CN213686924U - 一种隔离式火焰检测电路及燃气具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隔离式火焰检测电路及燃气具，所述隔离式火焰检测电路包括开关电路、检测单元、采样单元和变压器，所述变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组；所述开关电路，其输入端输入开关信号，其输出加载在原边绕组上使原边绕组得到与所述开关信号的频率一致的电流信号；检测单元，与第一副边绕组连接，所述检测单元用于检测火焰，并根据火焰变化使得第一副边绕组的感应电压发生变化；采样单元，用于采集第二副边绕组的感应电压；所述燃气具包括上述隔离式火焰检测电路。变压器将火焰部分的测量回路和弱电控制电路分离，电路简洁，成本低廉，可以有效阻挡高频干扰信号的进入。

Description

一种隔离式火焰检测电路及燃气具

技术领域

本实用新型涉及火焰检测领域，尤其涉及一种隔离式火焰检测电路及燃气具。

背景技术

目前火焰检测主要采用直接往火焰施加测量信号，并在测量信号回路上与火焰串联一个采样电阻。通过读取采样电阻上的电压便可以知道火焰的燃烧状态。这种直接测量的方法中测试回路与机壳地共用，极容易引入干扰而影响主控板的工作，此外由于共用机壳地线的缘故，即需要满足弱电线路的隔离要求，也不能影响火焰信号的测量质量，弱电线路与强电网络的隔离度不会太高。

实用新型内容

本实用新型提供一种隔离式火焰检测电路及燃气具，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种隔离式火焰检测电路，包括开关电路、检测单元、采样单元和变压器，所述变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组；

所述开关电路，其输入端输入开关信号，其输出加载在原边绕组上使原边绕组得到与所述开关信号的频率一致的电流信号；

检测单元，与第一副边绕组连接，所述检测单元用于检测火焰，并根据火焰变化使得第一副边绕组的感应电压发生变化；

采样单元，用于采集第二副边绕组的感应电压。

进一步，所述开关电路包括电源接口端、信号输入端、阻抗匹配网络、开关管、第一电阻和第一电容，信号输入端为开关电路的所述输入端，阻抗匹配网络的输入端与信号输入端连接，阻抗匹配网络的输出端连接开关管的第一端，开关管的第二端通过第一电阻接地，开关管的第三端分别连接原边绕组的一端和第一电容的一端，原边绕组的另一端分别连接第一电容的另一端和所述电源接口端，所述第一电容和所述原边绕组构成谐振网络。

进一步，所述阻抗匹配网络包括第二电阻和第三电阻，第二电阻的一端连接所述信号输入端，第二电阻的另一端分别连接第三电阻的一端和所述开关管的第一端，第三电阻的另一端接地。

进一步，所述开关管为三极管，所述开关管的第一端为三极管的基极，所述开关管的第二端为三极管的发射极，所述开关管的第三端为三极管的集电极。

进一步，所述开关管为场效应管，所述开关管的第一端为场效应管的栅极，所述开关管的第二端为场效应管的源极，所述开关管的第三端为场效应管的漏极。

进一步，检测单元包括第一火焰测试探头、第二火焰测试探头和第四电阻，所述第一副边绕组的一端分别连接第一火焰测试探头和第四电阻的一端，所述第一副边绕组的另一端分别连接第二火焰测试探头和第四电阻的另一端。

进一步，所述采样单元包括输出端口、整流器和滤波器，所述第二副边绕组的一端接地，所述第二副边绕组的另一端连接整流器的输入端，整流器的输出端分别连接滤波器的输入端和输出端口，滤波器的输出端接地。

进一步，原边绕组和第二副边绕组的变比取值范围为[20，50]。

进一步，第一副边绕组和原边绕组的变比的取值范围为[0.2，5]。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种燃气具，所述燃气具包括第一方面所述的隔离式火焰检测电路。

本实用新型的有益效果是：

1、具有隔离功能，火焰部分的测量回路和弱电控制电路分离，只有磁联系，没有电气连接。

2、电路简洁，成本低廉。

3、外部干扰传入途径只有变压器的磁芯耦合，而常规铁氧体磁芯变压器的绕制方法导致变压器传输3MHz以上的信号效率非常低，这样可以有效阻挡高频干扰信号的进入。而且，变压器与谐振电容组成的谐振网络只对特定频率(驱动方波信号的基波频率)，拥有高效的传输效率，所以通带外的干扰信号通过变压器进入而干扰弱电电路的作用比传统电路小。

