CN111829017B - 一种离子感应熄火保护装置及其控制方法 - Google Patents
一种离子感应熄火保护装置及其控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种燃烧器熄火保护装置,包括MCU主控制器、电源电路、点火电路、检火电路和电磁阀控制电路,其中电源电路、点火电路、检火电路和电磁阀控制电路均与MCU主控制器连接,其特征在于:在燃烧器点火阶段,MCU主控制器控制检火电路始终工作;在燃烧器燃烧阶段,MCU主控制器每隔一个检火周期控制检火电路工作,一旦检火电路检测到火焰,立即反馈给MCU主控制器,然后MCU主控制器立即使检火电路停止工作,直至一个检火周期结束,在下一个检火周期重复上述过程。与现有技术相比,本发明通过判断火焰信号的有无自适应控制检火驱动电路驱动信号的产生和停止,极大降低了检火驱动的耗电,延长了供电电池的使用时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种离子感应熄火保护装置及其控制方法。
背景技术
燃气灶的熄火保护装置,一般采用热电偶与电磁阀构成的回路,加热阶段利用热电偶的热电势产生的电流提供维持电磁阀吸合的能量,当火焰熄灭时,热电偶的热电势减小或消失,电磁阀没有电流供给而断开,这种方式的耗电相对较小,可用电池供电,技术相对成熟,但热电偶的电势反应较迟钝,成本较高。
还有一种离子感应熄火保护装置,是用离子感应针检测火焰,并用MCU主控制器驱动电磁阀吸合,这种方式检测火焰的感应速度快,电路稳定性更好,器件的制造工艺简单,可靠性高,成本更低,但由于感应针不像热电偶,自身不能产生电力,离子感应针检测火焰和电磁阀维持吸阀都需要消耗外部供电,耗电较大,电池使用时间不长是影响离子感应熄火保护装置广泛应用于燃气灶的关键原因。市场上有一种解决方案是提高电池容量,改用大容量电池,这种做法一方面导致成本增加,另一方面也不能保证用户在更换电池时依然会用大容量电池。因此,离子感应熄火保护装置虽然有部分厂家在应用,但始终没有在燃气灶上广泛普及。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题是针对上述现有技术提供一种能有效降低燃烧器燃烧过程中检火驱动所消耗电能的离子感应熄火保护装置。
本发明进一步要解决的技术问题是提供一种能有效降低燃烧器燃烧过程中检火驱动所消耗电能的离子感应熄火保护装置的控制方法。
本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为:一种燃烧器熄火保护装置,包括MCU主控制器、电源电路、点火电路、检火电路和电磁阀控制电路,其中电源电路、点火电路、检火电路和电磁阀控制电路均与MCU主控制器连接,其特征在于:在燃烧器点火阶段,MCU主控制器控制检火电路始终工作;在燃烧器燃烧阶段,MCU主控制器每隔一个检火周期控制检火电路工作,一旦检火电路检测到火焰,立即反馈给MCU主控制器,然后MCU主控制器立即使检火电路停止工作,直至一个检火周期结束,在下一个检火周期重复上述过程。
作为改进,所述检火电路包括检火驱动电路、自激振荡电路、用于检测火焰的离子感应针和检火比较电路,检火驱动电路的输入端与MCU主控制器连接,检火驱动电路的输出端与自激振荡电路的输入端连接,自激振荡电路的第一输出端与检火比较电路连接,离子感应针也与检火比较电路连接;所述点火电路包括点火开关、点火驱动电路、高压脉冲触发电路、高压包和点火针,其中点火开关与MCU主控制器连接,点火驱动电路的输入端与MCU主控制器连接,点火驱动电路的输出端与自激振荡电路的输入端连接,自激振荡电路的第二输出端与高压脉冲触发电路的输入端连接,高压脉冲触发电路的输出端与高压包连接,高压包与点火针连接;其中,点火针和离子感应针在实际应用过程中,可以为同一个部件,该部件既是火焰离子感应针,又是点火针;
