CN107883403B - 自动点火和离子火焰检测一体的燃烧控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器，安装在防爆箱内，用于控制长明灯或其他燃烧设备的点火。本发明包括电源电路、点火针、离子火焰检测电路、脉冲高压发生电路、点火频率识别电路、单片机电路、燃气电磁阀或报警电路，点火针兼作离子火检探针使用。本发明具有点火针放电异常、放电频率异常等检知功能，安装成本低，可靠性高；本发明使火焰信号得到加强，抗干扰性好，稳定性高，信号分辨率高；本发明安全性能高；本发明可与上位机进行通讯，远程监控运行状态；本发明点火和火焰检测两种功能相互支持。

Description

自动点火和离子火焰检测一体的燃烧控制器

技术领域

本发明涉及热工技术领域，特别是一种自动点火和离子火焰检测一体的燃烧控制器。

背景技术

目前，石油、化工、电力、陶瓷等新能源领域中的燃烧设备中广泛使用的点火控制器，采用了火焰离子作传递信号，反应速度快，探针比热电偶制造简单，使用寿命长，更换维修简单；但由于点火针功能单一或虽仅能兼作离子火检探针使用但采集的信号微弱，抗干扰性和稳定性差，特别在秋冬季节容易使点火针受潮、漏电或短路，构成信号通道，会引起误动作或使控制器失灵。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中离子火检探针信号微弱、抗干扰性和稳定性差等不足，提供一种信号强、抗干扰性强、稳定性好的自动点火和离子火焰检测一体的燃烧控制器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器，安装在防爆箱内，用于控制长明灯或其他燃烧设备的点火。本发明包括电源电路、点火针、离子火焰检测电路、脉冲高压发生电路、点火频率识别电路、单片机电路、燃气电磁阀或报警电路，所述点火针兼作离子火检探针使用。

所述脉冲高压发生电路包括相连的触发电路和高压产生电路。

所述高压产生电路包括脉冲高压变压器（T2）、可控硅（SCR）、电容（C4）、放电间隙（ED）。

所述触发电路包括电阻（R1）、电容（C3）、触发管（VD），所述触发电路控制可控硅（SCR）的导通与关断。

所述单片机电路与电源电路相连。所述脉冲高压变压器（T2）与脉冲高压发生电路的输出端相连。所述点火针安装于所述长明灯内并接触火焰。所述点火针与所述脉冲高压变压器（T2）的高压输出线圈相连。所述脉冲高压变压器（T2）的线圈与所述离子火焰检测电路的火焰信号输入回路相连。所述离子火焰检测电路的输出端与所述单片机电路相连。

所述单片机电路的输出端与所述燃气电磁阀或报警电路相连。所述燃气电磁阀设置在所述长明灯的管道内。所述离子火焰检测电路还分别与所述脉冲高压发生电路、燃气电磁阀或报警电路相连。所述点火频率识别电路的输出端与所述单片机电路相连。所述点火频率识别电路的输入端与所述脉冲高压发生电路相连。

在其中一个实施例中， 所述自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器还包括离子火检探针。所述离子火检探针与所述离子火焰检测电路的输入回路相连。所述点火针和离子火检探针一起可以实现对火焰的双重检测。

在其中一个实施例中，所述离子火焰检测电路的信号取样采用同脉冲高压放电互补的取样法，即在脉冲高压放电停止时或放电间隙进行火焰取样。

在其中一个实施例中，所述脉冲高压发生电路可设置成可调方式或通过离子火焰检测电路控制的信号再点火、火焰点完后即停止点火的方式。

在其中一个实施例中，所述离子火焰检测电路还包括点火电压识别电路。所述点火电压识别电路的信号取自于脉冲高压发生电路、或离子火焰检测电路的输入回路、或脉冲高压变压器（T2）。所述点火电压识别电路的输出端与所述单片机电路相连。

在其中一个实施例中，所述点火频率识别电路包括芯片LM331，所述点火频率识别电路可以在脉冲高压发生电路的充放电储能电容端进行，利用电容充放电时电压的变化来判断点火状态及脉冲点火频率，也可以在脉冲高压放电时反映其电压或电流变化的电路端进行取样，经计数或比较确定点火频率及点火状况。

在其中一个实施例中，所述报警电路可以是以蜂鸣器报警的报警电路，也可以是以语言报警的语音报警电路。

在其中一个实施例中，所述自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器还包括远程信号接收器和远程控制终端。

