CN113452328A - 一种信号放大模块及火焰检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号放大模块及火焰检测电路，其中信号放大模块包括同相放大器主体以及与同相放大器主体电连接的接地电阻Rg，所述接地电阻Rg包括由检火针和燃烧器本体在有火、无火或有污染时形成的等效电路以及与等效电路串联的电阻R1，所述等效电路的另一端接地，所述电阻R1的另一端接同相放大器主体。本发明整个电路无需使用变压器即可实现火焰检测功能，利用火焰的单向导电性，使之作为同相放大器主体的接地端电阻，当有火时、无火时以及有污染时，接地电阻Rg的大小不同，从而为信号放大模块提供三种不同的放大特性，导致输入同相放大器主体的外部振荡信号经放大后输出三种不同的信号，最终实现火焰检测，线路简洁并且工作稳定可靠，成本可控。

Description

一种信号放大模块及火焰检测电路

技术领域

本发明涉及火焰检测装置技术领域，尤其涉及一种信号放大模块及火焰检测电路。

背景技术

在绝大多数燃气或燃油发热器具中(如灶具、热水器、锅炉等)，都配置有火焰检测装置，用于熄火保护(即意外熄火后，要尽快切断燃气或燃油输出)或其他工作逻辑，可以说，“火焰检测”是这些燃气或燃油发热器具不可缺少的重要组成部分。因此，研究火焰检测电路的成本及可靠性问题，具有十分重要的意义。

目前常用的火焰检测大致有下列几种方式：

1、热电偶方式：热电偶在火焰的高温烧灼下产生电压(电流)，检测电路通过检测该电压(电流)从而判断是否有火存在，也有些设备(如家用灶具)直接利用该电压带动电磁阀起到熄火断气的效果。本方式优点是成本较低，简单实用，器件成本约5～10元。缺点是其检测的实际是火焰的“温度”，而非火焰本身，有些设备在熄火后，炉膛温度仍然很高，需延迟一段时间后，温度才逐渐降低，这种延迟效应导致很多设备无法采用该方式。

2、光敏元件方式：根据火焰的光谱特性，利用红外光敏管、紫外光敏管等传感元件在火焰附近感应火焰发出的光线，后级电路根据传感元件的电特性变化判断是否有火。本方式优点是准确度较高，检测设备无需接触火焰，只需布置在火焰附近的观察口处，便于安装和维修更换。缺点是价格贵、体积大，成本约数百至数千元不等，且由于不同燃料和燃烧方式导致的火焰光谱特性不尽相同，因此所采用的传感元件及信号处理方法也不能做到完全一致。本方式目前多用于工业锅炉等场合，对于一般的民用燃具等无法使用。

3、摄像头采集方式：用专用摄像头拍摄火焰图像，传输至后级处理电路，处理电路根据实时图像的各种特征(形状、瞬时变化、光谱特征等)分析是否有火。本方式可大致看成用摄像头的CCD感光器件替代前述方式2的单个光敏管，其优缺点和器件成本也类似光敏元件方式。

4、利用火焰的“单向导电性”的检测方式：物理学认为，火焰的本质是一种能量与电子跃迁的表现形式，高温的火焰实际上是一种存在于固体、液体和气体之外的“等离子体”物质。研究发现，火焰等离子体具有类似二极管形式的“单向导电性”，即如果对火焰施加一正向电压，火焰能导通为较小电阻从而形成电流；若电压反向后，火焰内阻接近无穷大，不再具有导电性。利用此单向导电性，即可检验出火焰是否存在。本方式的最大优点是对各种火焰都可适应，如电路设计合理，不会将高温气体误检为火焰，且成本也较低，基本都是由一根探入火焰的金属针(即检火针，普通钢材、不锈钢等材质均可)和配套的少量后级电路即可。本方式的器件成本约10～20元左右。

综合考虑各种因素，采用方式4的火焰检测方式越来越多，目前已有的火焰检测电路大都采用一个“变压器”元件，如中国专利CN210833860U《一种单针点火兼交流火焰检测电路》、中国专利CN103575390B《一种高精度的多通道火焰检测器》及中国专利CN101311631A《双针合一电子脉冲点火器火焰检测方案》，以输出较高的一个交流电压(大致为100～200V左右)用于火焰检测。有的直接利用220V市电隔离变压后形成的交流电压，有的采用低电压供电，由振荡电路振荡产生交流电压后由变压器升压形成较高电压，其变压器的初级，一般同时还作为振荡源电路中的电感元件。上述100～200V左右的交流电压施加到检火针，然后利用火焰的单向导电性即二极管特性对该电压半波整流，再经滤波电路后，形成直流电压(电流)，然后再和基准进行比较，最终判定为是否有火、或是否有污染。