在燃烧器点火阶段,点火开关接通后,MCU主控制器拉高点火驱动电路的驱动信号,在点火驱动电路的驱动信号驱动下,自激振荡电路持续产生震荡波,再经过高压脉冲触发电路变换为高压脉冲,通过高压包达到点火针所需的放电电压,在点火针和接地回路之间形成放电火花,从而点燃燃气;同时,在自激振荡电路产生震荡波的基础上,生成检火比较电路所需的脉冲电源,使检火比较电路始终检测离子感应针是否检测到火焰,并将反馈信号发送给MCU主控制器;
在燃烧器燃烧阶段,MCU主控制器每隔一个检火周期拉高检火驱动电路的驱动信号,使自激振荡电路持续产生震荡波,从而生成检火比较电路所需的脉冲电源,一旦检火比较电路通过离子感应针检测到有火焰离子信号时,立即反馈给MCU主控制器,然后MCU主控制器立即拉低检火驱动电路的驱动信号,停止自激振荡电路产生振荡,停止检火比较电路所需的脉冲电源的产生,直至一个检火周期结束,在下一个检火周期重复上述过程。
再改进,所述电磁阀控制电路包括电磁阀驱动电路和电磁阀;其中电磁阀驱动电路与MCU主控制器连接,电磁阀与电磁阀驱动电路连接,并由电磁阀驱动电路驱动其开启或闭合。
所述电源电路包括供电电池、电源开关和稳压电路,其中电源开关为场效应管,供电电池的正极与电源开关的漏极连接,电源开关的栅极与MCU主控制器的IO端口电连接,点火开关的一端接地,点火开关的另一端也与MCU主控制器电连接;电源开关的源极连接稳压电路后给MCU主控制器、点火电路和检火电路供电;在点火开关未按下前,电源开关不导通,供电电池无电量输出;点火开关按下后,点火开关驱动电源开关导通,供电电池开始供电,并通过稳压电路给MCU主控制器、点火电路和检火电路供电,MCU主控制器得电后,检测到点火开关闭合时,由MCU主控制器的IO端口通过电源开关的栅极控制电源开关导通,进入供电电池的自锁控制,此后,即使点火开关断开,依然由MCU主控制器的IO端口通过电源开关的栅极控制电源开关导通,维持供电电池供电,直到燃气灶不需要继续供电时,由MCU主控制器的IO端口控制电源开关断开,解除供电电池的自锁控制。
本发明解决上述进一步技术问题所采用的技术方案为:一种具有上述结构的燃烧器熄火保护装置的控制方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤一、MCU主控制器检测点火开关是否打开,如是,进入步骤二;如否,进入步骤十;
步骤二、MCU主控制器拉高点火驱动电路的驱动信号,然后进入步骤三;
步骤三、MCU主控制器判断燃烧器原来是否有火,如有,进入步骤四;如无,进入步骤七;
步骤四、第一计时器清零,重新启动第一计时器,进入步骤五;
步骤五、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出低电平,如是,进入步骤六;如否,判断燃烧器无火,并维持燃烧器的燃烧状态为0,返回步骤一;
步骤六、判断第一计时器计时时间是否达到第一预设时间,如是,判断燃烧器有火,并将燃烧器的燃烧状态置1;返回步骤一;如否,返回步骤五;
步骤七、第二计时器清零,重新启动第二计时器,进入步骤八;
步骤八、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出高电平,如是,进入步骤九;如否,判断燃烧器有火,并维持燃烧器的燃烧状态为1,返回步骤一;
步骤九、判断第二计时器计时时间是否达到第二预设时间,如是,判断燃烧器无火,并将燃烧器的燃烧状态置0;返回步骤一;如否,返回步骤八;
步骤十、燃烧器的燃烧状态是否为1,如是,进入步骤十一;如否,返回步骤一;
步骤十一、MCU主控制器拉高检火驱动电路的驱动信号,进入步骤十二;
步骤十二、检火计时器开始计时,进入步骤十三;
步骤十三、第二计时器清零,重新启动第二计时器,进入步骤十四,
步骤十四、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出高电平,如是,进入步骤十五;如否,判断燃烧器有火,并维持燃烧器的燃烧状态为1,同时MCU主控制器立即拉低检火驱动电路的驱动信号,然后进入步骤十六;
