CN113447706B - 一种直流电压的火焰离子检测方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流电压的火焰离子检测方法及电路，所述方法具体步骤包括：S1、导通正直流电源电路，控制正直流电压V+产生，采集取样电阻R1与火焰等效电阻R的分压数值，并计算正向火焰离子电流I+；S2、导通负直流电源电路，控制负直流电压V‑产生，采集取样电阻R2与火焰等效电阻R的分压数值，计算负向火焰离子电流I‑；S3、根据正向火焰离子电流I+和负向火焰离子电流I‑的差值判断是否产生漏电及火焰；S4、根据步骤S3的火焰状态进行点火控制及熄火保护。本发明采用直流电压检测火焰信号，通过交替测量正直流电源和负直流电源的离子电流的方式，实现在小火焰的情况下，简化电路，提高火焰检测的灵敏度，降低电路成本。
Description
技术领域
本发明涉及火焰检测电路相关领域，尤其涉及一种直流电压的火焰离子检测方法及电路。
背景技术
现有的离子电流检测电路灵敏较低，特别是炉头的寄生电容对灵敏度的影响较大。火焰检测回路可以等效为一个二极管串联电阻，再并联上一个寄生电容，火焰检测信号为交流信号，寄生电容等效为一个低阻抗元件，能够产生一个分电流，而火焰越小，等效电阻越大，离子电流越小，则实际测量电流为离子电流和寄生电容电流分量之和。在小火焰时，寄生电容电流可能远大于离子电流，测量绝对电流对检测电流的精度要求高。
目前多采用测量电流差值的方法，通过电流差值采用电容充放电、取样电容与寄生电容相串联的方式，消除寄生电容的影响。同样，驱动信号条件下取样电容越大，则回路电流越大，则流过的离子电流越大。但取样电容越大，电流产生的电压变化越小，两者相矛盾。
因此寄生电容限制了电容充放电的离子电流检测灵敏度，有必要进一步进行改进。
发明内容
为克服现有技术的缺点，本发明目的在于提供一种直流电压的火焰离子检测方法及电路。
本发明通过以下技术措施实现的，所述方法具体步骤包括：S1、导通正直流电源电路，控制正直流电压V+产生，采集取样电阻R1与火焰等效电阻R的分压数值，并计算正向火焰离子电流I+；S2、导通负直流电源电路，控制负直流电压V-产生，采集取样电阻R2与火焰等效电阻R的分压数值，计算负向火焰离子电流I-；S3、根据正向火焰离子电流I+和负向火焰离子电流I-的差值判断是否产生漏电及火焰；S4、根据步骤S3的火焰状态进行点火控制及熄火保护。
作为一种优选方式，步骤S3具体包括：若所述正向火焰离子电流I+与火焰离子负向电流I-的差值大于阈值且无漏电，则火焰产生。
作为一种优选方式，若所述正向电流与负向电流差值为设定差值范围内且小于漏电阀值，则无火焰产生。
作为一种优选方式，步骤S3具体包括：若负向电流I-绝对值小于阀值，则无漏电。
作为一种优选方式，若所述火焰离子正向电流I+与火焰离子负向电流I-的差值为设定差值范围内且大于漏电阀值，则判断产生漏电。
一种直流电压的火焰离子检测电路，包括正直流电源、负直流电源、离子电流检测单元、单片机及A/D转换单元，所述离子电流检测单元交替测量正直流电源和负直流电源的离子电流，所述单片机通过A/D转换单元采集正直流电源和负直流电源产生的模拟电压信号。
作为一种优选方式，所述正直流电源和负直流电源的离子电流测量通过离子电流检测单元的电压阻抗变换为电压发送至单片机，所述单片机通过A/D转换单元将其转换为模拟电压信号；所述单片机通过电压源等效变换的方法计算火焰等效电阻R。
作为一种优选方式，所述正直流电源控制三极管Q1开关导通，产生火焰离子正向电流I+，I+的计算公式为：I+＝V+/(R1+R)；
其中Q1为三极管，R1为电阻，V+正向直流电压。
作为一种优选方式，所述负直流电源控制开关三极管Q2导通，产生火焰离子负向电流I-，火焰离子负向电流I-的计算公式为：I-＝V-/(R2+R)；其中，R2为电阻，V-负向直流电压。
作为一种优选方式，所述A/D转换单元包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、MOS管Q3和MOS管Q4，所述A/D转换单元接入负直流电源，所述MOS管Q3与三极管Q2构成放大电路，并通过电阻R3和电阻R4进行阻抗变换；导通所述MOS管Q4，所述MOS管Q4接入正直流电源。
