CN109600134B - 火焰传感器的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明的火焰传感器的驱动电路减小消耗电力，抑制制品的内部温度上升。由此，使光闸的驱动稳定地实施，并降低部件故障发生的风险。由电阻(R1～R8)与三级管(Q1)、(Q2)构成电压施加电路(2(2A))。在电压施加电路(2A)中，以发射极作为阳极(1a)侧，将三级管(Q1)的集电极与发射极连接在DC370V的输入线(L1)与UV传感器(1)的阳极(1a)之间。以发射极作为接地线(GND)侧，将三级管(Q2)的集电极与发射极连接在DC370V的输入线(L1)同三级管(Q1)的基极的连接线(L2)与接地线(GND)之间。在放电检测后或不进行放电监视时，通过使三级管(Q2)设为接通，而将三级管(Q1)的发射极的电势从DC370V切换成DC55V。

Description

火焰传感器的驱动电路

技术领域

本发明涉及一种接受伴随火焰的产生而产生的紫外线从而进行放电的火焰传感器的驱动电路。

背景技术

一直以来，使用接受伴随火焰的产生而产生的紫外线从而进行放电的紫外线传感器(UV传感器)，作为检测有无火焰的火焰传感器。

该UV传感器中，在传感器的自我检测中使用光闸。在关闭光闸，设为看不到火焰的状态时，通过令UV传感器不发生放电而进行自我放电的检测。

这种UV传感器使用于工厂等的火焰监视，设有在阳极与阴极之间交互地施加高电压(能够放电的电压)与低电压(不能放电的电压)的驱动电路(例如，参照专利文献1的图1、图2)。

图4表示以专利文献1所示的电路为基础构成的UV传感器的驱动电路(现有的驱动电路)。该驱动电路200具备向UV传感器1的阳极1a选择性地施加DC370V和DC55V的电压施加电路2、检测UV传感器1的阳极1a与阴极1b之间发生放电的放电检测电路3、单稳态多谐振荡器4、非稳态多谐振荡器5、R-S触发器电路6、以及输出电路7。

该驱动电路200中，电压施加电路2具备电阻R11～R16、电容器C11、以及三级管Q11、Q12。电阻R11(30kΩ)与R12(47kΩ)串联连接在DC370V的输入线L11与UV传感器1的阳极1a之间。

电阻R13(12kΩ)连接在电阻R12同UV传感器1的阳极1a的连接线L12与三级管Q11的集电极之间。三级管Q11的发射极连接到三级管Q12的集电极，三级管Q12的发射极连接到接地线GND。

电阻R14(150kΩ)连接在DC370V的输入线L11与三级管Q11的基极之间，在电阻R14同三级管Q11的基极的连接线L13，在与接地线GND之间，并联连接有电容器C11(390pF)与电阻R15(150kΩ)。另外，在三级管Q12的基极，在与接地线GND之间连接有电阻R16(520Ω)。

该驱动电路200中，非稳态多谐振荡器5反复生成脉冲信号，并将该脉冲信号作为振荡输出而从第1输出端子5-1及第2输出端子5-2输出。从第1输出端子5-1输出的振荡输出被提供给三级管Q12的基极同电阻R16的连接线L14。由此，三级管Q12被接通/断开。

在三级管Q12被设为断开的情况下，来自输入线L11的DC370V通过电阻R11、R12施加给UV传感器1的阳极1a。如果三级管Q12被设为接通，则电流按照电阻R11、R12、R13、三级管Q11、Q12的路径流通，电阻R12同电阻R13的连接点的电压降低，该降低后的电压(DC55V)被施加给UV传感器1的阳极1a。

由此，在无火焰而UV传感器1不放电时，会按规定周期对UV传感器1的阳极1a交互地施加DC370V与DC55V(参照图5的(b))。即，电压施加电路2对UV传感器1施加电压的模式会按规定周期交互地切换成施加能够放电的第1电压(高电压(DC370V))的第1模式、与施加不能放电的第2电压(低电压(DC55V))的第2模式。

该情况下，将向UV传感器1的阳极1a施加DC370V的期间T1设为放电监视期间，将施加DC55V的期间T2设为放电监视停止期间(参照图5的(a))。该放电监视期间T1与放电监视停止期间T2的时长能够通过利用灵敏度调节，改变从非稳态多谐振荡器5输出的脉冲信号的占空比，从而进行调节。