步骤十五、判断第二计时器计时时间是否达到第二预设时间,如是,判断燃烧器无火,并将燃烧器的燃烧状态置0,返回步骤一;如否,返回步骤十四;
步骤十六、判断检火计时器时间是否达到预设检火周期,如是,检火计时器清零,进入步骤十二,如否,返回步骤十六。
与现有技术相比,本发明的优点在于:通过判断火焰信号的有无自适应控制检火驱动电路驱动信号的产生和停止,极大降低了检火驱动的耗电,延长了供电电池的使用时间,有利于离子感应熄火保护装置的推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例中燃烧器熄火保护装置的功能模块连接框图。
图2为本发明实施例中燃烧器熄火保护装置的详细功能模块连接框图。
图3为本发明实施例中检火驱动时序控制流程图。
图4为本发明实施例中电源电路示例图。
图5为本发明实施例中电磁阀控制电路示例图。
图6为本发明实施例中点火驱动电路、检火比较电路、高压脉冲触发电路、自激振荡电路的电路连接图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示的燃烧器熄火保护装置,包括MCU主控制器、电源电路、点火电路、检火电路和电磁阀控制电路,其中电源电路、点火电路、检火电路和电磁阀控制电路均与MCU主控制器连接,在燃烧器点火阶段,MCU主控制器控制检火电路始终工作;在燃烧器燃烧阶段,MCU主控制器每隔一个检火周期控制检火电路工作,一旦检火电路检测到火焰,立即反馈给MCU主控制器,然后MCU主控制器立即使检火电路停止工作,直至一个检火周期结束,在下一个检火周期重复上述过程;通过判断火焰信号的有无,自适应控制检火电路的工作和停止工作,而不是用固定50%占空比控制检火电路的工作,降低了检火驱动的耗电。
本实施例中,所述检火电路采用常规电路,具体可包括检火驱动电路、自激振荡电路、用于检测火焰的离子感应针和检火比较电路,参见图2所示;检火驱动电路的输入端与MCU主控制器连接,检火驱动电路的输出端与自激振荡电路的输入端连接,自激振荡电路的第一输出端与检火比较电路连接,离子感应针也与检火比较电路连接;当灶具有多个燃烧器时,可以对应有多个检火驱动电路、离子感应针和检火比较电路;当检火驱动电路的输出端输出高电平时,表示燃烧器无火,当检火驱动电路的输出端输出低电平时,表示燃烧器有火;其中检火驱动电路、自激振荡电路、用于检测火焰的离子感应针和检火比较电路采用常规电路结构;点火电路包括点火开关、点火驱动电路、高压脉冲触发电路、高压包和点火针,其中点火开关与MCU主控制器连接,点火驱动电路的输入端与MCU主控制器连接,点火驱动电路的输出端与自激振荡电路的输入端连接,自激振荡电路的第二输出端与高压脉冲触发电路的输入端连接,高压脉冲触发电路的输出端与高压包连接,高压包与点火针连接;点火电路也为常规电路。
为了下面的描述更容易理解,采用图6的应用实例,MCU_SW为MCU的点火开关检测口,MCU_JH为MCU控制的检火驱动输出,MCU_DH为MCU控制的点火驱动输出,MCU_HYL为MCU检火信号检测输入端口;ERAC为检火脉冲电源;自激振荡电路由第三三极管Q3、第八二极管C8、第四二极管C4、变压器T1、第九电阻R9(点火期间)、第一三极管Q1(点火期间)、第十二电阻R12(检火期间)、第二二极管Q2(检火期间)组成,具体连接方式参见附图6所示;高压脉冲触发电路由第一二极管Z1、第十六电阻R16、第三二极管D3、第四电阻R4、第二电容C2、第四二极管D4、第一二极管D1、高压包HV2组成;DHZ为点火针和检火感应针;点火驱动电路由第二电阻R2、第二二极管D2、第三电阻R3、第一电阻R1、第一三极管Q1组成,具体连接方式参见附图6所示;检火驱动电路由第十五电阻R15、第十七电阻R17、第二二极管Q2组成;检火比较电路由第八电阻R8、第一电容C1、第五电阻R5、第十一电阻R11、第五二极管D5、第十电阻R10、第五电容C5、第十四电阻R14、第六电容C6、运算放大器IC1A、第十三电阻R13、第七电容C7组成,具体连接方式参见附图6所示。