在其中一个实施例中，所述点火频率识别电路取电容（C4）两端的电压变化作为采样信号输入芯片LM331处理后输出为逻辑电平和逻辑电流，输入到单片机电路内。

本发明的优点及其有益效果：

1、本发明采用点火针作为火焰取样端或兼作离子火检探针，具有短路检知功能，信号分辨率高，安装成本低，可靠性高。

2、本发明以脉冲高压变压器T2作为交流输出变压器，脉冲高压变压器T2与离子火焰检测电路的输入回路相连，使火焰信号得到加强，抗干扰性和稳定性得到提高。

3、本发明离子火焰检测电路的信号取样采用同脉冲高压放电互补的取样法，即在脉冲高压放电停止时或放电间隙进行火焰取样，避免了脉冲高压放电时的干扰而引起误动作。

4、本发明具有点火针放电异常、放电频率异常等检知功能；点火电压识别电路的信号取自于脉冲高压发生电路、或离子火焰检测电路的输入回路、或脉冲高压变压器T2，点火电压识别电路的输出端与单片机电路相连；点火频率识别电路取电容C4两端的电压变化作为采样信号输入芯片LM331处理后输出为逻辑电平和逻辑电流，输入到单片机电路内。

5、本发明安全性能高；单片机电路与燃气电磁阀或报警电路相连，在点火失败、点火异常、点火针短路时可以进行报警或关闭燃气电磁阀。

6、本发明可与上位机进行通讯，远程监控运行状态；本发明还包括远程信号接收器和远程控制终端。

7、本发明点火和火焰检测两种功能相互支持。

附图说明

图1为本发明外形结构图。

图2为本发明工作原理图。

图3为本发明脉冲高压发生电路和离子火焰检测电路图。

图4为本发明点火频率识别电路图。

图5为本发明单片机电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

当一个元件被认为是与另一个元件“相连”，它可以是直接连接到另一个元件，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

请参阅图1至图5，一种自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器，安装在防爆箱内，用于控制长明灯8或其他燃烧设备的点火。本发明包括电源电路1、点火针7、离子火焰检测电路4、脉冲高压发生电路5、点火频率识别电路6、单片机电路2、燃气电磁阀或报警电路3，点火针7兼作离子火检探针使用。

其中， 脉冲高压发生电路5包括相连的触发电路和高压产生电路。

具体的，高压产生电路包括脉冲高压变压器T2、可控硅SCR、电容C4、放电间隙ED。

具体的，触发电路包括电阻R1、电容C3、触发管VD，所述触发电路控制可控硅SCR的导通与关断。

具体的，单片机电路2与电源电路1相连。脉冲高压变压器T2与脉冲高压发生电路5的输出端相连。点火针7安装于长明灯8内并接触火焰。点火针7与脉冲高压变压器T2的高压输出线圈相连。脉冲高压变压器T2的线圈与离子火焰检测电路4的火焰信号输入回路相连。离子火焰检测电路4的输出端与单片机电路2相连。

具体的，单片机电路2的输出端与燃气电磁阀或报警电路3相连。燃气电磁阀设置在长明灯8的管道内。离子火焰检测电路4还分别与脉冲高压发生电路5、燃气电磁阀或报警电路3相连。点火频率识别电路6的输出端与单片机电路2相连。点火频率识别电路6的输入端与脉冲高压发生电路5相连。

其中，脉冲高压发生电路5可设置成可调方式或通过离子火焰检测电路4控制的信号再点火、火焰点完后即停止点火的方式。

其中，离子火焰检测电路4的信号取样采用同脉冲高压放电互补的取样法，即在脉冲高压放电停止时或放电间隙进行火焰取样，避开脉冲高压放电时间；

具体的，采用脉冲点火时间可调方式的可以在脉冲点火完成后再对火焰信号进行取样，也可以通过控制脉冲高压发生电路5的工作状况，进行间隔性高压放电，在放电间隔进行火焰信号取样，也可以通过检测脉冲高压发生电路5的工作状况，当脉冲高压发生电路5对储能电容进行充电时，进行火焰信号取样，还可以通过检测触发电路的工作状况，当触发电路未达到触发电压时，进行火焰信号取样。

具体的，本发明可以以脉冲高压变压器T2作为交流输出变压器，交流输出变压器线圈也可以与脉冲高压变压器T2耦合或兼用。当交流输出变压器与脉冲高压变压器T2线圈相耦合时，可以制造成一体，成为多线圈绕组变压器或带抽头变压器。

其中，本发明的点火频率可由充放电储能电容的充放电时间决定，也可通过控制放电控制元件如可控硅SCR等的导通与关断来确定。本控制器在欠压工作时或脉冲高压发生电路5故障时，点火频率会发生变化。当点火频率不正常时进行报警或控制燃气电磁阀使其不打开或关闭，同时频率检测也可以判断脉冲高压发生电路5的工作状况，配合离子火焰检测电路4火焰信号在放电间隙时进行取样。

