CN114459053B - 一种电子打火与火焰检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子打火与火焰检测电路，包括控制芯片、第一升压电路、储能电路、离子探针、第二升压电路、火焰检测电路、电磁阀和阀门控制电路，第一升压电路连接第一信号输出端口；储能电路连接第一升压电路；第二升压电路分别连接储能电路和离子探针；火焰检测电路的输入端连接第二信号输出端口，火焰检测电路的输出端连接火焰检测端口；阀门控制电路分别连接电池阀和燃气阀门控制端口。本发明通过设置第一升压电路、储能电路和第二升压电路实现打火操作，实现智能打火，并通过火焰检测电路进行实时火焰检测，在有火焰后能及时关闭第一信号输出端口的输出，使得实现打火功能的电子器件使用寿命长，通过阀门控制电路对电磁阀实现智能控制。

Description

一种电子打火与火焰检测电路

技术领域

本发明涉及智能打火电路技术领域，尤其涉及一种电子打火与火焰检测电路。

背景技术

燃气打火一直是本领域中的一个安全问题。

现有打火技术中，还需要人工控制，耗费人力，操作有难度，操作柄有寿命要求；运用的撞击式打火器寿命短，容易损坏；运用的热电偶火焰检测时间长，损耗打火电源能源；无火焰检测，着火后一直打火，需要手工关闭，损耗打火电源能源；手动控制燃气阀的启闭，耗费人力。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子打火与火焰检测电路，旨在解决现有技术中，还需人工控制、浪费人力资源、且打火方案和检测方案导致的成本增加的问题。

本发明实施例提供了一种电子打火与火焰检测电路，包括：

控制芯片，包括第一信号输出端口、第二信号输出端口、火焰检测端口和燃气阀门控制端口；

第一升压电路，连接所述第一信号输出端口，用于将所述第一信号输出端口输出的脉冲方波进行放大；

储能电路，连接所述第一升压电路，用于将放大后的脉冲方波进行存储；

离子探针；

第二升压电路，分别连接所述储能电路和所述离子探针，用于将所述储能电路放电时形成的脉冲电流进行放大，放大后的脉冲电流通过所述离子探针对设置于所述离子探针一侧的金属导体进行放电；

火焰检测电路，所述火焰检测电路的输入端连接所述第二信号输出端口，所述火焰检测电路的输出端连接所述火焰检测端口，所述第二信号输出端口通过在点火过程中持续输出脉冲方波，以使得在无火焰时所述火焰检测电路向所述火焰检测端口持续输出低电平或高电平，在有火焰时所述火焰检测电路向所述火焰检测端口持续输出相对的高电平或低电平；

电磁阀；

阀门控制电路，分别连接所述电磁阀和所述燃气阀门控制端口。

本发明实施例通过设置第一升压电路、储能电路和第二升压电路实现打火操作，实现智能打火，节约人力，并通过火焰检测电路进行实时火焰检测，在有火焰后能及时关闭第一信号输出端口的输出，节约能源，使得实现打火功能的电子器件使用寿命长，通过阀门控制电路对电磁阀实现智能控制，节约人力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电子打火与火焰检测电路的电路示意图；

图2为本发明实施例提供的第一升压电路的电路示意图；

图3为本发明实施例提供的储能电路和第二升压电路的电路示意图；

图4为本发明实施例提供的火焰检测电路的电路示意图；

图5为本发明实施例提供的跟随电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，一种电子打火与火焰检测电路，包括：

控制芯片，包括第一信号输出端口、第二信号输出端口、火焰检测端口和燃气阀门控制端口；

第一升压电路，连接所述第一信号输出端口，用于将所述第一信号输出端口输出的脉冲方波进行放大；

储能电路，连接所述第一升压电路，用于将放大后的脉冲方波进行存储；

离子探针；

第二升压电路，分别连接所述储能电路和所述离子探针，用于将所述储能电路放电时形成的脉冲电流进行放大，放大后的脉冲电流通过所述离子探针对设置于所述离子探针一侧的金属导体进行放电；

