CN103293367B - 火焰离子电流大小浮地交流电源的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种火焰离子电流大小浮地交流电源的检测方法，涉及燃气热水器、燃气壁挂炉、燃气热风炉、燃气锅炉等燃气产品领域，尤其涉及燃气安全燃烧运行及火焰大小性能的检测。它包括火焰离子电流检测所需的高压交流电源，与强电N线相连的MCU用+5VDC电源，火焰离子电流采样电路，交流电压采样电路、火焰离子电流限流电路和直流偏压电路，阻容滤波电路和MCU的AD采样电路。本发明的有益效果在于：火焰离子电流不需经过三极管进行微电流放大，减少了三极管易受工作环境温度及电网谐波信号的影响；电网的N线与供火焰离子电流大小检测MCU的+5VDC浮地直接相连，MCU可以直接对火焰离子电流大小的采样电压和电网采样电压进行AD采样并实现对火焰大小的检测；解决传统火焰离子电流不能检测火焰大小及易受电网波动及环境温度的影响，同时降低了成本。

Description

火焰离子电流大小浮地交流电源的检测方法

技术领域

本发明的目的在于通过与强电交流电源浮地相连的MCU直接实现火焰离子电流大小的检测，涉及燃气热水器、燃气壁挂炉、燃气热风炉、燃气锅炉等燃气产品领域，尤其涉及燃气安全燃烧运行及火焰大小性能的检测。

背景技术

一种良好的火焰离子电流大小的检测方法是燃气产品安全燃烧及高效运行的有效保证，采用高效、简洁的电路实现火焰离子电流大小的检测，提高了安全等级，同时通过得到燃气燃烧火焰大小状况，为燃气比例阀控制燃气完全燃烧、提高燃烧效率提供了解决方法，同时简洁的电路减少了故障率和节省成本。

采用传统的火焰离子电流检测是利用电网的交流电源通过电容耦合产生的微安级电流信号经三极管放大后由光电耦合器传给MCU。

上述传统的火焰离子电流检测方法，一是三极管放大电路易受温度及电网谐波信号的影响产生错误，检不到火或检到伪火；二是只能判断有火或无火两种状态，不能进行火焰大小检测；三是火焰离子电流受电网电压波动值变化的影响；四是相对多的高阻值元器件数量易受工作环境的影响及造成电路成本相对高。

因此，有必要改进传统的火焰离子电流检测电路，实现火焰离子电流大小的可靠检测，实现燃气燃烧安全控制和高效燃烧运行目的，同时降低产品的成本。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术问题的不足，旨在提供一种具有火焰离子电流大小的检测方法，使得在火焰离子电流的检测少受工作环境温度的影响及电网变化的影响，增加了安全系数；同时能实现燃气燃烧火焰大小的准确检测，为燃烧控制提供可靠的信息反馈。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一是火焰离子电流大小检测所需的高压交流电源由电网电源通过阻容耦合得到；二是MCU用+5VDC电源直接与强电N线相连，使得MCU可直接对火焰离子电流大小的检测电压和电网电源采样电压直接AD采样；三是火焰离子电流采样电路；四是阻容滤波电路进行纹波滤波和增强对电网谐波的抗干扰能力；五是MCU的AD采样，实现电网电源电压的检测和火焰离子电流大小检测；六是MCU通过软件对电网电源电压波动值的变化进行火焰离子电流大小值修正，准确表达燃气燃烧火焰的状况。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种火焰离子电流大小浮地交流电源的检测电路，它包括有电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6；电容C1、C2、C3；二极管D1；压敏电阻RV1；电源U1；电压采样模块U2；控制器U3。

检测用的高压交流电源：由电网AC220V电源L线经C1、R2耦合到检火针PT、机壳、R1后到电源N线连接形成回路。

+5VDC浮地连接电源电路：由U1组成，MCU用+5VDC电源与交流电源N线浮地直接相连。

火焰离子电流大小采样电路：由R1、R2、R4、R5、R6、C1、C3、D1组成，+5V、R4、R5构成没有火焰时的直流偏压值；L线经电容C1、R2到检火针PT、机壳，电阻R1耦合到N线，交流正半周时的火焰离子电流对检火耦合电容C1充电，交流负半周时，检火耦合电容C1的电荷经L线、N线(+5VDC)、C3、R6放电，回到正半周时C3、R5、D1形成放电回路，使得R5与D1之间的电压值跟随变化，从而实现火焰离子电流大小的电压采样。