交互地切换该放电监视期间T1与放电监视停止期间T2的放电监视中，如果在放电监视期间T1内在UV传感器1发生放电，则放电检测电路3检测到在该UV传感器1产生的放电(图6的(c)所示的t1、t2、t3、t4点)。

单稳态多谐振荡器4在由放电检测电路3检测到在UV传感器1发生放电时，生成单触发脉冲信号(图6的(d)所示的t1、t2、t3、t4点)。该单稳态多谐振荡器4生成的单触发信号被提供给R-S触发器电路6。另外，利用该单触发脉冲信号，向输出电路7通知检测到火焰。

R-S触发器电路6由来自单稳态多谐振荡器4的单触发信号进行设定，进而使三级管Q12接通。由此，将向UV传感器1的阳极1a施加的电压从DC370V切换成DC55V(图6的(b)所示的t1、t2、t3、t4点)。

如此一来，在放电监视期间T1内，如果检测到放电，则向UV传感器1的阳极1a的施加电压降低到DC55V，而放电停止。随后，R-S触发器电路6根据来自非稳态多谐振荡器5的第2输出端子5-2的振荡输出、即接着传送来的脉冲信号而复位。由此，开始下一放电监视。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第4047038B号说明书

发明内容

发明要解决的问题

UV传感器用于工厂等的火焰监视，因为会受到阳光直射、承受来自燃烧部的热量，其使用环境为高温。另一方面，作为制品的结构，谋求防渗、防爆结构，所以内部衬底处于被密封的状态，无法通过通风进行冷却。因此，制品的内部温度上升。

图4所示的驱动电路200中，在放电检测后以及不进行放电监视时使向UV传感器1的施加电压降低到DC55V。但是，如果使向UV传感器1的施加电压降低到DC55V，则消耗电力变大，而制品的内部温度进一步上升。因为该内部温度上升，而自我检测用的光闸无法动作、或发生部件故障的风险提高。

在图7表示在放电监视中不发生放电时在电压施加电路2中流通的电流的路径。该情况下，因为断开了三级管Q12，所以电流仅在电阻R14、R15的路径流通，此时的电流变成1.2mA。由此，在电压施加电路2中，消耗了370V×1.2mA＝0.44W的电力。

在图8表示在放电检测后及不进行放电监视时在电压施加电路2中流通的电流的路径。该情况下，因为接通了三级管Q12，所以按电阻R11、R12、R13、三级管Q11、Q12的路径流通4.1mA的电流。另外，在三级管Q11的基极流通2.5mA的电流。由此，在电压施加电路2中，消耗了370V×(4.1mA+2.5mA)＝2.44W的电力。

本发明为了解决这种课题而完成的，其目的在于提供一种火焰传感器的驱动电路，其通过减小消耗电力，抑制制品的内部温度上升，而能够使光闸的驱动稳定地实施，且能够降低发生部件故障的风险。

解决问题的技术手段

为了达成这样的目的，本发明的火焰传感器的驱动电路的具备：火焰传感器(1)，其构成为接受伴随火焰的产生而产生的紫外线从而进行放电；电压施加电路(2A)，其具备施加能够进行放电的第1电压的第1模式、与施加不能进行放电的第2电压的第2模式，作为向火焰传感器的阳极(1a)施加电压的模式；第1模式切换电路(5)，其构成为将电压施加电路中的向火焰传感器的阳极施加电压的模式交互地切换为第1模式和第2模式；放电检测电路(3)，其构成为检测在火焰传感器发生放电；以及第2模式切换电路(4、6)，其构成为在由放电检测电路检测到在火焰传感器发生了放电的情况下，将电压施加电路中的向火焰传感器的阳极施加电压的模式从第1模式切换成第2模式，所述火焰传感器的驱动电路的特征在于，电压施加电路具备：第1三级管(Q1)，其以发射极作为阳极侧，将该第1三级管的集电极与发射极连接在第1电压的输入线(L1)与火焰传感器的阳极之间；以及第2三级管(Q2)，以发射极作为接地线侧，将该第2三级管的集电极与发射极连接在第1电压的输入线同第1三级管的基极的连接线(L2)与接地线(GND)之间，第1模式切换电路及第2模式切换电路通过将第2三级管设为接通，而将第1三级管的发射极的电势从第1电压切换成第2电压。

在本发明中，第1模式切换电路及第2模式切换电路通过将第2三级管设为接通，将第1三级管的发射极的电势从能够放电的第1电压(例如，DC370V)切换成不能放电的第2电压(例如，DC55V)。