火焰检测电路，所述火焰检测电路的输入端连接所述第二信号输出端口，所述火焰检测电路的输出端连接所述火焰检测端口，所述第二信号输出端口通过在点火过程中持续输出脉冲方波，以使得在无火焰时所述火焰检测电路向所述火焰检测端口持续输出低电平或高电平，在有火焰时所述火焰检测电路向所述火焰检测端口持续输出相对的高电平或低电平；

电磁阀；

阀门控制电路，分类连接所述电池阀和所述燃气阀门控制端口。

在本实施例中，通过控制芯片的第一信号输出端口向第一升压电路输出持续的脉冲方波，使得第一升压电路向储能电路进行充能，随后在达到充能的预设条件后，储能电路开始向第二升压电路进行放电，其所形成的脉冲电流通过第二升压电路向离子探针放电，进而实现打火。

其中，储能电路可以是程序控制放电，也可以是通过结合触发二极管，在达到触发二极管的雪崩电压后进行放电，等等；具体可根据实际情况进行设置。

通过控制芯片的第二信号输出端口向火焰检测电路输出持续的脉冲方波，在无火焰时使得所述火焰检测端口持续检测到低电平或高电平（具体为低电平或高电平可由设计的电路和程序决定），在有火焰时火焰检测电路将会改变输出电平，而使得所述火焰检测端口检测到相反的高电平或低电平。

其中，一种情况为，在无火焰时火焰检测端口持续检测到低电平时，那么在火焰检测端口持续检测到高电平时，判定为有火焰；另一种情况为，在在无火焰时火焰检测端口持续检测到高电平时，那么在火焰检测端口持续检测到低电平时，判定为有火焰。

在第一信号输出端口和第二信号输出端口向第一升压电路和火焰检测电路输出脉冲时，控制芯片控制阀门控制电路打开电磁阀。

进一步的，在第一信号输出端口和第二信号输出端口向第一升压电路和火焰检测电路输出脉冲时，延迟预设时间后，控制芯片控制阀门控制电路打开电磁阀。

优选的，预设时间为500ms。

优选的，第二信号输出端口先向火焰检测电路输出脉冲方波，在火焰检测端口检测并判定为无火焰时，控制芯片才控制第一信号输出端口向第一升压电路发送脉冲方波。

通过设置第一升压电路、储能电路和第二升压电路实现打火操作，实现智能打火，节约人力，并通过火焰检测电路进行实时火焰检测，在有火焰后能及时关闭第一信号输出端口的输出，节约能源，使得实现打火功能的电子器件使用寿命长，通过阀门控制电路对电磁阀实现智能控制，节约人力。

以下实施例中，以检测到低电平为无火焰的情况进行讲解，且讲解过程中的电压等数值为对应图中电阻和电容等数值计算确定的，实际可根据具体情况进行更改，以适应不同的应用场景和客户需求。

请参阅图2，在一实施例中，所述第一升压电路包括电阻R6、三级管T1、电阻R1、变压器TF2和二极管D2，所述电阻R6的一端连接所述第一信号输出端口，所述电阻R6的另一端连接所述三极管T1的基极，所述三级管T1的集电极连接所述电阻R1的一端，所述三级管T1的发射极接地，所述电阻R1的另一端和电源输入之间连接所述变压器TF2的输入绕组，所述变压器TF2的输出绕组分别接地和连接所述二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极连接所述储能电路的输入端。

在本实施例中，控制芯片通过火焰检测端口（图1中的F_SEN）判断火焰信号应为正常的低电平（无火焰），控制芯片保持燃气阀门控制端口不动作，第一信号输出端口（图1中的PWM）持续输出500HZ频率方波，通过R6、T1和R1使变压器TF2通过电磁感应开始（砸比215：2400）升压工作。

其中，所述二极管D2防止电容C1放电的时候脉冲电流倒灌。

在一实施例中，所述第一升压电路还包括稳压二极管DZ1，所述稳压二极管DZ1的阴极连接所述三级管T1的集电极，所述稳压二极管DZ1的阳极接地。

在本实施例中，稳压二极管DZ1为保护措施，使三极管T1的集电极和发射极两端电压不超过30V。

在一实施例中，所述第一升压电路还包括二极管D1、极性电容E1和电容C2，所述二极管D1的阳极连接所述电源输入，所述二极管D1的阴极分别连接所述极性电容E1的正极、所述电容C2的一端和所述变压器TF2的输入绕组，所述极性电容E1的阳极和所述电容C2的另一端接地。