燃烧器点火过程中,MCU主控制器会拉高点火驱动电路的电压,此时自激振荡电路会在点火驱动电路的驱动下产生较大的震荡信号,该震荡信号除了提供后级点火高压的产生,还同时给检火比较电路提供检火脉冲电源;而燃烧器燃烧或后续检火过程中,点火驱动电路输出低电平,因此点火驱动电路不会驱动自激振荡电路产生震荡信号,此时需要检火驱动电路驱动自激振荡电路产生震荡信号,且该震荡信号给检火比较电路提供检火脉冲电源。检火控制原理如下:自激振荡电路提供检火比较电路的脉冲电源,施加到检火比较电路两端,无火焰时,检火比较电路输出高电平到MCU主控制器的检测端口,有火焰时,由于离子电流的单向导电性,检火比较电路的电位差发生翻转变化,检火比较电路输出低电平到MCU主控制器的检测端口;
因此,在燃烧器点火阶段,点火开关接通后,MCU主控制器拉高点火驱动电路的驱动信号,在点火驱动电路的驱动信号驱动下,自激振荡电路持续产生震荡波,再经过高压脉冲触发电路变换为高压脉冲,通过高压包达到点火针所需的放电电压,在点火针和接地回路之间形成放电火花,从而点燃燃气;同时,在自激振荡电路产生震荡波的基础上,生成检火比较电路所需的脉冲电源,使检火比较电路始终检测离子感应针是否检测到火焰,并将反馈信号发送给MCU主控制器;
在燃烧器燃烧阶段,由于没有点火驱动,需要通过检火驱动电路产生的驱动信号,使自激振荡电路持续产生震荡波,检火驱动电路产生的驱动信号使自激振荡电路持续产生震荡波较小,而点火时间只有几秒钟,点火后的燃烧烹饪时间很长,所以,燃烧过程中,驱动检火驱动电路产生驱动信号,使自激振荡电路持续产生震荡波是离子感应熄保装置的主要耗电之一,为了省电,现有技术上中较常使用的技术方案是:在燃烧阶段采用50%固定占空比产生检火驱动信号,这样做可以节省检火过程中的50%的耗电;但是,本发明实施例中,MCU主控制器每隔一个检火周期拉高检火驱动电路的驱动信号,使自激振荡电路持续产生震荡波,从而生成检火比较电路所需的脉冲电源,一旦检火比较电路通过离子感应针检测到有火焰离子信号时,立即反馈给MCU主控制器,然后MCU主控制器立即拉低检火驱动电路的驱动信号,停止自激振荡电路产生振荡,停止检火比较电路所需的脉冲电源的产生,直至一个检火周期结束,在下一个检火周期重复上述过程。燃烧器有火时,在拉高检火驱动电路的驱动信号后,离子感应针能能够很快检测到火焰,一般100ms左右可检测到火焰,此时检火比较电路能马上将检测信号反馈给MCU主控制器,因此,如果以2S为一个检火周期,相对于现有技术中的常规检火方式(采用50%固定占空比产生检火驱动信号),能大大降低了检火过程的耗电。另外,为了提高检火的可靠性,一旦在一个检火周期内检测到无火焰,则保持检火驱动电路的驱动信号为高电平,为自激振荡电路和的检火比较电路持续产生驱动信号,直到连续几秒一直检测不到火焰信号则判断为火焰熄灭。连续一段时间检测火焰信号是否消失的目的,是为了防止由于火焰不稳定导致感应针检测部位偶然没有火焰离子电流的情况,也可以防止其他意外因素的干扰。
在上述基础上,检火驱动时序控制流程包括如下步骤,参见图3所示:
步骤一、MCU主控制器检测点火开关是否打开,如是,进入步骤二;如否,进入步骤十;
步骤二、MCU主控制器拉高点火驱动电路的驱动信号,然后进入步骤三;
步骤三、MCU主控制器判断燃烧器原来是否有火,如有,进入步骤四;如无,进入步骤七;
步骤四、第一计时器清零,重新启动第一计时器,进入步骤五;
步骤五、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出低电平,如是,进入步骤六;如否,判断燃烧器无火,并维持燃烧器的燃烧状态为0,返回步骤一;
步骤六、判断第一计时器计时时间是否达到第一预设时间,如是,判断燃烧器有火,并将燃烧器的燃烧状态置1;返回步骤一;如否,返回步骤五;
步骤七、第二计时器清零,重新启动第二计时器,进入步骤八;
步骤八、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出高电平,如是,进入步骤九;如否,判断燃烧器有火,并维持燃烧器的燃烧状态为1,返回步骤一;
