CN104266232A - 节省电能的电池供电的燃气灶用的点火控制器 - Google Patents

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Abstract

一种节省电能的电池供电的燃气灶用的点火控制器由输入电源升压稳压单元分别向电脑芯片、高压脉冲发生电路和电磁阀驱动电路提供稳定工作电压，电脑芯片以PWM模式提供预设占空比的恒流信号给高压脉冲发生电路和电磁阀驱动电路，在保证可靠工作条件下，使高压脉冲发生电路、电磁阀驱动电路和电脑芯片都工作在最低耗能状态中，从而达到节省电能、延长电池工作寿命0.6～0.9倍的显著效果。

Description

节省电能的电池供电的燃气灶用的点火控制器
技术领域
本发明涉及燃气灶具技术领域，特别涉及一种节省电能的电池供电的燃气灶用的点火控制器。
背景技术
目前市场上生产、销售的燃气灶具，只有极少数采用压电陶瓷点火，绝大部份均采用脉冲点火，并且要求要有意外熄火时关断燃气保护功能，而实现关断燃气功能的只能是采用电磁阀，除了采用热电偶提供电能的电磁阀外，自吸阀或手推电磁阀均需要在燃气灶工作时，由点火控制器提供相应的维持电流而保持吸合状态，点火控制器由电源供电，其电源供电方式可分为市电供电、市电降压整流供电、市电降压整流供电兼电池供电、电池供电四种，其中家用燃气灶则以电池供电特别是以干电池供电为主。
现有技术中，以电池特别是干电池供电给点火控制器的燃气灶，电池的使用寿命关孚使用成本，如点火控制器在工作时耗电过大，电池使用寿命过短，有些只用几个月电池电能即耗尽而致点火控制器不能工作，造成燃气灶也不能工作，即使有电池电压检测及电池电能将尽报警提示功能，也会造成燃气灶使用成本高及带来不便。
在实际使用过程中，点火控制器在点火过程中必须要求有保证可靠点火的最小的高压脉冲点火能量及脉冲频率；自吸阀或手推电磁阀在吸合时要有保证其可靠吸合的最小维持电流；点火控制器在工作时，电脑芯片及外围电路在可靠工作的前提下，要把工作电流减至最小，并保证在电池电压下降后能可靠工作。但由于市场上的干电池，在使用过程中，其新电池是会随着电能的消耗而电压不断下降的，以大号电池为例：其满电能时电压约1.6V，最低电能时其电压约为1.1V，在现有技术中，以干电池供电的用于燃气灶的点火控制器，电池在接近最低电能即最低电压时其高压脉冲点火能量及脉冲频率要能满足点火时的基本要求，但在电池电压高时，其点火能量或点火频率会随之提高；自吸阀或手推电磁阀也应有保证电磁阀可靠吸合的保持最小维持电流，但上述自吸阀或手推电磁阀的维持电流值也会与干电池电压成线性比例增大。由于脉冲频率及电磁阀维持电流在满足了点火的基本要求及能保证电磁阀可靠维持吸合的最小电流后，电压高时点火能量或脉冲频率与电磁阀维持电流线性加大就会做成电能浪费，因此单就脉冲频率与电磁阀维持电流的电能浪费而言，其电能浪费与电压增加成平方比
式中：V1为干电池最高电压，V2为干电池最低可工作电压。
从上式可见，当点火控制器工作于电池电压低值时，其消耗的总电流也会以线性比例变小，因此，如能将高压脉冲发生电路及电磁阀驱动电路所消耗的电能，保持在相当于电池处于最低电压时所消耗的能量值，则电池的理想工作寿命可延长1倍以上。
此外，电脑芯片与外围电路的电能浪费除与上式所表达的相同外，如电池电压接近电脑芯片可稳定工作的电压后，电脑芯片会由于电压低或电压波动而不能工作，电池尚有剩余能量时点火控制器已不能工作而浪费电能，并减少电池使用寿命。
发明内容
 本发明的目的在于，提供一种节省电能的电池供电的燃气灶用的点火控制器，在保证可靠点火的条件下，它能稳定地向高压脉冲发生电路提供最小电能阈值；在保证电磁阀可靠维持吸合的条件下，能稳定地向电磁阀提供最小工作电流阈值；在保证电脑芯片稳定工作的条件下，能稳定地向其提供最小工作电流和工作电压的阈值；从而大幅减少该燃气灶所用电池的能耗。