本发明中，在第2三级管被设为断开的情况下，通过第1三级管的基极与发射极之间的PN连接，向火焰传感器的阳极施加来自第1电压输入线的第1电压。该情况下，因为仅施加电压，不会流通电流，所以电压施加电路中不消耗电力。

本发明中，如果第2三级管被设为接通，则在第2三级管的集电极发射极之间流通电流，而向第1三级管的基极施加的电压下降。将该下降后的电压作为第2电压，通过第1三级管的基极与发射极之间的PN连接，施加到火焰传感器的阳极。该情况下，流通在第2三级管的集电极发射极间的电流较小(例如，0.2mA)，从而电压施加电路中消耗的电力变小。

再者，上述说明中，作为一例，用附加了括号的参照符号，表示附图上和发明的构成要素对应的构成要素。

发明的效果

如上所说明，根据本发明，通过将第1三级管的发射极连接在火焰传感器的阳极侧，并将第2三级管设为接通，能够将第1三级管的发射极的电势从能够放电的第1电压切换成不能放电的第2电压，所以能够减小消耗电力，抑制制品的内部温度上升。由此，能够使光闸的驱动稳定地实施，还能够降低发生部件故障的风险。另外，因为消耗电力变小，所以能实现节能。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的火焰传感器(UV传感器)的驱动电路的主要部分的框图。

图2是表示在图1所示的驱动电路中在放电监视中未发生放电时的向UV传感器的阳极的电压的施加路径的图。

图3是表示在图1所示的驱动电路中在放电检测后及不进行放电监视时在电压施加电路中流通的电流的路径的图。

图4是表示现有的驱动电路的主要部分的框图。

图5是表示放电监视期间T1与放电监视停止期间T2的时序图。

图6是表示在放电监视期间T1内发生放电的情况下的动作的时序图。

图7是表示在图4所示的驱动电路中在放电监视中未发生放电时的在电压施加电路中流通的电流的路径的图。

图8是表示在图4所示的驱动电路中在放电检测后及不进行放电监视时在电压施加电路中流通的电流的路径的图。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的实施方式所涉及的火焰传感器的驱动电路的主要部分的框图。该图中，与图4相同的符号表示与参照图4所说明的构成要件相同或同等的构成要件，从而省略其说明。

本实施方式的驱动电路100中，电压施加电路2以外的构成与图4所示的驱动电路200相同。即，放电检测电路3、单稳态多谐振荡器4、非稳态多谐振荡器5、R-S触发器电路6及输出电路7设为与图4所示的驱动电路200相同的构成。

以下，为了与图4所示的驱动电路200中的电压施加电路2加以区分，将本实施方式的驱动电路100中的电压施加电路2设为2A，将图4所示的现有的驱动电路200中的电压施加电路2设为2B。

本实施方式的驱动电路100中，电压施加电路2具备电阻R1～R8、以及三级管Q1、Q2。电阻R1(24kΩ)与R2(27kΩ)串联连接在DC370V的输入线L1与三级管Q1的集电极之间。

电阻R3(27kΩ)连接在三级管Q1的发射极与UV传感器1的阳极1a之间，电阻R4(510kΩ)、R5(510kΩ)、及R6(510kΩ)串联连接在DC370V的输入线L1与三级管Q1的基极之间。

电阻R7(270kΩ)连接在电阻R6同三级管Q1的基极的连接线L2与三级管Q2的集电极之间，三级管Q2的发射极与接地线GND连接。电阻R8(620Ω)连接在三级管Q2的基极与接地线GND之间。

该驱动电路100中，从非稳态多谐振荡器5的第1输出端子5-1输出的振荡输出(反复生成的脉冲信号)被提供给三级管Q2的基极同电阻R8的连接线L3。由此，接通/断开三级管Q2。该非稳态多谐振荡器5相当于本发明的所谓第1模式切换电路。

在三级管Q2被设为断开的情况下，通过三级管Q1的基极与发射极之间的PN连接，按照电阻R4、R5、R6、R3的路径向UV传感器1的阳极1a施加来自输入线L1的DC370V。

如果三级管Q2被设为接通，则电流按照电阻R4、R5、R7、三级管Q2的路径流通，电阻6同电阻R7的连接点的电压降低，该降低后的电压(DC55V)通过三级管Q1的基极与发射极之间的PN连接，施加给UV传感器1的阳极1a。