步骤九、判断第二计时器计时时间是否达到第二预设时间,如是,判断燃烧器无火,并将燃烧器的燃烧状态置0;返回步骤一;如否,返回步骤八;
步骤十、燃烧器的燃烧状态是否为1,如是,进入步骤十一;如否,返回步骤一;
步骤十一、MCU主控制器拉高检火驱动电路的驱动信号,进入步骤十二;
步骤十二、检火计时器开始计时,进入步骤十三;
步骤十三、第二计时器清零,重新启动第二计时器,进入步骤十四,
步骤十四、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出高电平,如是,进入步骤十五;如否,判断燃烧器有火,并维持燃烧器的燃烧状态为1,同时MCU主控制器立即拉低检火驱动电路的驱动信号,然后进入步骤十六;
步骤十五、判断第二计时器计时时间是否达到第二预设时间,如是,判断燃烧器无火,并将燃烧器的燃烧状态置0,返回步骤一;如否,返回步骤十四;
步骤十六、判断检火计时器时间是否达到预设检火周期,如是,检火计时器清零,进入步骤十二,如否,返回步骤十六。
所述电源电路包括供电电池、电源开关和稳压电路,其中电源开关为场效应管,供电电池的正极与电源开关的漏极连接,电源开关的栅极与MCU主控制器的IO端口电连接,点火开关的一端接地,点火开关的另一端也与MCU主控制器电连接;电源开关的源极连接稳压电路后给MCU主控制器、点火电路和检火电路供电;在点火开关未按下前,电源开关不导通,供电电池无电量输出;点火开关按下后,点火开关驱动电源开关导通,供电电池开始供电,并通过稳压电路给MCU主控制器、点火电路和检火电路供电,MCU主控制器得电后,检测到点火开关闭合时,由MCU主控制器的IO端口通过电源开关的栅极控制电源开关导通,进入供电电池的自锁控制,此后,即使点火开关断开,依然由MCU主控制器的IO端口通过电源开关的栅极控制电源开关导通,维持供电电池供电,直到燃气灶不需要继续供电时,由MCU主控制器的IO端口控制电源开关断开,解除供电电池的自锁控制。
本实施例的电源电路可以有多种实现方式,图4为具体的一种方案。Vbat为供电电池的正极,V1为电源开关接通后的电压,V2为经过升压电路升压后的供电电压;其中点火开关SW1的一端接地,点火开关SW1的另一端与第二二极管D2、第四二极管D4的负极连接,第二二极管D2的正极连接第七电阻R7的第一端,第七电阻R7的第二端与MCU主控制器的第一I0口MCU_SW连接,第七电阻R7的第二端还与第六电阻R6的第一端连接,第六电阻R6的第二端与V2连接;第四二极管D4的正极与第三电阻R3的第一端连接,第三电阻R3第二端与第一电阻R1的第一端连接,第一电阻R1的第二端与三极管Q1的集电极连接,三极管Q1的发射极接地,三极管Q1的基极连接第二电阻R2的第一端,第五电阻R5连接在三极管Q1的基极与发射极之间;第二电阻R2的第二端与MCU主控制器的第二I0口MCU_DY连接;第四电阻R4的第一端与第一电阻R1的第一端连接,第四电阻R4的第二端与供电电池的正极连接;供电电池的正极与电源开关Q2的漏极连接;电源开关Q2的栅极与第一电阻R1的第一端连接;电源开关Q2的源极连接第一电感L1的一端,第一电感L1的另一端与升压器IC1的LX端连接,升压器IC1的输出端即为V2;在点火开关SW1未按下前,电池并不给系统供电,点火开关SW1按下后,首先是通过点火开关SW1驱动电源开关Q2导通,给系统电路供电,MCU主控制器得电后,在第一IO口MCU_SW检测到点火开关闭合时,由MCU主控制器的第二IO口MCU_DY通过三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5组成的电路控制电源开关Q2的导通,进入电源自锁控制,此后,即使点火开关SW1断开,依然可以通过MCU主控制器控制电源开关Q2的导通,维持系统电路供电,直到燃气灶不需要继续供电时,MCU主控制器控制电源开关Q2断开,解除电源的自锁控制。电源开关Q2断开后,电池给系统供电的通道断开,系统消耗的电流为零,使得燃气灶在不工作状态下达到最大的省电。这种电源自锁控制的方式相比常规做法更有优势。常规的做法有两种,一种是在灶具的旋塞阀上增加一个维持电源接通的机械开关,旋塞阀不在零位时,此开关一直接通,这种方式缺点之一是,只要旋塞阀不在零位,熄火后一直有耗电,缺点之二是,通用性不好,增加了机械装置的复杂度;还有一种方式是,在不工作时将MCU切换到低耗电模式(如STOP模式),这样做,一方面,即便燃气灶不工作也会有微弱的耗电,另一方面,由于没有断电重启机制,系统的可靠性也弱一些。