但是变压器属于非固态元件，基本没有统一参数的标准型号可直接选型采购，一般都是由设计者先提出基本的参数要求，交变压器生产厂家试制、调整、最终定型。由于变压器的各电气参数与其采用的磁性材料、气隙、线圈匝数、线径、绕线工艺、浸漆工艺等等多种因素均有关联，这种低成本的小功率变压器很难做到参数一致，尤其是电感值。当变压器初级电感作为LC振荡电路的元件时，其值的不一致性必然导致振荡波形频率及幅度等参数的不同，从而影响到整体电路的一致性和准确性等。再退一步，即使变压器本身做得非常一致和精密，但当其次级的负载在较大范围内变化时(无火、有火、无污染、有污染)，会反过来影响初级的电感值和阻抗特性，也同样会导致振荡波形频率及幅度等参数的不同。因此，如何设计一种线路简洁，工作稳定可靠的火焰检测电路是业界亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种信号放大模块及火焰检测电路，无需使用变压器即可检测出是否有火焰或者污染，线路更加简洁并且工作稳定可靠。

实现本发明目的技术方案是：

一种信号放大模块，包括同相放大器主体以及与同相放大器主体电连接的接地电阻Rg，所述接地电阻Rg包括由检火针和燃烧器本体在有火、无火或有污染时形成的等效电路以及与等效电路串联的电阻R1，所述等效电路的另一端接地，所述电阻R1的另一端接同相放大器主体。

进一步地，所述同相放大器主体包括运放U1和反馈电阻R2，所述反馈电阻R2两端分别与运放U1的IN-端和输出端电连接；所述运放U1的IN-端与接地电阻Rg电连接。

进一步地，当所述燃烧器本体为导电材质时，所述等效电路的另一端适于通过燃烧器本体接地；当燃烧器本体为非导电材质时，所述燃烧器本体上设有适于探入火焰中的导电针，所述等效电路的另一端适于通过导电针接地。

进一步地，所述等效电路包括开关SW1、二极管Df、电阻Rf、开关SW2和电阻Rp，所述开关SW1的一端接地，另一端与二极管Df的负极电连接，所述二极管Df的正极与电阻Rf串联；所述开关SW2的一端接地，另一端串联电阻Rp；所述电阻Rf的另一端和电阻Rp的另一端均与电阻R1的同一端相连。

一种火焰检测电路，包括振荡信号模块、信号放大模块和信号判断模块，所述振荡信号模块和信号判断模块均与信号放大模块电连接；所述信号放大模块适于将振荡信号模块传输的信号进行同相放大后传输至信号判断模块；所述信号判断模块适于将接收的信号处理后与基准电压比较后输出电平信号进而判断是否有火焰或污染。

进一步地，所述振荡信号模块包括振荡源WG和电容C1，所述振荡源WG的一端接地，另一端与电容C1电连接，电容C1的另一端接信号放大模块。通过电容C1将振荡源WG的输出的TP1处的直流方波隔直后变为TP2处的交流方波信号。

进一步地，由于振荡源WG的振幅太低会导致火焰的单向导电性不明显，太高易导致后面模块电路中的元器件参数饱和，不利于后期电路设计，此外，考虑到后期电路的简洁、元器件参数的选择以及人耳可听到的机械振动噪声的范围，所述振荡源WG产生的TP1处的直流方波振幅约为1/2电源正电压、频率为30KHz左右、占空比为50％。

进一步地，所述信号判断模块包括均与信号放大模块电连接的火焰信号判断模块和污染信号判断模块。通过火焰信号判断模块检测是否有火焰，通过污染信号判断模块检测是否有污染物。

进一步地，所述火焰信号判断模块包括第一反相比例积分放大电路、第一分压电路、电压比较器U3和光耦OP1；所述第一反相比例积分放大电路与第一分压电路电连接，所述第一分压电路的另一端与电压比较器U3的IN+端相连；所述电压比较器U3的IN-端接基准电压VR1；所述电压比较器U3的输出端接光耦OP1。