在本实施例中，二极管D1用于防反接，极性电容E1和电容C2用于滤波。

请参阅图3，在一实施例中，所述储能电路包括储能电容C1和触发二极管D3，所述储能电容的一端分别连接所述二极管D2的阴极和所述触发二极管D3的一端，所述触发二极管D3的另一端和所述储能电容C1的另一端之间连接所述第二升压电路。

在本实施例中，升压后的电压通过二极管D2往电容C1充电，电容C1电量逐渐增加，当电压升至触发二极管D3的雪崩电压（约150V）时，电容C1中的电压迅速通过触发二极管D3和第二升压电路进行初次放电，在放电的过程中经过第二升压电路进行升压并从离子探针进行二次放电，实现打火操作。

请参阅图3，在一实施例中，所述第二升压电路包括变压器TF1，所述变压器TF1的输入绕组设置于所述触发二极管D3的另一端和所述储能电容C1的另一端之间，所述变压器TF1的输出绕组连接所述离子探针。

在本实施例中，变压器TF1的输入绕组进行初级放电，变压器TF1此时通过高频脉冲电流，变压器TF1通过电磁感应开始（砸比28:4400）升压工作(最高电压值约150V*4400/28=23.571KV)；

高压通过离子探针往金属导体放电（离子探针距离金属导体电气间隙保持3-5mm之间），至此该装置形成第一次电子打火，调整第一信号输出端口（PWM）输出的频率与占空比，可以调整打火时间间隔，通常设200~300ms左右为宜；通过持续输出第一信号输出端口（PWM），便可以持续不断的打火。

请参阅图4，在一实施例中，所述火焰检测电路包括电阻R10、三极管T2、电阻R5、电容C3、电阻R3、电容C6、电阻R4、电阻R9、电阻R2和比较器U1A，所述电阻R10的一端连接所述第二信号输出端口，所述电阻R10的另一端连接所述三极管T2的基极，所述三极管T2的集电极分别连接所述电阻R5的一端和所述电容C3的一端，所述电阻R5的另一端连接所述二极管D2的阴极，所述电容C3的另一端连接所述电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端分别连接所述电阻R4的一端和所述电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接所述变压器TF1的输出绕组，所述电阻R4的另一端分别连接所述电阻R9的一端和所述电容C6的一端，所述电阻R9的另一端连接所述比较器U1A的PIN2脚，所述比较器U1A的PIN3脚接地，所述比较器U1A的PIN1脚连接所述火焰检测端口。

在本实施例中，控制芯片第二信号输出端口（EN）输出固定持续（1KHZ 50%占空比）方波，通过R10，使三极管T2开始工作；通过R5，C3，R3，R4，C6,使得比较器U1A的 PIN2脚形成一个0~0.7V的三角波，比较器U1A的PIN3脚为0V，比较器U1A比较并向PIN1输出低电平，火焰检测端口检测到低电平，判断为无火焰。

在控制芯片的第一信号输出端口（PWM）和第二信号输出端口（EN）输出脉冲方波，火焰检测端口（F_SEN）检测到低电平，且延迟预设时间（一般为500ms，可以调试调整）后，控制芯片通过燃气阀门控制端口打开电磁阀（燃气阀门的出气口距离打火探针建议30~50mm，可根据燃气气压与火焰高度调整）。

燃气喷出，遇上电子打火点，迅速被点燃，火包裹烧离子探针与金属导体之间缝隙；离子探针通过被加热的空气不断的向金属导体传输阳离子，离子探针失去阳离子，必须得有补充，此时通过二极管D4、电阻R9、电阻R4、电阻R2和变压器TF1的输出绕组形成电流，将原本比较器U1A的 PIN2脚的0~0.7V的三角波，慢慢往0V以下移动，最低至-0.7V，当三角波大部分处于0V以下后，比较器U1A通过积分运算放大，极限状态倍数可以使得比较器U1A的PIN1脚输出高电平+5V给到火焰检测端口（F_SEN）。