具体的，点火频率识别电路6频率信号取样可以在脉冲高压发生电路5的充放电储能电容端进行，利用电容充放电时电压的变化来判断点火状态及脉冲点火频率，也可以在脉冲高压放电时反映其电压或电流变化的电路端进行取样，经计数或比较确定点火频率及点火状况。点火频率识别电路6包括芯片LM331，本实施例取图3电路中以电容C4两端的电压变化作为采样信号输入图4VIn经IC芯片LM331处理后输出为逻辑电平和逻辑电流，输入到单片机电路2内。其中，点火针7的放电间隙一般在3～6毫米之间。

具体的，如果点火针7放电间隙太小时会使高压放电火花微弱，点火针7放电间隙太大时又会使空气间隙太大而使高压不能击穿，使点火针7不能产生放电火花，为了识别这种变化，本发明离子火焰检测电路4还包括点火电压识别电路，其信号可取自脉冲高压发生电路5、或离子火焰检测电路4的输入回路、或脉冲高压变压器T2等反映脉冲高压变化的电路端。点火电压识别电路6的输出端与单片机电路2相连。本实施例点火电压识别电路6取电容C1两端（R1J、R2J）的电压信号，输入到单片机电路内。

其中，报警电路3可以是以蜂鸣器报警的报警电路，也可以是以语言报警的语音报警电路。

具体的，本发明还包括远程信号接收器和远程控制终端。在本实施例中，点火方式可选择现地和远程控制，其信号均直接输入单片机电路2。点火时间的设置可现地调节设置，也可通讯设置单片机电路2的内部寄存器完成。

参见图5单片机电路图，由电源输入端、信号输入端和控制输出端组成。可根据需要组合各种逻辑控制。

单片机的输出端（Out0/Out1/Out2/Out3/Out4/Out5）分别与继电器（K1/K2/K3/K4/K5/K6）相连，Out0端点火控制，控制点火电路电源开关，Out1端控制燃气电磁阀，Out2端点火报警输出，可与蜂鸣器或指示灯相连，提示点火异常，Out3端火检报警输出，可与蜂鸣器或指示灯相连，提示火检异常。

本发明可以在防爆箱面板上操作，也可以在远程操作完成自动点火功能并显示火焰信号。

需要说明的是：本发明可用点火针7兼作离子火检探针，也可设置成具有火焰信号取样功能的点火针7及离子火检探针，离子火检探针与离子火焰检测电路4的输入回路相连，实现双重火焰检测。根据实际使用需要，同时为了使向燃烧器的长明灯7点火更加安全可靠，本发明的离子火焰检测电路4及脉冲高压发生电路5、脉冲高压变压器T2、点火针7等可以分别或同时设置一组或几组。

本发明的工作原理及其工作过程：

图3中，电源电路1经多线圈绕组变压器输出，单片机电路2输出点火控制信号整流倍压后，由电阻R1、电容C3，触发管VD组成触发电电路来控制可控硅SCR的导通和关断。

当信号从点火针7或离子火检探针经离子火焰检测电路火焰信号输入回路直接送入时，经信号识别、分析、放大至离子火焰检测电路输出端；当发生点火针7或离子火检探针短路，火焰意外熄灭时，由单片机电路2发出控制信号控制燃气电磁阀动作或进行报警来达到安全保护的目的，整个过程能有效避免出现燃气阀打开而未燃烧的状况。

点火电压识别电路在火焰未点燃时的瞬间对点火电压进行取样比较，当点火针7短路、放电间隙太小、点火针7放电间隙过大、脉冲高压发生电路5故障、控制器电源电压低下都将引起高压放电电压、电流的变化，通过点火电压识别电路对取样信号进行比较判断，经单片机电路2输出报警电路进行报警或控制燃气电磁阀不打开或关闭。

点火频率识别电路6取图3电路中以电容C4两端的电压变化作为采样信号输入图4VIn经IC芯片LM331处理后输出为逻辑电平和逻辑电流，输入到单片机电路2内。

离子火检探针检测火焰信号后经电阻R10、电容C8、电阻R11后接离子火焰检测电路4输入回路中。取BG1两端的电压（R7J、R8J）作为火焰检测有无火信号输入到单片机电路2内。

图3中在离子火焰检测电路4中，当火焰燃烧正常，取样端F和GND输入，经三极管BG1、BG2的比较和导通后，指示灯D3亮起，同时放电管U1闪烁，表示离子探针检测火焰正常。取R9两端的电压作为火检检火成功信号输入到单片机电路2内。