进一步地，所述污染信号判断模块包括第二分压电路、半波精密整流电路、第二反相比例积分放大电路、第三分压电路、电压比较器U6和光耦OP2；所述第二分压电路、半波精密整流电路、第二反相比例积分放大电路和第三分压电路依次电连接，所述第三分压电路的输出端与电压比较器U6的IN+端相连，电压比较器U6的IN-端接基准电压VR2；所述电压比较器U6的输出端接光耦OP2。

一种如上所述的火焰检测电路的控制方法，包括以下步骤：

S1：振荡源WG产生的直流方波信号经处理后转换为交流方波信号；

S2：信号放大模块接收步骤S1信号，经处理后输送至信号判断模块；

S3：信号判断模块将接收的步骤S2的信号处理后与基准电压比较后输出电平信号进而判断是否有火焰或污染。

进一步地，所述步骤S2中，当无火焰时，信号放大模块输出的波形信号与步骤S1的交流方波信号相同；当有火焰时，信号放大模块输出的波形信号与步骤S1的交流方波信号相比，正半周被放大，负半周维持原幅度；当有污染时，信号放大模块输出的波形信号与步骤S1的交流方波信号相比，正、负半周均被放大，且放大倍数大于有火时的正半周的放大倍数。

进一步地，所述步骤S3中，信号判断模块包括火焰信号判断模块和污染信号判断模块，具体包括以下步骤：

S31：火焰信号判断模块将接收的步骤S2的信号的交流分量滤除并对直流分量取出后反相放大，再经过分压后与基准电压比较，当输出低电平时则为有火状态，反之为无火状态；

S32：污染信号判断模块将接收的步骤S2的信号波形的负半周进行整流并反相放大，同时对正半周的信号进行隔断后输出；

S33：将S32输出的信号的交流分量滤除，对直流分量取出后反相放大，再经过分压后与基准电压比较，当输出低电平时则为有污染状态，反之为无污染状态。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

(1)本发明信号放大模块设有接地电阻Rg，利用火焰的单向导电性，使之作为同相放大器主体的接地端电阻，当有火时、无火时以及有污染时，接地电阻Rg的大小不同，从而为信号放大模块提供三种不同的放大特性，导致输入同相放大器主体的外部振荡信号经放大后输出三种不同的信号，最终实现火焰检测。

(2)本发明火焰检测电路通过设置信号放大模块将振荡信号模块产生的交流方波信号放大处理后传输至信号判断模块，信号判断模块将接收的信号处理后与基准电压比较后输出电平信号，从而判断是否有火焰或污染，整个电路无需使用变压器即可实现火焰检测功能，线路简洁并且工作稳定可靠，成本可控。

(3)本发明信号判断模块分别通过火焰信号判断模块和污染信号判断模块来判断是否有火焰或污染，火焰信号判断模块通过将接收的信号反相比例积分放大并分压后与基准电压进行比较，输出低/高电平，从而使光耦OP1点亮/不亮，进而直观的判断出是否有火焰；污染信号判断模块通过将接收的信号半波精密整流后，再反相比例积分放大并分压后与基准电压进行比较，输出低/高电平，从而使光耦OP2点亮/不亮，进而直观的判断出是否有污染；整个信号判断模块电路设计简洁，判断逻辑清晰，确保工作性能稳定，避免出现误判。

(4)本发明的控制方法基于上述火焰检测电路，通过信号放大模块将振荡信号模块的信号放大后，分别输送至火焰信号判断模块和污染信号判断模块，经处理后与基准电压比较，通过输出的低/高电平，从而判断是否有火焰或污染，实现一种线路简洁、性能稳定的火焰检测方法。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明的电路逻辑框图；

图2为本发明的电路图；

图3为本发明的检火针与燃烧器本体形成的等效电路；

图4为图2的TP1处的波形图；

图5为图2的TP2处的波形图；

图6为图2的TP3处无火状态时的波形图；

图7为图2的TP3处有火状态时的波形图；

图8为图2的TP3处有污染状态时的波形图；

图9为图2的TP4处无火状态时的波形图；

图10为图2的TP4处有火状态时的波形图；

图11为图2的TP4处有污染状态时的波形图；

图12为图2的TP5处无火状态时的波形图；

图13为图2的TP5处有火状态时的波形图；

图14为图2的TP5处有污染状态时的波形图；

图15为图2的TP6处无火状态时的波形图；

图16为图2的TP6处有火状态时的波形图；

图17为图2的TP6处有污染状态时的波形图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

(实施例1)