本实施例中,所述电磁阀控制电路包括电磁阀驱动电路和电磁阀,其中电磁阀驱动电路与MCU主控制器连接,电磁阀与电磁阀驱动电路连接,并由电磁阀驱动电路驱动其开启或闭合,图5是电磁阀控制电路的一种具体实例,SV1为电磁阀,D1为续流二极管,LSV为MCU主控制器输出PWM信号的端口,电容C1隔直流通交流,正常情况下,MCU主控制器输出PWM波,通过电容C1耦合,加载到电磁阀SV1上维持阀体的吸合;当MCU主控制器有故障时,输出持续的高电平或者低电平,电流耦合不到电磁阀SV1,电磁阀SV1由于没有电流而断开,实现故障保护。电阻R1为限流电阻,限制电磁阀SV1两端的电流不超过阀体线圈允许的最大值。本实施例采用的是点火过程和加热过程来区分手推阶段与维持吸阀阶段,燃烧器在点火过程中,MCU主控制器输出高占空比的PWM信号,燃烧器在燃烧过程中,MCU主控制器输出低占空比的PWM信号,以维持电磁阀吸合即可;这里高占空比的PWM信号的具体占空比可以采用60%~80%,低占空比的PWM信号可以采用20%~30%。
本发明通过判断火焰信号的有无自适应控制检火脉冲的产生和停止,而不是用固定50%占空比的检火脉冲信号检火,降低了检火驱动的耗电;电磁阀采用可调占空比的PWM驱动,而不是固定占空比的PWM驱动,即确保可靠吸阀,又使燃烧过程中的耗电降到最低;将电源自锁控制技术应用于离子感应熄火保护装置,实现了不采用机械断电方式也能保证待机状态耗电为零。
Claims (5)
1.一种燃烧器熄火保护装置,包括MCU主控制器、电源电路、点火电路、检火电路和电磁阀控制电路,其中电源电路、点火电路、检火电路和电磁阀控制电路均与MCU主控制器连接,其特征在于:在燃烧器点火阶段,MCU主控制器控制检火电路始终工作;在燃烧器燃烧阶段,MCU主控制器每隔一个检火周期控制检火电路工作,一旦检火电路检测到火焰,立即反馈给MCU主控制器,然后MCU主控制器立即使检火电路停止工作,直至一个检火周期结束,在下一个检火周期重复上述过程;所述电源电路包括供电电池、电源开关和稳压电路,其中电源开关为场效应管,供电电池的正极与电源开关的漏极连接,电源开关的栅极与MCU主控制器的IO端口电连接,点火开关的一端接地,点火开关的另一端也与MCU主控制器电连接;电源开关的源极连接稳压电路后给MCU主控制器、点火电路和检火电路供电;在点火开关未按下前,电源开关不导通,供电电池无电量输出;点火开关按下后,点火开关驱动电源开关导通,供电电池开始供电,并通过稳压电路给MCU主控制器、点火电路和检火电路供电,MCU主控制器得电后,检测到点火开关闭合时,由MCU主控制器的IO端口通过电源开关的栅极控制电源开关导通,进入供电电池的自锁控制,此后,即使点火开关断开,依然由MCU主控制器的IO端口通过电源开关的栅极控制电源开关导通,维持供电电池供电,直到燃气灶不需要继续供电时,由MCU主控制器的IO端口控制电源开关断开,解除供电电池的自锁控制;所述电磁阀控制电路包括电磁阀(SV1)、续流二极管(D1)、电容(C1)和限流电阻(R1),MCU主控制器输出的PWM信号端连接电容(C1)的正极,电容(C1)的负极连接限流电阻(R1)的第一端,限流电阻(R1)的第二端连接续流二极管(D1)的负极,续流二极管(D1)的正极接地,电磁阀(SV1)的两端分别与续流二极管(D1)的正负极连接;正常情况下,MCU主控制器输出PWM波,通过电容(C1) 耦合,加载到电磁阀(SV1)上维持阀体的吸合;当MCU主控制器有故障时,输出持续的高电平或者低电平,电流耦合不到电磁阀(SV1),电磁阀(SV1)由于没有电流而断开,实现故障保护;限流电阻(R1)用于限制电磁阀(SV1)两端的电流不超过阀体线圈允许的最大值;燃烧器在点火过程中,MCU主控制器输出占空比为60%~80%的PWM信号,燃烧器在燃烧过程中,MCU主控制器输出占空比为20%~30%的PWM信号,以维持电磁阀吸合。
