CN1125310A - 火焰离子检测点火控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种火焰离子检测点火控制装置，该装置包括火焰离子检测电路、脉冲高压发生电路、脉冲高压变压器、点火针、燃烧器以及火焰信号取样用的火焰离子探针。其中脉冲高压变压器线圈同火焰离子检测电路火焰信号输入回路相连接，点火针同时作为火焰信号取样端或兼作火焰离子探针，火焰离子检测电路输出端还同报警电路或电磁阀相联接。该点火控制装置具有火焰信号抗干扰性能好，使用安装方便，安全性能好的特点，特别适合作为一种燃气点火装置。
Description
本发明属于燃气点火技术领域，特别是一种用于燃气点火的火焰离子检测点火控制装置。
现有的用于燃气点火的控制器，如专利号为91101566.3的“熄火自动复燃点火器”。其点火控制是由火焰离子探针对火焰信号进行检测来实现的。当火焰点燃时，火焰电离形成的火焰电阻使检测回路电阻及电压发生变化，经信号放大后，点火器控制脉冲高压发生电路停止工作。当火焰意外熄灭时，点火器能使脉冲高压发生电路重新工作来实现再点火操作。又如专利号92202543.6公开的“燃气自动点火器”，其火焰信号取自脉冲高压电路储能电容端，放电针兼作火焰离子探针，靠火焰燃烧时自身形成的微电势来实现熄火自动再点火控制。上述两种点火控制器，由于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火焰离子探针使用但取样信号微弱，抗干扰性差，并且在点火针受潮、漏电，或短路时构成信号通道，会引起误动作或使装置失灵。同时上述两种点火控制器仅有再点火功能，当火焰短时间不能点燃时可能会引起爆燃，安全性较差。
本发明的目的是提供一种火焰信号取样直接，信号分辨率高，抗干扰性好，点火针作为火焰信号取样端或兼作火焰离子探针，并且点火和火焰检测两种功能相互支持，安全性好的火焰离子检测点火控制装置。
本发明是这样实现的：本发明包括火焰离子检测电路、脉冲高压发生电路、脉冲高压变压器、点火针、燃烧器以及火焰信号取样用的火焰离子探针组成，脉冲高压变压器同脉冲高压发生电路输出端相连接，点火针安装在燃烧器旁并接触火焰，点火针同脉冲高压变压器高压输出线圈相联接，脉冲高压变压器线圈同火焰离子检测电路火焰信号输入回路相联接，点火针同时作为火焰信号取样端或兼作火焰离子探针，火焰离子检测电路输出端同报警电路或电磁阀相联接，电磁阀安装在燃气通道上。当信号从点火针或火焰离子探针经火焰离子检测电路火焰信号输入回路直接送入时，经信号识别、放大至火焰离子检测电路输出端，当发生点火针或火焰离子探针短路，火焰意外熄灭时，控制电磁阀动作或进行报警来达到安全保护的目的。
根据需要本发明的脉冲高压发生电路可设置成点火延时方式或通过火焰离子检测电路控制的熄火再点火、火焰燃烧后即停止点火等各种方式。
本发明的信号识别、放大、控制电路可以由集成电路、场效应管、晶体管或单片计算机等所构成的电路组成，也可以将部分电路集成制造在一块芯片上。
本发明可用点火针兼用作火焰离子探针，也可设置成具有火焰信号取样功能的点火针及火焰离子探针的双重火焰检测装置。
由于在脉冲高压放电时，脉冲高压会对火焰信号产生干扰，本发明火焰离子检测电路火焰信号取样可采用同高压放电相异步的取样法即在脉冲高压放电停止时或脉冲高压放电间隙进行取样。采用脉冲点火延时方式的可以在脉冲点火延时完成后再对火焰信号进行取样比较，也可以通过控制脉冲高压发生电路的工作状况，进行间隔性高压放电，在放电间隔进行火焰信号取样，还可以通过检测脉冲高压发生电路的工作状况，当脉冲高压发生电路对储能电容进行充电时，进行火焰信号取样。
为了提高火焰信号的强度及抗干扰性能，同时为便于识别火焰信号，利用火焰的单向导电特性，本发明在火焰检测电路火焰信号输入回路还可同交流输出变压器输出线圈相串连，交流输出变压器初级线圈同交流振荡发生电路或交流信号相联接。当控制装置以交流电源整流后作为工作电源的或控制装置具有交流形成电路的可直接将交流信号引入交流输出变压器初级线圈。
为了减少元件，简化电路，本发明的交流输出变压器可以以脉冲高压变压器或脉冲高压发生电路中的振荡变压器为交流输出变压器，交流输出变压器线圈也可以与脉冲高压变压器或振荡变压器耦合或兼用。
当交流输出变压器与脉冲高压变压器或振荡变压器线圈相耦合时，可以制造成一体，成为多线圈绕组变压器或带抽头变压器。