由此，在无火焰，UV传感器1不放电时，会按规定周期向UV传感器1的阳极1a交互地施加DC370V与DC55V(参照图5的(b))。即，电压施加电路2向UV传感器1施加电压的模式会按规定周期交互地切换成施加能够放电的第1电压(高电压(DC370V))的第1模式、和施加不能放电的第2电压(低电压(DC55V))的第2模式。

该情况下，将向UV传感器1的阳极1a施加DC370V的期间T1设为放电监视期间，将施加DC55V的期间T2设为放电监视停止期间(参照图5的(a))。该放电监视期间T1与放电监视停止期间T2的时长能够通过利用灵敏度调节，改变从非稳态多谐振荡器5输出的脉冲信号的占空比，来进行调节。

在交互地切换该放电监视期间T1与放电监视停止期间T2的放电监视中，如果在放电监视期间T1内在UV传感器1发生放电，则放电检测电路3检测出在该UV传感器1产生的放电(图6的(c)所示的t1、t2、t3、t4点)。

在由放电检测电路3检测到在UV传感器1发生放电时，单稳态多谐振荡器4生成单触发脉冲信号(图6的(d)所示的t1、t2、t3、t4点)。该单稳态多谐振荡器4生成的单触发信号被提供给R-S触发器电路6。另外，利用该单触发脉冲信号，对输出电路7通知检测到火焰。

R-S触发器电路6由来自单稳态多谐振荡器4的单触发信号而被设定，并使三级管Q2设为接通。由此，将向UV传感器1的阳极1a施加的电压从DC370V切换成DC55V(图6的(b)所示的t1、t2、t3、t4点)。该单稳态多谐振荡器4与R-S触发器电路6的组合相当于本发明的所谓第2模式切换电路。

如此一来，在放电监视期间T1内，如果检测到放电，则向UV传感器1的阳极1a的施加电压降低到DC55V，从而放电停止。随后，R-S触发器电路6根据来自非稳态多谐振荡器5的第2输出端子5-2的振荡输出、即接着传送来的脉冲信号而被复位。由此，开始下一放电监视。

另外，如果UV传感器1放电，则在三级管Q1的基极流通电流，而三级管Q1被接通，从而按照电阻R1、R2、R3的路径流通电流，来维持放电。

在图2中表示在放电监视中未发生放电时的向UV传感器1的阳极1a的电压的施加路径。在该情况下，因为三级管Q2被设为断开，因而通过三级管Q1的基极与发射极之间的PN连接，经由电阻R4、R5、R6、R3的路径向UV传感器1的阳极1a施加来自输入线L1的DC370V。另外，图2中，将三级管Q1的基极与发射极之间的PN连接作为二极管D1用虚线表示。该情况下，因为仅施加电压，不会流通电流，所以电压施加电路2A中不消耗电力。

在图3中表示在放电检测后及不进行放电监视时在电压施加电路2A中流通的电流的路径。该情况下，因为三级管Q2被设为接通，所以按照电阻R4、R5、R6、R7、三级管Q2的路径流通0.2mA的电流，进而在电阻R6与电阻R7的连接点产生DC55V的电压，该DC55V的电压通过三级管Q1的基极与发射极之间的PN连接，施加给UV传感器1的阳极1a。由此，在电压施加电路2A中，消耗了370V×0.2mA＝0.047W的电力。

即，本实施方式的驱动电路100中，通过将电压施加电路2A中的三级管Q1设为发射极跟随器电路，设为在放电检测后及不进行放电监视时，在电压施加电路2A只流通0.2mA，从而谋求节电化。

另外，该驱动电路100中，虽然在图1中未示出其电路构成，但在电压施加电路2A之外，设有在切断电源时迅速降低电压而防止触电的电路(防触电电路)，该防触电电路中流通0.164mA的电流。图4所示的现有的驱动电路200中，电阻R14、R15作为防触电电路发挥作用。

此处，对现有的驱动电路200中的电压施加电路2B与本实施方式的驱动电路100中的电压施加电路2A，包括用于防止触电的电流在内尝试比较它们的消耗电力。

在放电监视中未发生放电时，现有的驱动电路200中的电压施加电路2B中，消耗了370V×1.2mA＝0.44W的电力(参照图7)。相对于此，本实施方式的驱动电路100中的电压施加电路2A中，虽然在电压施加电路2A内未流通电流(参照图2)，但是在设为也包含用于防止触电的电流在内的情况下，消耗电力变成370V×0.164mA＝0.061W，下降到约1/7。