2.根据权利要求1所述的燃烧器熄火保护装置,其特征在于:所述检火电路包括检火驱动电路、自激振荡电路、用于检测火焰的离子感应针和检火比较电路,检火驱动电路的输入端与MCU主控制器连接,检火驱动电路的输出端与自激振荡电路的输入端连接,自激振荡电路的第一输出端与检火比较电路连接,离子感应针也与检火比较电路连接;所述点火电路包括点火开关、点火驱动电路、高压脉冲触发电路、高压包和点火针,其中点火开关与MCU主控制器连接,点火驱动电路的输入端与MCU主控制器连接,点火驱动电路的输出端与自激振荡电路的输入端连接,自激振荡电路的第二输出端与高压脉冲触发电路的输入端连接,高压脉冲触发电路的输出端与高压包连接,高压包与点火针连接;
在燃烧器点火阶段,点火开关接通后,MCU主控制器拉高点火驱动电路的驱动信号,在点火驱动电路的驱动信号驱动下,自激振荡电路持续产生震荡波,再经过高压脉冲触发电路变换为高压脉冲,通过高压包达到点火针所需的放电电压,在点火针和接地回路之间形成放电火花,从而点燃燃气;同时,在自激振荡电路产生震荡波的基础上,生成检火比较电路所需的脉冲电源,使检火比较电路始终检测离子感应针是否检测到火焰,并将反馈信号发送给MCU主控制器;
在燃烧器燃烧阶段,MCU主控制器每隔一个检火周期拉高检火驱动电路的驱动信号,使自激振荡电路持续产生震荡波,从而生成检火比较电路所需的脉冲电源,一旦检火比较电路通过离子感应针检测到有火焰离子信号时,立即反馈给MCU主控制器,然后MCU主控制器立即拉低检火驱动电路的驱动信号,停止自激振荡电路产生振荡,停止检火比较电路所需的脉冲电源的产生,直至一个检火周期结束,在下一个检火周期重复上述过程。
3.根据权利要求1所述的燃烧器熄火保护装置,其特征在于:所述电磁阀控制电路包括电磁阀驱动电路和电磁阀;其中电磁阀驱动电路与MCU主控制器连接,电磁阀与电磁阀驱动电路连接,并由电磁阀驱动电路驱动其开启或闭合。
4.一种如权利要求1所述燃烧器熄火保护装置的控制方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤一、MCU主控制器检测点火开关是否打开,如是,进入步骤二;如否,进入步骤十;
步骤二、MCU主控制器拉高点火驱动电路的驱动信号,然后进入步骤三;
步骤三、MCU主控制器判断燃烧器原来是否有火,如有,进入步骤四;如无,进入步骤七;
步骤四、第一计时器清零,重新启动第一计时器,进入步骤五;
步骤五、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出低电平,如是,进入步骤六;如否,判断燃烧器无火,并维持燃烧器的燃烧状态为0,返回步骤一;
步骤六、判断第一计时器计时时间是否达到第一预设时间,如是,判断燃烧器有火,并将燃烧器的燃烧状态置1;返回步骤一;如否,返回步骤五;
步骤七、第二计时器清零,重新启动第二计时器,进入步骤八;
步骤八、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出高电平,如是,进入步骤九;如否,判断燃烧器有火,并维持燃烧器的燃烧状态为1,返回步骤一;
步骤九、判断第二计时器计时时间是否达到第二预设时间,如是,判断燃烧器无火,并将燃烧器的燃烧状态置0;返回步骤一;如否,返回步骤八;
步骤十、燃烧器的燃烧状态是否为1,如是,进入步骤十一;如否,返回步骤一;
步骤十一、MCU主控制器拉高检火驱动电路的驱动信号,进入步骤十二;
步骤十二、检火计时器开始计时,进入步骤十三;
步骤十三、第二计时器清零,重新启动第二计时器,进入步骤十四,