控制器在欠压工作时或脉冲高压发生电路故障时，点火频率会发生变化，本发明火焰离子检测电路还包括点火频率识别电路。当点火频率不正常时进行报警或控制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的工作状况，配合火焰离子检测电路火焰信号在放电间隙时进行取样。
点火频率识别电路频率信号取样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，点火频率信号取样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。
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等的导通及关断来确定。
点火针的放电间隙一般在3—6毫米之间，如果点火针放电间隙太小时会使高压放电火花微弱，点火针放电间隙太大时又会使空气间隙太大而使高压不能击穿，使点火针不能产生放电火花，为了检知这种变化，本发明火焰离子检测电路还包括点火电压识别电路。
点火电压识别电路的信号可取自脉冲高压发生电路、火焰离子检测电路输入回路或交流输出变压器等反映脉冲高压变化的电路端。
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，当点火针短路、放电间隙太小、点火针放电间隙过大、脉冲高压发生电路故障、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，并经报警电路进行报警或控制电磁阀使其不打开或关闭。
本发明的报警电路可以是以音响报警的报警电路，也可以是语言报警的语音报警电路。
根据使用需要，同时为了使直接向主燃烧器点火的燃具点火更加可靠，本发明的火焰离子检测电路及脉冲高压发生电路、脉冲高压变压器、点火针等可以分别或同时设置一组成或几组。
本发明具有以下特点：
1、由于点火针作为火焰信号取样端或兼作火焰离子探针，并且具有短路检知等功能，安装成本降低，可靠性提高。
2、本发明在火焰离子检测电路火焰信号输入回路串连交流输出变压器后，使火焰信号强度增加，抗干扰性提高。
3、本发明火焰信号取样在脉高压放电停止时或脉冲高压放电间隙进行，避免了由于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，进一步提高了装置的可靠性。
5、本发明由于火焰离子检测电路输出端同报警电路或电磁阀相联接，在点火失败或点火异常、点火针短路时进行语音报警或关闭电磁阀，安全性能高。
6、本发明如果采用语音报警，可同时报出故障原因，使本发明具有智能功能。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的电原理图。
参见图1、图2：
脉冲高压变压器(T2)同脉冲高压发生电路(1)输出端(B1、B2)相联接。
点火针(HV)、脉冲高压变压器(T2)高压输出线圈、交流输出变压器(T3)输出线圈，在火焰离子检测电路(2)火焰信号输入回路中顺序相联，点火针(HV)同时兼作火焰离子探针(S)。
点火针(HV)安装在燃烧器(F)旁，并在燃烧器(F)燃烧时接触火焰，燃烧器(F)接机壳。电磁阀(LD)安装在燃气通道上。
如果为了使点火针(HV)兼作火焰离子探针(S)而把火焰离子检测电路(2)直接并联接在点火针(HV)端，将会引起高压放电回路短路。本实施例用脉冲高压变压器(T2)高压输出线圈串连于火焰离子检测电路(2)火焰信号输入回路，脉冲高压变压器(T2)高压输出线圈可作为火焰离子检测电路(2)火焰信号输入回路的限流电感，同时也避免了高压放电短路。
本实施例的火焰离子检测电路(2)包括点火频率识别电路(3)。点火频率信号取样是以脉冲高压发生电路储能电容(C1)端(A)作为频率信号取样端。
本实施例的火焰离子检测电路(2)还包括点火电压识别电路(5)。点火电压识别电路(5)以脉冲高压发生电路(1)输出端(B1、B2)作为电压信号取样端。
脉冲高压发生电路(1)由电阻(R0)、晶体管(V1)组成控制电路部分，由单片计算机(CPU)的脉冲输出端(M)、电阻(R2)、晶体管(V2)、振荡变压器(T1)组成振荡电路部分。自二极管(D1、D5)、双向击穿二极管(D2)、可控硅(SCR)、电阻(R1)及电容(C1、C2)组成脉冲高压触发电路部分。
本实施例的单片计算机(CPU)为一内含可编程序控制器、脉冲发生器、时钟信号、电压驱动器、电流驱动器等控制单元的集成电路，并且语音发生信号亦存储在该芯片上。