本发明所提出的技术解决方案是这样的：一种节省电能的电池供电的燃气灶用的点火控制器，该点火控制器内设有电池电脑芯片和输入电源升压稳压单元，电脑芯片分别与高压脉冲发生电路、火熖检测电路、电磁阀驱动电路连接，高压脉冲发生电路与燃烧器点火针作电气连接，输入电源升压稳压单元的输入端与电池输出端连接，输入电源升压稳定单元的输出端分别与高压脉冲发生电路、电磁阀驱动电路及电脑芯片的电源输入端连接，火焰检测电路将点火信号输入电脑芯片中，所述电脑芯片用PWM模式提供预设占空比的恒流信号给高压脉冲发生电路，所述电脑芯片以PWM模式提供预设占空比的恒流信号给电磁阀驱动电路。
输入电源升压稳定单元输出的电压稳定值在2.4～3.3V范围内。所述高压脉冲发生电路在恒流信号控制下，高压脉冲火花能量控制在1～1.5mj范围。
燃气灶在点火控制器发生高压脉冲火花点火时，虽然电流大至100mA左右，但一般只需要1～3秒即可点燃，所用时间短，固此在燃气灶的工作过程中，电池电能主要消耗在点火控制器提供给电脑芯片及维持电磁阀稳定吸合电流所需的电能，约占总量的90%，其中电脑芯片工作时所需电流在1mA以下，占电能总量比较小，但必须有高于其稳定的工作电压，可见用于点火时的高压火花脉冲能量及频率适当加大，对电池电能消耗影响不大。
本发明中输入电源升压稳压单元采用通用的升压稳压IC，其效率可达95%，静态电流只有10μA左右，输入电压大于0.9V时其输出电压稳压值范围为2V～7V,精度2.5%，可选择在高压脉冲发生电路、电脑芯片及电磁阀分别稳定工作的稳压值。由于在稳压状态工作，高压脉冲发生电路可以在固定的耗电状态下工作，其高压脉冲火花能量及脉冲频率不随电池电压变化而改变；对于易于点火的灶具燃烧器，高压脉冲火花能量只需1mJ，可在4～6Hz之间选择基本保持不变的脉冲频率；对于较难点火的灶具燃烧器，可把高压脉冲火花能量提高至1.5mJ，可在3～5Hz间选择基本保持不变的脉冲频率，当高压脉冲火花能量与点火频率以保证可靠点火及满足用户观感要求按最节省能耗的形式确定后，由升压稳压IC提供给高压脉冲发生电路稳定电压，该电压不会由于电池电压的下降而下降，当电脑芯片用PWM方式控制高压脉冲发生电路工作时，在满足最小点火时的消耗电能，即在升压稳压IC输出稳压值与最小平均电流的乘积时，相当于点火控制器工作在电池电压最小值时的工作状态，不会由于电池电压升高而提高高压脉冲火花的能量与脉冲频率。同理，电磁阀驱动电路根据不同的电磁阀的不同的维持电流的要求，按电磁阀最小可靠维持电流以PWM方式提供相应的恒定的平均值电流，此时在电磁阀维持绕组上消耗的电能相当于点火控制器在电池电压最小值时提供给电磁阀维持电流及电压平均值的乘积，也不会由于电池电压升高导致维持电流增大而浪费能量。一般的电脑芯片在大于2.1V时基本可稳定工作，当升压稳压IC的输出电压选在2.4～3.3V范围时，电源的瞬间干扰不会影响到电脑芯片的正常工作，由于电脑芯片工作在稳压供电状态，当电池电压下降至最低可供电电压时，也不会影响电脑芯片稳定工作。综上所述，本发明使用电池作为点火控制器电源，其寿命能大幅提高，理论上其节省电池能量的程度为
式中： V1：满电量电池的电压，V2：电池能量将尽时的电压，升压稳压IC的效率为95%。
在实际应用中，由于电脑芯片还设有外围电路，电脑芯片也会工作在稍高于其最低工作电压状态，上述两者均会消耗一定电能，因此实际电池寿命会比理论值略低，大约是1.6～1.9倍。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
本发明的电池供电的燃气灶用的点火控制器能在保证可靠点火的条件下，稳定地向高压脉冲发生器提供最小电能阈值；能在保证电磁阀可靠维持吸合的条件下，稳定地向电磁阀提供最小工作电流阀阈值；能在保证电脑芯片稳定工作的条件下，稳定地向其提供最小工作电流和最小工作电压的阈值，所述最小稳定电压是由输入电源升压稳压单元提供，所述最小工作电流和最小电能是由电脑芯片分别以PWM模式提供预设占空比的恒流信号给高压脉冲发生电路和电磁阀驱动电路而实现的。这样向燃气灶供电的电池工作在最低能耗状态中，因而，具有节省电能、延长电池工作寿命0.6～0.9倍、节省使用成本和环保的显著效果。
附图说明
图1是本发明的一种节省电能的电池供电的燃气灶用的点火控制器的电原理示意图。
具体实施方式
通过以下实施例对本发明作进一步详细阐明。