如图1所示的火焰检测电路，包括振荡信号模块、信号放大模块和信号判断模块，振荡信号模块和信号判断模块均与信号放大模块电连接；信号放大模块用于将振荡信号模块传输的信号进行同相放大后传输至信号判断模块；信号判断模块适于将接收的信号处理后与基准电压比较后输出电平信号进而判断是否有火焰或污染。整个电路无需使用变压器即可实现火焰检测功能，线路简洁并且工作稳定可靠，成本可控。其中信号判断模块包括火焰信号判断模块和污染信号判断模块，火焰信号判断模块和污染信号判断模块均与信号放大模块电连接，通过火焰信号判断模块检测是否有火焰，通过污染信号判断模块检测是否有污染物。

具体地，如图2所示，振荡信号模块包括振荡源WG和电容C1，振荡源WG的一端接地，另一端与电容C1电连接。振荡源WG的输出端TP1处的直流方波如图4所示，通过电容C1隔直后变为TP2处的交流方波信号，如图5所示。

信号放大模块包括运放U1、反馈电阻R2和接地电阻Rg。接地电阻Rg包括由检火针和燃烧器本体形成的等效电路以及与等效电路串联的电阻R1，从而形成接地电阻Rg。当燃烧器本体为导电材质时，等效电路的另一端因燃烧器本体接地而接地；当燃烧器本体为非导电材质时，通过在燃烧器本体上设置有适于探入火焰中的导电针，等效电路的另一端因导电针接地而接地。

如图3所示，等效电路包括开关SW1、二极管Df、电阻Rf、开关SW2和电阻Rp。开关SW1的一端接地，另一端与二极管Df的负极电连接，二极管Df的正极与电阻Rf串联；开关SW2的一端接地，另一端串联电阻Rp；电阻Rf的另一端和电阻Rp的另一端均与电阻R1的同一端相连。反馈电阻R2的两端分别与运放U1的IN-端和输出端电连接；运放U1的IN+端与电容C1电连接；运放U1的IN-端与电阻R1的另一端相连。从而形成一个同相放大器电路，其放大倍数＝1+R2/Rg。TP2处的交流方波信号经信号放大模块处理后输出TP3处的波形信号，TP3共有三种波形。

无火时：开关SW1和开关SW2均断开，接地Rg＝∞，运放U1的放大倍数＝1+R2/∞≈1。此时运放U1的输出端即TP3处的波形如图6所示，此时的波形和TP2处的波形相同。

有火时：开关SW1接通、开关SW2断开。根据同相放大器的虚短原理，在正半周，二极管Df导通，Rg≈R1+Rf，运放U1的放大倍数≈1+R2/(R1+Rf)；在负半周，二极管Df截止，Rg＝R1+∞＝∞，运放U1的放大倍数仍为≈1。因此，正负半周的放大倍数不一样，此时TP3处的波形如图7所示：正半周被放大，负半周维持原幅度。

有污染时：开关SW2接通。由于污染物的内阻一般可认为数千至数十千欧姆，仅为火焰内阻的1/1000左右，根据电阻的并联特性，此时不论开关SW1是否接通或断开，对并联电阻的影响已经关系不大了。无论正负半周，U1的放大倍数都≈1+R2/(R1+Rp)，此时TP3处的波形如图8所示，由于Rp<<Rf，因此波形的正、负半周均被放大，且放大倍数大于有火时的正半周。因此，无论此时是否有火或无火，当有污染时，首先作为一种故障状态优先检出。

火焰信号判断模块包括第一反相比例积分放大电路、第一分压电路、电压比较器U3和光耦OP1。第一反相比例积分放大电路与第一分压电路电连接，第一分压电路的另一端与电压比较器U3的IN+端相连；电压比较器U3的IN-端接基准电压VR1；电压比较器U3的输出端接光耦OP1。

第一反相比例积分放大电路包括运放U2、电阻R3、电阻R4和电容C2，电阻R3的一端接运放U1的输出端，另一端接运放U2的IN-端，运放U2的IN+端接地，电阻R4和电容C2并联后分别接运放U2的IN-端和输出端。第一反相比例积分放大电路的输出端TP4处的波形有三种，当无火时，TP4处的波形如图9所示；当有火时，TP4处的波形如图10所示；当有污染时，TP4处的波形如图11所示。