火焰离子检测电路(2)由集电电路(IC1)及电阻(R3、R5、R7、R8、R11)、电容(C4、C5)、二极管(D3)及单片计算机(CPU)组成火焰信号比较控制电路部分。由集成电路(IC0)、电阻(R4、R5、R6、R9、R10、)，电容(C3、C6)、二极管(D4、D6)及单片计算机(CPU)组成点火针(HV)短路检测电路部分。二极管(D3、D4、D6)或电容(C3、C4)形成高压放电通道，同时二极管(D3、D4、D6)兼作集成电路(IC0、IC1)的输入电压箝位保护元件。
点火频率识别电路(3)由电阻(Rf)及CPU组成。
点火电压识别电路(5)由集成电路(IC2)、电阻(R17、R18、R19)、二极管(D7、D8)电容(C7、CS)组成整流输入电路部分。由集成电路(IC3、IC4)、电阻(R12、R13、R14、R15、R16)组成双限比较电路部分。
单片计算机(CPU)输出端(OUT2、OUT3)通过电阻(R21、R22)分别同电磁阀(LD)驱动控制端相联接并组成双晶体管(V3、V4)串连控制的与门控制电路形式。
报警电路(4)由单片计算机(CPU)及输出端(OUT1)、电阻(R20)、晶体管(V3)及报警喇叭(B)组成。
交流输出变压器(T3)输出线圈同振荡变压器(T1)耦合，并以CPU输出端(M)的脉冲信号为交流信号。
本实施例的点火方式可以是点火延时方式，在点火延时时间内CPU输出端(OUT0)维持低电位输出，晶体管(V1)截止，点火频率由储能电容(C1)及电容(C2)充放电时间决定。
本实施例的点火方式也可以是频率控制点火方式，由CPU输出端(OUT0)交替输出高电位及低电位，使晶体管(V1)交替导通。当晶体管(V1)导通时，可控硅(SCR)触发端低电位，可控硅(SCR)将不能导通，放电停止。当晶体管(V1)截止时，点火频率仍由电容(C1、C2)充放电时间决定，断续放电间隔由CPU输出端(OUT0)的高电位输出时间决定。
本实施例的点火方式还可以是直接控制频率点火方式，即取消电容(C2)，由晶体管(V1)来直接控制可控硅(SCR)的通断。
使用时，开关(K)闭合，单片计算机(CPU)的输出端(M)输出脉冲信号，在振荡变压器(T1)和交流输出变压器(T3)输出线圈上分别输出经初升压后的交流信号，经二极管(D1)整流后向储能电容(C1)充电。
如果本实施例采用延时点火方式，此时CPU输出端(OUT0)低电位，晶体管(V1)截止，电容(C2)被充电，当电容(C2)上的电压大于双向击穿二极管(D2)击穿电压时，可控硅(SCR))触发导通，电容(C1)向脉冲高压变压器(T2)初级线圈放电，在脉冲高压变压器(T2)高压输出线圈端形成高压，点火针(HV)向燃烧器(F)放电。
如果本实施例采用频率控制点火方式，点火针(HV)将向燃烧器(F)进行断续性脉冲放电。
在第一次点火的瞬间，点火电压识别电路(5)从脉冲高压变压器(T2)初级线圈端(B1、B2)进行电压取样，经由集成电路(IC2)等组成的整流电路整流，送至由集成电路(IC3、IC4)等组成的双限比较电路，当放电针(HV)短路、放电间隙异常以及放电电压过低、放电电路故障时，双限比较电路输出端(IN0)、CPU输入端(IN0)低电位，报警电路(4)工作，CPU输出端(OUT1)通过电阻(R20)、晶体管(V3)及喇叭(B)发出类似“点火异常，请注意”的语音报警信号。
在火焰未被点燃前，点火频率识别电路(3)对脉冲高压发生电路(1)的储能电容(C1)端(A)进行取样，在(A)点，随着脉冲放电的进行，电容(C1)不断被充电、放电，(A)点电压按点火频率交替变化，通过电阻(Rf)至(CPU)输入端(IN1)，CPU对点火频率进行比较，判断，当点火频率异常时进行语音报警。点火频率识别电路(3)还可判断脉冲高压发生电路(1)的工作状况，当(A)点电位从低到高对，为脉冲高压放电间隙，即脉冲高压发生电路(1)处于充电储能工作状况，当(A)点电位由高到低时为脉冲高压放电工作状况。
当脉冲高压发生电路(1)采用点火延时方式时，火焰离子检测电路(2)火焰信号取样可在点火延时结束时再进行火焰信号取样，或在每个脉冲高压放电后，通过点火频率识别电路(3)，当检知脉冲高压发生电路(1)处于充电储能工作状况时，即(A)点电位由低到高时，再进行火焰信号取样，在此期间CPU输入端(IN2、IN3)信号输入有效，并可对几次输入信号进行综合比较、判断。
