2的正极接地，储能电感L1的另一端与风机8连接。上述开关管Q1为大电流PNP功率管或P型场效应管。本实施例中，上述开关管Q1为大电流PNP功率管。
上述电压取样电路4包括有电压取样电阻R5，R6，电压取样电阻R5，R6的一端与风机8连接，另一端与单片机1的电压采样输入口连接。
上述电流取样电路5包括有电流取样电阻R10，电流取样电阻R10连接在在风机8上。
上述线性放大及滤波电路6包括有运算放大器IC1A、IC1B，电阻R7、R9、R15、R16、R18、R13、R14，电容C3、C6，其中运算放大器IC1A的正输入端通过电阻R7与电流取样电阻R10连接，电阻R16与二极管D3连接又通过电阻R17连接IC1A的正输入端，二极管D3另一端接地，运算放大器IC1A的负输入端分别与电阻R9、R15的一端连接，电阻R9的另一端接地，运算放大器IC1A的输出端通过电阻R13、电容C6与运算放大器IC1B的输出端连接及通过电阻R18与单片机(1)的电流采样输入口连接，运算放大器IC1B的正输入端与电阻R14的一端连接及通过电容C3接地，电阻R14的另一端分别与电阻R13、电容C6连接，运算放大器IC1B的输出端与负输入端连接。本实施例中，上述运算放大器IC1A、IC1B为LM358。
上述电源电路7包括有桥式整流电路DB1及滤波电容C1，桥式整流电路DB1的输入端连接在电源的两端，滤波电容C1连接在桥式整流电路DB1的输出端。
本发明智能检测装置的检测方法，包括有如下过程：
1)开始启动时，单片机1通过缓冲放大电路2及风机驱动电路3给定一PWM值，驱动风机8以稳定转速运动；
2)对风机速度进行采样运算，并通过电压取样电路4及电流取样电路5对风机电流及风机输入的电压值进行采样运算，给定不同的风速，会对应不同的电流、电压值；取样电压信号直接接单片机A/D口，电流取样信号经由运算放大器构成的线性放大及二阶滤波电路后接单片机A/D口。
3)单片机1获得风机负载状况值，与实验中取得的额定值进行比较，如果偏差大于15％～45％的额定值，则可判断风压不正常。本实施例中，如果偏差大于35％额定值，则可判断风压不正常。不同的燃烧器结构，该值可调整。
Claims (10)
1、一种风压智能检测装置，其特征在于包括有单片机(1)、缓冲放大电路(2)、风机驱动电路(3)、电压取样电路(4)、电流取样电路(5)、线性放大及滤波电路(6)、电源电路(7)，电源电路(7)为单片机(1)及各电路提供电源，单片机(1)输出的PWM信号与缓冲放大电路(2)的输入端连接，缓冲放大电路(2)的输出端与风机驱动电路(3)的输入端连接，风机驱动电路(3)的输出信号驱动风机(8)运动，电压取样电路(4)及电流取样电路(5)分别采集风机(8)的电压信号及电流信号，电压取样电路(4)的输出端与单片机(1)的输入端连接，电流取样电路(5)的输出端与线性放大及滤波电路(6)的输入端连接，线性放大及滤波电路(6)的输出端与单片机(1)的输入端连接。
2、根据权利要求1所述的风压智能检测装置，其特征在于上述缓冲放大电路(2)包括有电阻R2、R4、R11，三极管Q2，三极管Q2的基极通过电阻R11与单片机(1)的输出端连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极通过电阻R2、R4与电源电路(7)连接及与风机驱动电路(3)的输入端连接。
3、根据权利要求1所述的风压智能检测装置，其特征在于上述风机驱动电路(3)为开关调节电路，包括有开关管Q1、储能电感L1、续流二极管D2，其中开关管Q1的发射极与缓冲放大电路(2)的电阻R2连接，开关管Q1的基极与缓冲放大电路(2)的电阻R4连接，开关管Q1的集电极与储能电感L1的一端及续流二极管D2的负极连接，续流二极管D2的正极接地，储能电感L1的另一端与风机(8)连接。
4、根据权利要求3所述的风压智能检测装置，其特征在于上述开关管Q1为大电流PNP功率管或P型场效应管。
5、根据权利要求1所述的风压智能检测装置，其特征在于上述电压取样电路(4)包括有电压取样电阻R5，R6，电压取样电阻R5，R6的一端与风机(8)连接，另一端与单片机(1)的电压采样输入口连接。
6、根据权利要求1所述的风压智能检测装置，其特征在于上述电流取样电路(5)包括有电流取样电阻R10，电流取样电阻R10连接在在风机(8)上。
7、根据权利要求1所述的风压智能检测装置，其特征在于上述线性放大及滤波电路(6)包括有运算放大器IC1A、IC1B，电阻R7、R9、R15、R16、R18、R13、R14，电容C3、C6，其中运算放大器IC1A的正输入端通过电阻R7与电流取样电阻R10连接，电阻R16与二极管D3连接又通过电阻R17连接IC1A的正输入端，二极管D3另一端接地，运算放大器IC1A的负输入端分别与电阻R9、R15的一端连接，电阻R9的另一端接地，运算放大器IC1A的输出端通过电阻R13、电容C6与运算放大器IC1B的输出端连接及通过电阻R18与单片机(1)的电流采样输入口连接，运算放大器IC1B的正输入端与电阻R14的一端连接及通过电容C3接地，电阻R14的另一端分别与电阻R13、电容C6连接，运算放大器IC1B的输出端与负输入端连接。
8、根据权利要求7所述的风压智能检测装置，其特征在于上述运算放大器IC1A、IC1B为LM358。
9、根据权利要求1所述的风压智能检测装置，其特征在于上述电源电路(7)包括有桥式整流电路DB1及滤波电容C1，桥式整流电路DB1的输入端连接在电源的两端，滤波电容C1连接在桥式整流电路DB1的输出端。
10、根据权利要求1所述智能检测装置的检测方法，其特征在于包括有如下过程：
1)开始启动时，单片机(1)通过缓冲放大电路(2)及风机驱动电路(3)给定一PWM值，驱动风机(8)以稳定转速运动；
2)对风机速度进行采样运算，并通过电压取样电路(4)及电流取样电路(5)对风机电流及风机输入的电压值进行采样运算，给定不同的风速，会对应不同的电流、电压值；
3)单片机(1)获得风机负载状况值，与实验中取得的额定值进行比较，如果偏差大于15％～45％的额定值，则可判断风压不正常。
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