第一分压电路包括电阻R5和电阻R6，电阻R5的一端接运放U2的输出端，另一端与电阻R6和电压比较器U3的IN+端均连接，R6的另一端接地。

污染信号判断模块包括第二分压电路、半波精密整流电路、第二反相比例积分放大电路、第三分压电路、电压比较器U6和光耦OP2；第二分压电路、半波精密整流电路、第二反相比例积分放大电路和第三分压电路依次电连接，第三分压电路的输出端与电压比较器U6的IN+端相连，电压比较器U6的IN-端接基准电压VR2；电压比较器U6的输出端接光耦OP2。其中半波精密整流电路的输出端TP5处的波形有三种，当无火时，TP5处的波形如图12所示；当有火时，TP5处的波形如图13所示；当有污染时，TP5处的波形如图14所示。第二反相比例积分放大电路的输出端TP6处的波形有三种，当无火时，TP6处的波形如图15所示；当有火时，TP6处的波形如图16所示；当有污染时，TP6处的波形如图17所示。

第二分压电路包括电阻R8和电阻R9。半波精密整流电路包括电阻R10、运放U4、二极管D1、二极管D2和电阻R11。第二反相比例积分放大电路包括运放U5、电阻R12、电阻R13和电容C3。第三分压电路包括电阻R14和电阻R15。电阻R8的一端接运放U1的输出端，电阻R9的一端接地，电阻R8的另一端与电阻R9的另一端接电阻R10的同一端，电阻R10的另一端接运放U4的IN-端。运放U4的IN+端接地，二极管D1的正极接运放U4的IN-端，负极接运放U4的输出端。电阻R11的两端分别接运放U4的IN-端和二极管D2的负极。二极管D2的正极接运放U4的输出端，负极接电阻R12，电阻R12的另一端接运放U5的IN-端，运放U5的IN+端接地。电容C3和电阻R13并联后分别接运放U5的IN-端和输出端。电阻R14的一端接运放U5的输出端，另一端接比较器U6的IN+端。电阻R15的一端接地，另一端接比较器U6的IN+端。

由于振荡源WG的振幅太低会导致火焰的单向导电性不明显，太高经放大后即达到电源电压而使运放饱和，因此本实施例中振荡源WG产生的直流方波振幅约为1/2正电源电压(如运放电源采用常规的±12V，则此处方波振幅为6V左右)。考虑到后续滤波(积分)电路容易处理，电容值不必很大，且不会产生人耳可听到的机械振动噪声，本实施例振荡源WG的频率为30KHz左右、占空比为50％。

本实施例的火焰检测电路的控制方法，包括以下步骤：

S1：振荡源WG产生直流方波信号，如图4所示，经电容C1隔直后转换为交流方波信号，如图5所示；

S2：信号放大模块接收步骤S1的信号，经同相放大后输送至信号判断模块。检火针和燃烧器本体形成的如图3所示的等效电路，串联电阻R1后，形成运放U1的IN-端的接地电阻Rg。当无火时，接地电阻Rg＝∞，即无穷大，运放U1的放大倍数＝1+R2/∞≈1，此时运放U1的输出端即TP3处的波形如图6所示，此时的波形和TP2处的波形相同；当有火时，在正半周，接地电阻Rg＝R1+Rf，运放U1的放大倍数≈1+R2/(R1+Rf)，在负半周，仍为无穷大，运放U1的放大倍数仍为≈1，此时TP3处的波形如图7所示，正半周被放大，负半周维持原幅度；当有污染时，无论正负半周，接地电阻Rg的大小为污染的阻值Rp与电阻R1的和，U1的放大倍数都≈1+R2/(R1+Rp)，此时TP3处的波形如图8所示，由于Rp<<Rf，因此波形的正、负半周均被放大，且放大倍数大于有火时的正半周。

S3：信号判断模块将接收的步骤S2的信号处理后与基准电压比较后输出电平信号进而判断是否有火焰或污染。信号判断模块包括火焰信号判断模块和污染信号判断模块，后续电路根据步骤S2输出的三种不同状态下的波形继续处理，具体包括以下步骤：