当脉冲高压发生电路(1)采用频率控制点火方式时，火焰离子检测电路(2)火焰信号取样可以在脉冲放电间隔时进行，即当CPU输出端(OUT0)高电位时，进行信号取样，此时CPU输入端(IN2、IN3)信号输入有效，并可对几次输入信号进行综合比较判断。
当点火针(HV)经检知工作正常时，CPU输出端(OUT2、OUT3)分别输出高电位，晶体管(V3、V4)同时导通，电磁阀(LD)得电打开或维持吸合，燃气经电磁阀(LD)进入燃烧器(F)。二极管(D9)形成电磁阀(LD)的放电通道。
当燃气被点燃时，交流输出变压器(T3)输出的交流信号通过火焰整流作用对电容(C4)充电，使集成电路(IC1)等组成的电压比较电路的反相输入端电位大于同相输入端，IC1输出端低电位，经CPU输入端(IN2)在脉冲放电间隙时输入CPU并经比较，判断，使CPU输出端(OUT2、OUT3)维持高电位，电磁阀(LD)维持吸合状况，同时CPU输出端(0UT0)高电位，晶体管(V1)导通，脉冲放电停止。
当火焰意外熄灭时，由于火焰离子检测电路(1)火焰信号输入回路相当于开路，IC1输出端高电位，CPU输入端(IN2)高电位使CPU输出端(OUT0)低电位，实行再点火操作。当再点火延时时间到，火焰仍未点燃，CPU使报警电路(4)工作，报警喇叭发出类似“熄火，请注意”的语音报警信号，同时CPU输出端(OUT2、OUT3)低电位，电磁阀(LD)失电关闭，切断燃气供应。
本实施例也可采用熄火时直接关闭电磁阀(LD)及马上报警的工作方式。
当点火针(HV)在使用中由于受热变形及意外而引起短路时，未被火焰整流的交流信号一部分经二极管(D4)向电容(C3)充电，使IC0的反相输入端电位大于同相输入端，IC0输出端低电位，CPU输入端(IN3)低电位，CPU使报警电路(4)工作，报警剌叭发出类似“点火针短路，请注意”的语音报警信号。
当点针(HV)或火焰离子探针(S)受潮或线路微漏电时，小部分未被火焰整流信号通过电容(C4)旁路，对火焰离子检测电路(2)无影响。
Claims (10)
1、一种火焰离子检测点火控制装置，包括火焰离子检测电路(2)、脉冲高压发生电路(1)、脉冲高压变压器(T2)、点火针(HV)、燃烧器(F)以及火焰信号取样用的火焰离子探针(S)组成，脉冲高压变压器(T2)同脉冲高压发生电路(1)输出端相联接，点火针(HV)安装在燃烧器(F)旁并接触火焰，点火针(HV)同脉冲高压变压器(T2)高压输出线圈相联接，其特征是：脉冲高压变压器(T2)线圈同火焰离子检测电路(2)火焰信号输入回路相联接，点火针(HV)同时作为火焰信号取样端或兼作火焰离子探针(S)，火焰离子检测电路(2)输出端同报警电路(4)或电磁阀(LD)相联接，电磁阀(LD)安装在燃气通道上。
2、根据权利要求1所述的火焰离子检测点火控制装置，其特征是：火焰离子检测电路(2)火焰信号取样是在脉冲高压放电停止时或脉冲高压放电间隙进行。
3、根据权利要求1或2所述的火焰离子检测点火控制装置，其特征是：火焰离子检测电路(2)火焰信号输入回路还同交流输出变压器(T3)输出线圈相串连，交流输出变压器(T3)初级线圈同交流振荡发生电路或交流信号相联接。
4、根据权利要求3所述的火焰离子检测点火控制装置，其特征是：交流输出变压器(T3)可以以脉冲高压变压器(T2)或脉冲高压发生电路(1)中的振荡变压器(T1)为交流输出变压器(T3)，交流输出变压器(T3)线圈也可以与脉冲高压变压器(T2)或振荡变压器(T1)耦合或兼用。
5、根据权利要求1或2所述的火焰离子检测点火控制装置，其特征是：火焰离子检测电路(2)还包括点火频率识别电路(3)。
6、根据权利要求3所述的火焰离子检测点火控制装置，其特征是：火焰离子检测电路(2)还包括点火频率识别电路(3)。
7、根据权利要求4所述的火焰离子检测点火控制装置，其特征是：火焰离子检测电路(2)还包括点火频率识别电路(3)。
8、根据权利要求1或2所述的火焰离子检测点火控制装置，其特征是：火焰离子检测电路(2)还包括点火电压识别电路(5)。
9、根据权利要求3所述的火焰离子检测点火控制装置，其特征是：火焰离子检测电路(2)还包括点火电压识别电路(5)。
10、根据权利要求6所述的火焰离子检测点火控制装置，其特征是：火焰离子检测电路(2)还包括点火电压识别电路(5)。
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