步骤十四、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出高电平,如是,进入步骤十五;如否,判断燃烧器有火,并维持燃烧器的燃烧状态为1,同时MCU主控制器立即关的漏极连接,电源开关的栅极与MCU主控制器的IO端口电连接,点火开关的一端接地,点火开关的另一端也与MCU主控制器电连接;电源开关的源极连接稳压电路后给MCU主控制器、点火电路和检火电路供电;在点火开关未按下前,电源开关不导通,供电电池无电量输出;点火开关按下后,点火开关驱动电源开关导通,供电电池开始供电,并通过稳压电路给MCU主控制器、点火电路和检火电路供电,MCU主控制器得电后,检测到点火开关闭合时,由MCU主控制器的IO端口通过电源开关的栅极控制电源开关导通,进入供电电池的自锁控制,此后,即使点火开关断开,依然由MCU主控制器的IO端口通过电源开关的栅极控制电源开关导通,维持供电电池供电,直到燃气灶不需要继续供电时,由MCU主控制器的IO端口控制电源开关断开,解除供电电池的自锁控制。
5.一种如权利要求1所述燃烧器熄火保护装置的控制方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤一、MCU主控制器检测点火开关是否打开,如是,进入步骤二;如否,进入步骤十;
步骤二、MCU主控制器拉高点火驱动电路的驱动信号,然后进入步骤三;
步骤三、MCU主控制器判断燃烧器原来是否有火,如有,进入步骤四;如无,进入步骤七;
步骤四、第一计时器清零,重新启动第一计时器,进入步骤五;
步骤五、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出低电平,如是,进入步骤六;如否,判断燃烧器无火,并维持燃烧器的燃烧状态为0,返回步骤一;
步骤六、判断第一计时器计时时间是否达到第一预设时间,如是,判断燃烧器有火,并将燃烧器的燃烧状态置1;返回步骤一;如否,返回步骤五;
步骤七、第二计时器清零,重新启动第二计时器,进入步骤八;
步骤八、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出高电平,如是,进入步骤九;如否,判断燃烧器有火,并维持燃烧器的燃烧状态为1,返回步骤一;
步骤九、判断第二计时器计时时间是否达到第二预设时间,如是,判断燃烧器无火,并将燃烧器的燃烧状态置0;返回步骤一;如否,返回步骤八;
步骤十、燃烧器的燃烧状态是否为1,如是,进入步骤十一;如否,返回步骤一;
步骤十一、MCU主控制器拉高检火驱动电路的驱动信号,进入步骤十二;
步骤十二、检火计时器开始计时,进入步骤十三;
步骤十三、第二计时器清零,重新启动第二计时器,进入步骤十四,
步骤十四、MCU主控制器检测检火比较电路是否输出高电平,如是,进入步骤十五;如否,判断燃烧器有火,并维持燃烧器的燃烧状态为1,同时MCU主控制器立即拉低检火驱动电路的驱动信号,然后进入步骤十六;
步骤十五、判断第二计时器计时时间是否达到第二预设时间,如是,判断燃烧器无火,并将燃烧器的燃烧状态置0,返回步骤一;如否,返回步骤十四;
步骤十六、判断检火计时器时间是否达到预设检火周期,如是,检火计时器清零,进入步骤十二,如否,返回步骤十六。
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Denomination of invention: An ion induction flameout protection device and its control method Granted publication date: 20220208 Pledgee: Bank of China Limited Ningbo Hangzhou Bay New Area sub branch Pledgor: NINGBO FOTILE KITCHEN WARE Co.,Ltd. Registration number: Y2024980024221 |
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