检火针短路限流电路：由R2组成。

火焰离子电流采样转换电压偏压电路：由+5VDC、R4、R5组成，设定无火时的最大电压。

阻容滤波电路：由R3、C2组成，对火焰离子电流大小采样的电压值进行交流纹波滤波处理。

MCU的AD采样电路：由U2、U3组成。

RV1为检火针与点火针共用一针时的高压点火放电回路用。

本发明的有益效果在于：其一、火焰离子电流不需经过三极管进行微电流放大，减少了三极管易受工作环境温度及电网谐波信号的影响；其二、电网的N线与供火焰离子电流大小检测MCU的+5VDC电源浮地直接相连，MCU可以直接对火焰离子电流大小的采样电压和电网电源电压进行AD采样；其三、设定MCU对火焰离子电流大小的采样电压的直流偏压值，保证火焰离子电流大小的采样电压值在设定的范围内，同时通过限流电阻防止检火针与机壳(或大地)短路的危害；其四、对火焰离子电流大小的采样电压进行RC滤波，实现交流纹波平滑处理和减少电网的谐波干扰；其五、MCU根据电源电网电压变化值对火焰离子电流大小的采样值进行修正，准确反映燃烧火焰的大小；其六、电路简洁、提高了电路的可靠性同时降低了成本。

附图说明

本发明火焰离子电流大小浮地交流电源的检测方法由以下的实施例及附图给出。

图1为传统火焰离子电流检测电路原理图。

图2是本发明火焰离子电流大小浮地交流电源的检测方法电路原理图。

具体实施方式

以下将对本发明火焰离子电流大小浮地交流电源的检测方法的电路结合实施例作进一步详细描述，其电路原理图如图2所示。

各元器件采用的选值为：R1阻值为20M欧姆，R2阻值为1M欧姆，R3阻值为10K欧姆，R4、R6阻值为2M欧姆，R5阻值为470K欧姆，C1型号为10nF/400V，C2型号为105/25V，C3型号为0.22μF/50V，RV1压敏电阻为07K360。

U1电源：由电源变压器的一独立输出绕组经整流、滤波、稳压后得到+5VDC浮地电源电路，其中+5VDC输出与交流电源N线直接相连，+5VDC电源地浮空。

交流离子电流检测电源：电网电源N线通过R1与机壳(大地)连接，构成火焰离子电流的高压交流电源回路。

火焰离子电流采样电路：根据火焰离子电流的单向流动特性，当有火焰时，电网电源L线经电容C1，电阻R2，检火针PT，机壳，电阻R1，N线形成交流电压正半周的电流回路，电容C1在交流电压正半周处于充电状态，此时C1充电电量的大小与火焰离子电流大小相关，而火焰离子电流的大小与燃烧火焰的大小相关，因此C1的充电电量与燃烧火焰大小成对应关系；当交流电压处于负半周时，检火针对机壳的火焰离子电流处于阻断状态，交流电不能通过R1、机壳、检火针PT、R2、C1形成回路，此时C1在交流电压正半周贮存的电荷由L线、N线经C3(R5、D1)、R6释放，C3处于充电状态，C3产生一个随C1电容电荷量大小而变的充电电压值，即C3的充电电压与燃烧火焰大小成关系；当交流电源回到正半周时，C1重复上述过程，而C3则过R5、D1形成主放电回路，使得R5与D1之间的电压值发生变化，从而得到一个与火焰离子电流成对应关系的直流电压值。

采样电压直流偏压电路：+5VDC经R5、R4到地进行电阻分压。

采样电压滤波电路：采样电压经R3、C2阻容滤波后，实现50HZ的交流纹波平滑处理。

控制器AD采样处理：由U3的MCU对火焰离子电流转移电压和电网电源采样电压AD采样处理。

交流电源电压波动处理：U2交流电源电压采样电路模块为电阻分压取样、隔直、放大电路，然后由U3控制器AD采样，U3控制器根据采样到的电网电压实时值对火焰离子电流大小的采样值进行修正，便可准确反映出当前燃烧火焰的大小。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (2)

1.火焰离子电流大小浮地交流电源检测方法，其特征在于：MCU用+5VDC电源采用与交流电源N线浮地相连的方法，L线的一路依次经C1、R2、检火针PT、机壳、R1耦合到与N线连接的+5VDC，L线的另一路依次经C1、R6、C3、与N线连接的+5VDC、R1耦合到机壳；其中，二极管D1的阴极连接在R6与C3之间，其阳极的一路经过R5连接N线，其阳极的另一路与MCU对火焰离子电流检测电压进行AD采样的一端连接。

2.根据权利要求1所述的火焰离子电流大小浮地交流电源检测方法，其特征在于：在所述MCU对火焰离子电流检测电压进行AD采样的一端与二极管D1的阳极之间还设有滤波电路，如下：二极管D1的阳极一路经R4接地，另一路经R3与MCU对火焰离子电流检测电压进行AD采样的一端连接，其中还包括C2，C2的一端连接在R3与MCU对火焰离子电流检测电压进行AD采样的一端之间，另一端接地。