S31：火焰信号判断模块将接收的步骤S2的信号的交流分量滤除并对直流分量取出后反相放大，再经过分压后与基准电压比较，当输出低电平时则为有火状态，反之为无火状态；

具体地，运放U2、电阻R3、R4和电容C2构成常规的反相比例积分放大电路，该电路对输入信号的交流分量滤除，对直流分量取出后反相放大，放大倍数为负值，然后输出如图9至图11所示的TP4处的波形。

如图6所示，TP3-A信号为正、负半周对称，所以其直流分量为0。经上述反相比例积分放大电路后，运放U2的输出为0，如图9所示的TP4-A，图中波形示意为微小振幅的交流三角波，表示实际时间常数不为无穷大，所以输出端必然会存在一定幅度的交流分量流出，后面有多处示意同理。

如图7所示，TP3-B信号为正半周幅度大、负半周幅度小，所以其直流分量为正。经上述反相比例积分放大电路后，运放U2的输出为负的直流电压，如图10所示的TP4-B。

如图8所示，TP3-C信号为正、负半周对称，其直流分量为0。经上述反相比例积分放大电路后，运放U2的输出为0，如图11所示的TP4-C。

TP4处的信号经电阻R5、R6分压后，送电压比较器U3的IN+端，U3的IN-端接基准电压VR1，基准电压VR1是负电压，例如选用-1V。当电压比较器U3的IN+端电压足够负时，即比VR1还负，如-1.1V，电压比较器U3输出低电平，从而点亮光耦OP1，OP1输出隔离的FT低电平信号，此低电平信号即“有火”。反之高电平则是“无火”。

S32：污染信号判断模块将接收的步骤S2的信号波形的负半周进行整流并反相放大，同时对正半周的信号进行隔断后输出；

具体地，TP3信号经电阻R8、R9分压后，进入由电阻R10、运放U4、二极管D1、D2、电阻R11组成的半波精密整流电路，此电路对TP3波形的负半周进行整流并反相比例放大，对正半周的信号放大倍数为0。TP3-A和TP3-B信号为负半周较小，所以整流后，运放U4的输出端TP5对应的信号也较小，见图12所示的TP5-A和图12所示的TP5-B，此时信号已反相。TP3-C信号为负半周较大，所以整流后，运放U4的输出端TP5对应的信号也大，见图13所示的TP5-C。

S33：将S32输出的信号的交流分量滤除，对直流分量取出后反相放大，再经过分压后与基准电压比较，当输出低电平时则为有污染状态，反之为无污染状态。

具体地，运放U5、电阻R12、电阻R13和电容C3构成常规的反相比例积分放大电路，参照步骤S41，TP5的三种信号都是有直流分量的信号，经过运放U5后，输出端TP6处的三种信号分别为如图14所示的TP6-A、如图15所示的TP6-B和如图16所示的TP6-C。

TP6处的信号经电阻R14、R15分压后，送电压比较器U6的IN+端，U6的IN-端接基准电压VR2，基准电压VR2也是负电压，例如选用-2V。当IN+端电压足够负时，即比VR2还负，例如-2.1V，电压比较器U6输出低电平，从而点亮光耦OP2，OP2输出隔离的PT低电平信号，此低电平信号即“有污染”，反之高电平则是“无污染”。

电平信号与火焰和污染的关系见下表：

状态	PT输出	FT输出
			有污染	低电平	高电平
无污染、有火	高电平	低电平
			无污染、无火	高电平	高电平

在“有污染”时，PT输出低电平信号，无论是否有火，FT皆输出高电平，但不能据此认为无火，此信号需作为报警信号优先处理。在无污染时，即PT输出为高电平，有火状态则FT输出低电平，无火状态则FT输出高电平。

本实施例通过设置振荡信号模块产生交流方波信号，通过设置带有接地电阻Rg的信号放大模块，将信号放大处理后传输至信号判断模块，信号判断模块分别通过火焰信号判断模块和污染信号判断模块来判断是否有火焰或污染，火焰信号判断模块通过将接收的信号反相比例积分放大并分压后与基准电压进行比较，输出低/高电平，从而使光耦OP1点亮/不亮，进而直观的判断出是否有火焰；污染信号判断模块通过将接收的信号半波精密整流后，再反相比例积分放大并分压后与基准电压进行比较，输出低/高电平，从而使光耦OP2点亮/不亮，进而直观的判断出是否有污染；整个信号判断模块电路设计简洁，判断逻辑清晰，确保工作性能稳定，避免出现误判，相较于现有技术，整个电路无需使用变压器即可实现火焰检测功能，信号放大模块设有接地电阻Rg，利用火焰的单向导电性，使之作为同相放大器主体的接地端电阻，当有火时、无火时以及有污染时，接地电阻Rg的大小不同，从而为信号放大模块提供三种不同的放大特性，导致输入同相放大器主体的外部振荡信号经放大后输出三种不同的信号，最终实现火焰检测，线路简洁并且工作稳定可靠，成本可控。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号放大模块，其特征在于：包括同相放大器主体以及与同相放大器主体电连接的接地电阻Rg，所述接地电阻Rg包括由检火针和燃烧器本体在有火、无火或有污染时形成的等效电路以及与等效电路串联的电阻R1，所述等效电路的另一端接地，所述电阻R1的另一端接同相放大器主体。