此时初次检测到高电平，防止误检测，对火焰进行有效判断，可以进行一个连续1S左右的延迟确认；控制芯片判定有火焰后，停止打火，节约能源。

其中，比较器U1A的 PIN2脚为负输入引脚，比较器U1A的 PIN3脚为正输入引脚。

在一实施例中，所述火焰检测电路还包括稳压二极管DZ2、二极管D4和二极管D6，所述稳压二极管DZ2的阴极连接所述三极管T2的集电极，所述稳压二极管DZ2的阳极接地，所述二极管D4的阳极接地，所述二极管D4的阴极分别连接所述二极管D6的阳极和所述比较器U1A的PIN2脚，所述二极管D6的阴极接地。

在本实施例中，稳压二极管DZ2为保护措施，使三极管T1的集电极和发射极两端电压不超过30V。

二极管D4和二极管D6用于把比较器U1A的PIN2脚电压钳住在±0.7~±1V之间。

请参阅图4和5，在一实施例中，所述火焰检测电路还包括跟随电路，所述跟随电路包括比较器U1B、电阻R14、电容C7、二极管D5、二极管D7、电阻R15和电容C8，所述比较器U1B的PIN5脚连接所述比较器U1A的PIN1脚，所述比较器U1B的PIN6脚连接所述比较器U1B的PIN7脚，所述比较器U1B的PIN7脚通过电阻R14连接高电位输入，所述比较器U1B的PIN7脚分别连接所述电阻R15的一端、所述二极管D5的阳极和所述二极管D7的阴极，所述二极管D5的阴极和所述二极管D7的阳极均接地，所述电阻R15的另一端分别连接所述电容C8的一端和所述火焰检测端口，所述电容C8的另一端接地，所述电容C7设置于所述比较器U1B的供电端。

在本实施例中，比较器U1B的PIN7脚跟随输出低电平（具体的，比较器U1B的PIN5脚输入低电平，比较器U1B的PIN6脚输入高电平，故比较器U1B的PIN7脚输出低电平，在比较器U1A的PIN1脚输出高电平时，根据此原理，比较器U1B的PIN7脚跟随输出高电平），通过R15提供给控制芯片的火焰检测端口（F_SEN脚），判定为无火焰信号。

通过设置比较器U1B，其输出跟随比较器U1A的输出，主要目的是利用比较器U1A隔离打火时离子探针到比较器U1A的信号干扰，提高检测精准度，而且通过两个比较器的放大作用，进一步提高检测精准度。

二极管D5和二极管D7用于把比较器U1B的PIN7脚电压钳住在-0.7~+5.7V之间。

其中，比较器U1B的PIN5脚为正输入引脚，比较器U1B的PIN6脚为负输入引脚。

其中，电阻R15和电容C8起到RC滤波作用。

其中，电阻R14上拉信号，保证火焰检测端口的信号检测不会悬空，输入口信号稳定作用。

在一实施例中，所述火焰检测电路还包括电容C4和电阻R11，所述电容C4和电阻R11并联连接设置于所述比较器U1A的PIN1脚和PIN2脚之间。

在本实施例中，电容C4和电阻R11用于对比较器U1A的PIN1脚和PIN2脚之间电压保持，且起到隔离作用。

在一实施例中，所述变压器TF1的输出绕组连接一空气放电装置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种电子打火与火焰检测电路，其特征在于，包括：

控制芯片，包括第一信号输出端口、第二信号输出端口、火焰检测端口和燃气阀门控制端口；

第一升压电路，连接所述第一信号输出端口，用于将所述第一信号输出端口输出的脉冲方波进行放大；

储能电路，连接所述第一升压电路，用于将放大后的脉冲方波进行存储；

离子探针；

第二升压电路，分别连接所述储能电路和所述离子探针，用于将所述储能电路放电时形成的脉冲电流进行放大，放大后的脉冲电流通过所述离子探针对设置于所述离子探针一侧的金属导体进行放电；

火焰检测电路，所述火焰检测电路的输入端连接所述第二信号输出端口，所述火焰检测电路的输出端连接所述火焰检测端口，所述第二信号输出端口通过在点火过程中持续输出脉冲方波，以使得在无火焰时所述火焰检测电路向所述火焰检测端口持续输出低电平或高电平，在有火焰时所述火焰检测电路向所述火焰检测端口持续输出相对的高电平或低电平；