本发明提供的一种直流电压的火焰离子检测电路及方法，本火焰离子检测电路采用直流电压检测火焰信号，通过交替测量正直流电源和负直流电源的离子电流的方式，在正直流电源产生时，测量离子电流正向电流；负直流电源产生时，测量离子电流的反向电流，单片机采集正向离子电流和反向离子电流后进行A/D信号转换，从而计算出离子电流及电压的数值，并通过该数值判别火焰状态，实现在小火焰的情况下，简化电路，提高火焰检测的灵敏度，降低电路成本。
附图说明
图1为本发明实施例的火焰离子检测电路实例原理图；
图2为本发明实施例的火焰离子检测电路检测流程图；
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
一种直流电压的火焰离子检测电路的方法，在一实施例中，参考图1和图2，具体步骤包括：S1、导通正直流电源电路，控制正直流电压V+产生，采集取样电阻R1与火焰等效电阻R的分压数值，并计算正向火焰离子电流I+；S2、导通负直流电源电路，控制负直流电压V-产生，采集取样电阻R2与火焰等效电阻R的分压数值，计算负向火焰离子电流I-；S3、根据正向火焰离子电流I+和负向火焰离子电流I-的差值判断是否产生漏电及火焰；S4、根据步骤S3的火焰状态进行点火控制及熄火保护。
在一实施例中，参考图2，步骤S3具体包括：若正火焰离子向电流I+与火焰离子负向电流I-的差值大于阈值且无漏电，则火焰产生；若正向电流与负向电流差值为设定差值范围内且小于漏电阀值，则无火焰产生。所述的设定差值范围取电流I+与火焰离子负向电流I-间差值的相近范围值。
在一实施例中，参考图2，步骤S3具体包括：若负向电流I-绝对值小于阀值，则无漏电；若火焰离子正向电流I+与火焰离子负向电流I-的差值为设定差值范围内且大于漏电阀值，则判断产生漏电。
一种直流电压的火焰离子检测电路，参考图1至图2，包括正直流电源、负直流电源、离子电流检测单元、单片机及A/D转换单元，所述离子电流检测单元交替测量正直流电源和负直流电源的离子电流，所述单片机通过A/D转换单元采集正直流电源和负直流电源产生的模拟电压信号。将两个电极之间的阻抗转换成电压送至单片机进行A/D转换，本火焰离子检测电路采用直流电压检测火焰信号，通过交替测量正直流电源和负直流电源的离子电流的方式，因离子电流与电压源电压相关，本实施例中，正直流电压优选大小为30-100V，而负直流电压较小，该负直流电压大小可低于正直流电压。在正直流电源产生时，测量离子电流正向电流，负直流电源产生时，测量离子电流的反向电流，单片机采集正向离子电流和反向离子电流后进行A/D信号转换，通过将负向直流电压转化为正向直流电压，产生无穷大的直流阻抗，消除寄生电容对电流检测灵敏度的影响，同时简化电路，降低维护成本。
在一实施例中，参考图1，所述正直流电源和负直流电源的离子电流测量通过离子电流检测单元的电压阻抗变换为电压发送至单片机，所述单片机通过A/D转换单元将其转换为模拟电压信号；所述单片机通过电压源等效变换的方法计算火焰等效电阻。单片机先计算出火焰等效电阻的数值，再通过该数值间接测量离子电流。正离子电流测量时通过正负向离子电流检测单元电压阻抗变换电路进行转换，转换后小于电源电压，单片机可直接A/D转换采集的模拟电压信号；负离子电流测量时通过正负离子电流检测单元电压极性变换及阻抗变换电路进行转换，转换后小于电源电压，单片机直接A/D采集的模拟电压信号。
在一实施例中，参考图1，述正直流电源控制三极管Q1开关导通，产生火焰离子正向电流I+，I+的计算公式为：I+＝V+/(R1+R)；其中Q1为三极管，R1为电阻，V+正向直流电压。正直流控制开关导通，产生火焰离子正向电流I+、正向直流电压V+、三极管Q1、电阻R1及等效电阻R，本实施例中，电阻R3的阻值大于电阻R1的阻值，此时可取得火焰离子正向电流I+，测量电阻R1两端电压，则有I+＝VR/R1。当电路处于小火焰状态时，火焰电极较大，即等效电阻较大，因此电阻R1取值较大。