2.根据权利要求1所述的一种信号放大模块，其特征在于：所述同相放大器主体包括运放U1和反馈电阻R2，所述反馈电阻R2两端分别与运放U1的IN-端和输出端电连接；所述运放U1的IN-端与接地电阻Rg电连接。

3.根据权利要求1所述的一种信号放大模块，其特征在于：当所述燃烧器本体为导电材质时，所述等效电路的另一端适于通过燃烧器本体接地；当燃烧器本体为非导电材质时，所述燃烧器本体上设有适于探入火焰中的导电针，所述等效电路的另一端适于通过导电针接地。

4.一种火焰检测电路，其特征在于：包括振荡信号模块、信号放大模块和信号判断模块，所述振荡信号模块和信号判断模块均与信号放大模块电连接；所述信号放大模块如权利要求1至3任一项所述并适于将振荡信号模块传输的信号进行同相放大后传输至信号判断模块；所述信号判断模块适于将接收的信号处理后与基准电压比较后输出电平信号进而判断是否有火焰或污染。

5.根据权利要求4所述的一种火焰检测电路，其特征在于：所述信号判断模块包括均与信号放大模块电连接的火焰信号判断模块和污染信号判断模块。

6.根据权利要求5所述的一种火焰检测电路，其特征在于：所述火焰信号判断模块包括第一反相比例积分放大电路、第一分压电路、电压比较器U3和光耦OP1；所述第一反相比例积分放大电路与第一分压电路电连接，所述第一分压电路的另一端与电压比较器U3的IN+端相连；所述电压比较器U3的IN-端接基准电压VR1；所述电压比较器U3的输出端接光耦OP1。

7.根据权利要求5所述的一种火焰检测电路，其特征在于：所述污染信号判断模块包括第二分压电路、半波精密整流电路、第二反相比例积分放大电路、第三分压电路、电压比较器U6和光耦OP2；所述第二分压电路、半波精密整流电路、第二反相比例积分放大电路和第三分压电路依次电连接，所述第三分压电路的输出端与电压比较器U6的IN+端相连，电压比较器U6的IN-端接基准电压VR2；所述电压比较器U6的输出端接光耦OP2。

8.一种火焰检测电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：振荡源WG产生的直流方波信号经处理后转换为交流方波信号；

S2：信号放大模块接收步骤S1信号，经处理后输送至信号判断模块；

S3：信号判断模块将接收的步骤S2的信号处理后与基准电压比较后输出电平信号进而判断是否有火焰或污染

9.根据权利要求8所述的一种火焰检测电路的控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，当无火焰时，信号放大模块输出的波形信号与步骤S1的交流方波信号相同；当有火焰时，信号放大模块输出的波形信号与步骤S1的交流方波信号相比，正半周被放大，负半周维持原幅度；当有污染时，信号放大模块输出的波形信号与步骤S1的交流方波信号相比，正、负半周均被放大，且放大倍数大于有火时的正半周的放大倍数。

10.根据权利要求8所述的一种火焰检测电路的控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，信号判断模块包括火焰信号判断模块和污染信号判断模块，具体包括以下步骤：

S31：火焰信号判断模块将接收的步骤S2的信号的交流分量滤除并对直流分量取出后反相放大，再经过分压后与基准电压比较，当输出低电平时则为有火状态，反之为无火状态；

S32：污染信号判断模块将接收的步骤S2的信号波形的负半周进行整流并反相放大，同时对正半周的信号进行隔断后输出；

S33：将S32输出的信号的交流分量滤除，对直流分量取出后反相放大，再经过分压后与基准电压比较，当输出低电平时则为有污染状态，反之为无污染状态。

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