电磁阀；

阀门控制电路，分别连接所述电磁阀和所述燃气阀门控制端口；

所述第一升压电路包括电阻R6、三极管T1、电阻R1、变压器TF2和二极管D2，所述电阻R6的一端连接所述第一信号输出端口，所述电阻R6的另一端连接所述三极管T1的基极，所述三极管T1的集电极连接所述电阻R1的一端，所述三极管T1的发射极接地，所述电阻R1的另一端和电源输入之间连接所述变压器TF2的输入绕组，所述变压器TF2的输出绕组分别接地和连接所述二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极连接所述储能电路的输入端；

所述第一升压电路还包括二极管D1、极性电容E1和电容C2，所述二极管D1的阳极连接所述电源输入，所述二极管D1的阴极分别连接所述极性电容E1的正极、所述电容C2的一端和所述变压器TF2的输入绕组，所述极性电容E1的阳极和所述电容C2的另一端接地；

所述储能电路包括储能电容C1和触发二极管D3，所述储能电容的一端分别连接所述二极管D2的阴极和所述触发二极管D3的一端，所述触发二极管D3的另一端和所述储能电容C1的另一端之间连接所述第二升压电路；

所述第二升压电路包括变压器TF1，所述变压器TF1的输入绕组设置于所述触发二极管D3的另一端和所述储能电容C1的另一端之间，所述变压器TF1的输出绕组连接所述离子探针；

所述火焰检测电路包括电阻R10、三极管T2、电阻R5、电容C3、电阻R3、电容C6、电阻R4、电阻R9、电阻R2和比较器U1A，所述电阻R10的一端连接所述第二信号输出端口，所述电阻R10的另一端连接所述三极管T2的基极，所述三极管T2的集电极分别连接所述电阻R5的一端和所述电容C3的一端，所述电阻R5的另一端连接所述二极管D2的阴极，所述电容C3的另一端连接所述电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端分别连接所述电阻R4的一端和所述电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接所述变压器TF1的输出绕组，所述电阻R4的另一端分别连接所述电阻R9的一端和所述电容C6的一端，所述电阻R9的另一端连接所述比较器U1A的PIN2脚，所述比较器U1A的PIN3脚接地，所述比较器U1A的PIN1脚连接所述火焰检测端口。

2.根据权利要求1所述的电子打火与火焰检测电路，其特征在于：

所述第一升压电路还包括稳压二极管DZ1，所述稳压二极管DZ1的阴极连接所述三极管T1的集电极，所述稳压二极管DZ1的阳极接地。

3.根据权利要求1所述的电子打火与火焰检测电路，其特征在于：

所述火焰检测电路还包括稳压二极管DZ2、二极管D4和二极管D6，所述稳压二极管DZ2的阴极连接所述三极管T2的集电极，所述稳压二极管DZ2的阳极接地，所述二极管D4的阳极接地，所述二极管D4的阴极分别连接所述二极管D6的阳极和所述比较器U1A的PIN2脚，所述二极管D6的阴极接地。

4.根据权利要求1或3所述的电子打火与火焰检测电路，其特征在于：

所述火焰检测电路还包括跟随电路，所述跟随电路包括比较器U1B、电阻R14、电容C7、二极管D5、二极管D7、电阻R15和电容C8，所述比较器U1B的PIN5脚连接所述比较器U1A的PIN1脚，所述比较器U1B的PIN6脚连接所述比较器U1B的PIN7脚，所述比较器U1B的PIN7脚通过电阻R14连接高电位输入，所述比较器U1B的PIN7脚分别连接所述电阻R15的一端、所述二极管D5的阳极和所述二极管D7的阴极，所述二极管D5的阴极和所述二极管D7的阳极均接地，所述电阻R15的另一端分别连接所述电容C8的一端和所述火焰检测端口，所述电容C8的另一端接地，所述电容C7设置于所述比较器U1B的供电端。

5.根据权利要求4所述的电子打火与火焰检测电路，其特征在于：

所述火焰检测电路还包括电容C4和电阻R11，所述电容C4和电阻R11并联连接设置于所述比较器U1A的PIN1脚和PIN2脚之间。