所述负直流电源控制开关三极管Q2导通，产生火焰离子负向电流I-，火焰离子负向电流I-的计算公式为：I-＝V-/(R2+R)；其中，R2为电阻，V-负向直流电压。导通所述负直流电源控制开关，形成负向直流电源电路，该电路包括：负向离子电流I-，负向直流电压V-，三极管Q2，电阻R2，等效电阻R。负向离子电流I-＝V-/(R1+R火焰)，测量R2两端电压，则有I-＝VR/R2。
在一实施例中，参考图1所述A/D转换单元包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、MOS管Q3和MOS管Q4，所述A/D转换单元接入负直流电源，所述MOS管Q3与三极管Q2构成放大电路，并通过电阻R3和电阻R4进行阻抗变换；导通所述MOS管Q4，所述MOS管Q4接入正直流电源。当A/D转换单元采集数据时，单片机的输入阻抗较低，需要引入阻抗变换，此时该测量电压为负电压，通过R3/R4分压得到低于单片机的电源电压；导通MOS管Q4，形成星型连接，因为MOS管Q4接入正直流电源，通过电阻分流，使A/D转换单元采集的电压为正直流电压。最后，根据采集到的电压值和电阻网络，可以计算出R1连接在火焰检测电极端的电压，再根据该电压值可以计算出反向离子电流。
以上是对本发明一种直流电压的火焰离子检测方法及电路进行的阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种直流电压的火焰离子检测方法，其特征在于，所述方法具体步骤包括：S1、导通正直流电源电路，控制正直流电压V+产生，采集取样电阻R1与火焰等效电阻R的分压数值，并计算正向火焰离子电流I+，所述正直流电源控制三极管Q1开关导通，产生火焰离子正向电流I+，I+的计算公式为：I+＝V+/(R1+R)；其中Q1为三极管，R1为电阻，V+正向直流电压；S2、导通负直流电源电路，控制负直流电压V-产生，采集取样电阻R2与火焰等效电阻R的分压数值，计算负向火焰离子电流I-，所述负直流电源控制开关三极管Q2导通，产生火焰离子负向电流I-，火焰离子负向电流I-的计算公式为：I-＝V-/(R2+R)；其中，R2为电阻，V-负向直流电压；S3、根据正向火焰离子电流I+和负向火焰离子电流I-的差值判断是否产生漏电及火焰；S4、根据步骤S3的火焰状态进行点火控制及熄火保护；
还包括正直流电源、负直流电源、离子电流检测单元、单片机及A/D转换单元，所述离子电流检测单元交替测量正直流电源和负直流电源的离子电流，所述单片机通过A/D转换单元采集正直流电源和负直流电源产生的模拟电压信号；
所述正直流电源和负直流电源的离子电流测量通过离子电流检测单元的电压阻抗变换为电压发送至单片机，所述单片机通过A/D转换单元将其转换为模拟电压信号；所述单片机通过电压源等效变换的方法计算火焰等效电阻R。
2.根据权利要求1所述的直流电压的火焰离子检测方法，其特征在于，步骤S3具体包括：若所述正向火焰离子电流I+与火焰离子负向电流I-的差值大于阈值且无漏电，则火焰产生。
3.根据权利要求2所述的直流电压的火焰离子检测方法，其特征在于，若所述正向电流与负向电流差值为设定差值范围内且小于漏电阀值，则无火焰产生。
4.根据权利要求1所述的直流电压的火焰离子检测方法，其特征在于，步骤S3具体包括：若负向电流I-绝对值小于阀值，则无漏电。
5.根据权利要求1所述的直流电压的火焰离子检测方法，其特征在于，若所述火焰离子正向电流I+与火焰离子负向电流I-的差值为设定差值范围内且大于漏电阀值，则判断产生漏电。
6.根据权利要求1所述的直流电压的火焰离子检测方法，其特征在于，所述A/D转换单元包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、MOS管Q3和MOS管Q4，所述A/D转换单元接入负直流电源，所述MOS管Q3与三极管Q2构成放大电路，并通过电阻R3和电阻R4进行阻抗变换；导通所述MOS管Q4，所述MOS管Q4接入正直流电源。
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