实施例1：
    参见图1所示，一种节省电能的电池供电的燃气灶用的点火控制器由电池1、输入电源升压稳压单元2、电脑芯片6、电磁阀驱动电路7组成，输入电源升压稳压单元2的输入端与电池1输出端连接，输入电源升压稳定单元2的输出端分别与电脑芯片6电源输入端、燃气灶的高压脉冲发生电路3的电源输入端、电磁阀驱动电路7的电源输入端相连接，高压脉冲发生电路3与点火针4作电气连接，火熖检测电路5将点火信号输入电脑芯片6中，电磁阀驱动电路7输出端与电磁阀8作电气连接，电脑芯片6以PWM模式提供预设占空比的恒流信号给高压脉冲发生电路3，电脑芯片6以PWM模式提供预设对占空比的恒流信号给电磁阀驱动电路7。
本实施例是在燃气通道中采用其自吸阀8作燃气总阀控制两个燃烧器的大气式燃烧燃气灶，该自吸阀8的维持绕组阻值为600Ω（25℃时），该燃烧器较易被点燃，故其点火能量只需要1mJ、点火频率4Hz，该自吸阀8维持绕组最小维持电流只需2.5mA。本例的输入电源升压稳压单元2采用升压稳压IC，电脑芯片6的最低复位电压为2.1V，为了兼顾电脑芯片6的稳压工作及高压脉冲发生电路与自吸阀的工作，所以，输入电源升压稳压单元2输出端的稳压电压选取3V，其输入端与两节1.5V干电池作电气连接。点火时，高压脉冲发生电路3稳定地提供给点火针4的点火能量为1mJ,点火频率为6Hz。电脑芯片6以占空比为0.55比0.45的PWM模式给电磁阀驱动电路7，向自吸阀8维持绕组提供稍大于2.5mA的平均值电流，保证自吸阀8维持绕组温度升高时自吸阀8仍能可靠吸合。上述高压脉冲火花能量、点火脉冲频率及自吸阀8维持电流不随电池1的电流、电压的变化而变化。本例节省电池能量约为0.6倍。
实施例2
参见图1所示，本实施例是在燃气通道中采用自吸阀8作燃气总阀控制两个燃烧器的红外线燃气灶，该自吸阀8的维持绕组阻值为400Ω，最小稳定工作维持电流值为3.5mA，燃烧器较难被点燃。点火时电脑芯片以PWM模式提供给高压脉冲发生电路3一个恒流信号，使高压脉冲发生电路3稳定地提供给点火针4的点火能量为1.5mJ，点火频率为3Hz。电脑芯片6以占空比为1:1的PWM恒流信号提供给电磁阀驱动电路7，电磁阀驱动电路7向自吸阀8维持绕组提供稍大于3.5mA的平均值电流，其余结构及工作情况与实施例1相同。
本例节省电池能量约为0.7倍。
实施例3
参见图1所示，本实施例是2个燃烧器分别由手推阀作为燃气通道控制的大气式燃气灶，该手推阀8维持绕组稳定维持的最小电流值为1.5mA,点火控制器由一节干电池1作供电电源，输入电源升压稳压单元采用升压IC，其输出端稳压电压选取2.7V，电脑芯片6稳定工作的电压需在2.4V以上，工作在2.7V时耗电0.6mA。点火时高压脉冲发生电路3提供给点火针4的点火能量为1mJ、点火频率为4Hz,电磁阀驱动电路7以PWM模式分别可向两个手推阀8维持绕组提供1.5mA的维持电流，其余结构及工作情况与实施例1相同。
本例节省电池能量约为0.9倍。

Claims (3)

1. 一种节省电能的电池供电的燃气灶用的点火控制器，该点火控制器内设有电池电脑芯片和输入电源升压稳压单元，电脑芯片分别与高压脉冲发生电路、火熖检测电路、电磁阀驱动电路连接，高压脉冲发生电路与燃烧器点火针作电气连接，其特征在于：输入电源升压稳压单元的输入端与电池输出端连接，输入电源升压稳压单元输出端，分别与高压脉冲发生电路、电磁阀驱动电路及电脑芯片的电源输入端连接，火焰检测电路将点火信号输入电脑芯片中，所述电脑芯片用PWM模式提供预设占空比的恒流信号给高压脉冲发生电路，所述电脑芯片以PWM模式提供预设对占空比的恒流信号给电磁阀驱动电路。
2. 根据权利要求1所示的节省电能的电池供电的燃气灶用的点火控制器，其特征在于：所述输入电源升压稳定单元输出的电压稳定值在2.4～3.3V范围内。
3. 根据权利要求1所示的节省电能的电池供电的燃气灶用的点火控制器，其特征在于：所述高压脉冲发生电路在恒流信号控制下，高压脉冲火花能量控制在1～1.5mJ范围。
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