当点火针7或离子火检探针受潮或线路微漏电时，小部分未被火焰整流信号通过电容C3旁路，对离子火焰检测电路2无影响。

本发明的优点及其有益效果：

1、本发明采用点火针7作为火焰取样端或兼作离子火检探针，具有短路检知功能，信号分辨率高，安装成本低，可靠性高。

2、本发明以脉冲高压变压器T2作为交流输出变压器，脉冲高压变压器T2与离子火焰检测电路4的输入回路相连，使火焰信号得到加强，抗干扰性和稳定性得到提高。

3、本发明离子火焰检测电路4的信号取样采用同脉冲高压放电互补的取样法，即在脉冲高压放电停止时或放电间隙进行火焰取样，避免了脉冲高压放电时的干扰而引起误动作。

4、本发明具有点火针7放电异常、放电频率异常等检知功能；点火电压识别电路的信号取自于脉冲高压发生电路5、或离子火焰检测电路4的输入回路、或脉冲高压变压器T2，点火电压识别电路的输出端与单片机电路2相连；点火频率识别电路取电容C4两端的电压变化作为采样信号输入芯片LM331处理后输出为逻辑电平和逻辑电流，输入到单片机电路内。

5、本发明安全性能高；单片机电路2与燃气电磁阀或报警电路3相连，在点火失败、点火异常、点火针7短路时可以进行报警或关闭燃气电磁阀。

6、本发明可与上位机进行通讯，远程监控运行状态；本发明还包括远程信号接收器和远程控制终端。

7、本发明点火和火焰检测两种功能相互支持。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器，安装在防爆箱内，用于控制长明灯或其他燃烧设备的点火，其特征在于，包括电源电路、点火针、离子火焰检测电路、脉冲高压发生电路、点火频率识别电路、单片机电路、燃气电磁阀或报警电路，所述点火针兼作离子火检探针使用；所述脉冲高压发生电路包括相连的触发电路和高压产生电路；所述高压产生电路包括脉冲高压变压器（T2）、可控硅（SCR）、电容（C4）、放电间隙（ED）；所述触发电路包括电阻（R1）、电容（C3）、触发管（VD），所述触发电路控制可控硅（SCR）的导通与关断；所述单片机电路与电源电路相连，所述脉冲高压变压器（T2）与脉冲高压发生电路的输出端相连，所述点火针安装于所述长明灯内并接触火焰，所述点火针与所述脉冲高压变压器（T2）的高压输出线圈相连，所述脉冲高压变压器（T2）的线圈与所述离子火焰检测电路的火焰信号输入回路相连，所述离子火焰检测电路的输出端与所述单片机电路相连，所述单片机电路的输出端与所述燃气电磁阀或报警电路相连，所述燃气电磁阀设置在所述长明灯的管道内，所述离子火焰检测电路还分别与所述脉冲高压发生电路、燃气电磁阀或报警电路相连，所述点火频率识别电路的输出端与所述单片机电路相连，所述点火频率识别电路的输入端与所述脉冲高压发生电路相连，所述自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器还包括离子火检探针，所述离子火检探针与所述离子火焰检测电路的输入回路相连，所述点火针和离子火检探针一起可以实现对火焰的双重检测，所述离子火焰检测电路的信号取样采用同脉冲高压放电互补的取样法，即在脉冲高压放电停止时或放电间隙进行火焰取样。

2.根据权利要求1所述的自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器，其特征在于，所述脉冲高压发生电路可设置成可调方式或通过离子火焰检测电路控制的信号再点火、火焰点完后即停止点火的方式。

3.根据权利要求1所述的自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器，其特征在于，所述离子火焰检测电路还包括点火电压识别电路，所述点火电压识别电路的信号取自于脉冲高压发生电路、或离子火焰检测电路的输入回路、或脉冲高压变压器（T2），所述点火电压识别电路的输出端与所述单片机电路相连。

4.根据权利要求1所述的自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器，其特征在于，所述点火频率识别电路包括芯片LM331，所述点火频率识别电路可以在脉冲高压发生电路的充放电储能电容端进行，利用电容充放电时电压的变化来判断点火状态及脉冲点火频率，也可以在脉冲高压放电时反映其电压或电流变化的电路端进行取样，经计数或比较确定点火频率及点火状况。

5.根据权利要求1所述的自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器，其特征在于，所述报警电路可以是以蜂鸣器报警的报警电路，也可以是以语言报警的语音报警电路。

6.根据权利要求1所述的自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器，其特征在于，所述自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器还包括远程信号接收器和远程控制终端。

7.根据权利要求5所述的自动点火离子火焰检测一体的燃烧控制器，其特征在于，所述点火频率识别电路取电容（C4）两端的电压变化作为采样信号输入芯片LM331处理后输出为逻辑电平和逻辑电流，输入到单片机电路内。

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