在放电检测后及不进行放电监视时，现有的驱动电路200中的电压施加电路2B中，消耗了370V×(4.1mA+2.5mA)＝2.44W的电力(参照图8)。相对于此，本实施方式的驱动电路100中的电压施加电路2A中，在设为也包含用于防止触电的电流在内的情况下，消耗电力变成370V×(0.2mA+0.164mA)＝0.135W(参照图3)，下降到约1/18。

如此一来，在本实施方式的驱动电路100中，与现有的驱动电路200相比，能减小消耗电力，抑制制品内部温度上升。由此，能够使光闸的驱动稳定地实施，还能够降低部件故障发生的风险。另外，因为消耗电力变小，所以能实现节能。

另外，图1所示的电压施加电路2A中，在DC370V的输入线L1与三级管Q1的集电极之间连接了2个电阻R1、R2，但是并非必须设为连接2个电阻，也可设为1个电阻等。关于连接线L2中的电阻R4、R5、R6也一样。另外，也可省略电阻R3等。

另外，也可将驱动光闸的电压从AC变成DC。例如，设为接收AC85V～AC121V的信号，而向光闸输出DC24V。由此，能独立于AC电压，对光闸供给规定的电力，而能够维持低消耗电力的状态。另外，通过设为DC24V，能够将光闸的消耗电力从3W降低到2W，而能够抑制制品内部温度上升。

实施方式的扩展

以上，虽然参照实施方式说明了本发明，但本发明并不受限于上述实施方式。本发明的构成和细节能够在本发明的技术思想的范围内做出本领域技术人员能理解的各种变更。

符号说明

1 UV传感器(火焰传感器)

1a 阳极

1b 阴极

2(2A) 电压施加电路

3 放电检测电路

4 单稳态多谐振荡器

5 非稳态多谐振荡器

6 R-S触发器电路

7 输出电路

Q1、Q2 三级管

R1～R8 电阻

L1 输入线

L2、L3 连接线

GND 接地线

100 驱动电路。

Claims (3)

1.一种火焰传感器的驱动电路，具备：

火焰传感器，其构成为接受伴随火焰的产生而产生的紫外线从而进行放电；

电压施加电路，其具备施加能够进行所述放电的第1电压的第1模式、和施加不能进行所述放电的第2电压的第2模式，作为向所述火焰传感器的阳极施加电压的模式；

第1模式切换电路，其构成为将所述电压施加电路中的向所述火焰传感器的阳极施加电压的模式交互地切换为所述第1模式和所述第2模式；

放电检测电路，其构成为检测在所述火焰传感器发生所述放电；以及

第2模式切换电路，其构成为在由所述放电检测电路检测到在所述火焰传感器发生所述放电的情况下，将所述电压施加电路中的向所述火焰传感器的阳极施加电压的模式从所述第1模式切换成所述第2模式，

所述火焰传感器的驱动电路的特征在于，

所述电压施加电路具备：

第1三级管，其以发射极作为所述阳极侧，将该第1三级管的集电极与发射极连接在所述第1电压的输入线与所述火焰传感器的阳极之间；以及

第2三级管，其以发射极作为接地线侧，将该第2三级管的集电极与发射极连接在所述第1电压的输入线同所述第1三级管的基极的连接线与接地线之间；

所述第1模式切换电路及所述第2模式切换电路通过将所述第2三级管设为接通，而将所述第1三级管的发射极的电势从所述第1电压切换成所述第2电压。

2.根据权利要求1所述的火焰传感器的驱动电路，其特征在于，

所述第1模式切换电路由反复生成脉冲信号的非稳态多谐振荡器构成；

所述第2模式切换电路是由下述构件构成：即

单稳态多谐振荡器，其在由所述放电检测电路检测到在所述火焰传感器发生所述放电时，生成单触发脉冲；以及

R-S触发器电路，其根据所述单稳态多谐振荡器所生成的单触发脉冲而被设定，根据所述非稳态多谐振荡器反复生成的脉冲信号而被复位。

3.根据权利要求1或2所述的火焰传感器的驱动电路，其特征在于，

第1电阻及第2电阻串联连接在所述第1电压的输入线与所述第1三级管的集电极之间；

第3电阻连接在所述第1三级管的发射极与所述火焰传感器的阳极之间；

第4电阻、第5电阻及第6电阻串联连接在所述第1电压的输入线与所述第1三级管的基极之间；

第7电阻连接在所述第6电阻同所述第1三级管的基极的连接线与所述第2三级管的集电极之间；

第8电阻连接在所述第2三级管的基极与发射极之间。

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