4、测量方式采用高频交流电检测，相比传统电路，由于检测火焰的一支探针永远作为阴极，经过长时间加热导致的阴极电子发射带来的氧化和侵蚀。采用高频交流电检测可以减少电蚀。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为本实用新型的一实施提供的一种隔离式火焰检测电路。

附图标记说明：10-开关电路、20-检测单元、30-采样单元、40-变压器、11-电源接口端、12-信号输入端、13-阻抗匹配网络、14-开关管、21-第一火焰测试探头、22-第二火焰测试探头、41-原边绕组、42-第一副边绕组、43-第二副边绕组、R1-第一电阻、R2-第二电阻、R3-第三电阻、R4-第四电阻、C1-第一电容、C2-第二电容、D1-二极管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分。

图1是一种隔离式火焰检测电路示意图，隔离式火焰检测电路包括开关电路10、检测单元20、采样单元30和变压器40，变压器40包括原边绕组41、第一副边绕组42和第二副边绕组43；

开关电路10，其输入端输入开关信号，其输出加载在原边绕组41上使原边绕组41得到与开关信号的频率一致的电流信号；

检测单元20，与第一副边绕组42连接，检测单元20用于检测火焰，并根据火焰变化使得第一副边绕组42的感应电压发生变化；

采样单元30，用于采集第二副边绕组43的感应电压。

开关电路10包括电源接口端11、信号输入端12、阻抗匹配网络13、开关管14、第一电阻R1和第一电容C1，信号输入端12为开关电路10的上述输入端，信号输入端12输入的开关信号为驱动方波信号，阻抗匹配网络13的输入端与信号输入端12连接，阻抗匹配网络13的输出端连接开关管14的第一端，开关管14的第二端通过第一电阻R1接地，开关管14的第三端分别连接原边绕组41的一端和第一电容C1的一端，原边绕组41的另一端分别连接第一电容C1的另一端和电源接口端11，所述第一电容C1和所述原边绕组41构成谐振网络。

阻抗匹配网络13包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2的一端连接信号输入端12，第二电阻R2的另一端分别连接第三电阻R3的一端和开关管14的第一端，第三电阻R3的另一端接地。

在一实施例中，开关管14为晶体管，晶体管可以是三极管，也可以是场效应管。则开关管14为三极管时，开关管14的第一端为三极管的基极，开关管14的第二端为三极管的发射极，开关管14的第三端为三极管的集电极。

在一实施例中，开关管为场效应管时，开关管14的第一端为场效应管的栅极，开关管14的第二端为场效应管的源极，开关管14的第三端为场效应管的漏极。

电源接口端11为隔离式火焰检测电路提供电源。

检测单元20包括第一火焰测试探头21、第二火焰测试探头22和第四电阻R4，第一副边绕组42的一端分别连接第一火焰测试探头21和第四电阻R4的一端，第一副边绕组42的另一端分别连接第二火焰测试探头22和第四电阻R4的另一端。

其中第一火焰测试探头21和第二火焰测试探头22不需要区分极性，用于检测火焰信号。

采样单元30包括输出端口31、整流器和滤波器，第二副边绕组43的一端接地，第二副边绕组43的另一端连接整流器的输入端，整流器的输出端分别连接滤波器的输入端和输出端口31，滤波器的输出端接地。

其中，整流器为二极管D1，二极管D1的正极为整流器的输入端，二极管D1的负极为整流器的输出端。

滤波器为第二电容C2，第二电容C2连接在D1的负极和地之间。

电路的关键参数选择要求如下：

第一电阻R1是限流电阻，决定测量的量程，第一电阻R1根据测量量程从1K到100K之间选择。

变压器40是关键元件，原边绕组41和第二副边绕组43的变比可以根据测量范围从20～50间选择。

变压器40的第一副边绕组42和原边绕组41的比例可以从0.2到5之间选取。

第一电容C1需要根据实际电路调整，使变压器谐振频率调整到驱动方波的基波上再选取。

第四电阻R4是火焰的假负载，提供无火焰时的信号，一般取1M～22M。

驱动方波信号从信号输入端12输入，通过阻抗匹配网络13后接到开关管14的基极(或栅极)。开关管14的发射极(或源极)通过第一电阻R1接地。这构成一个电压串联反馈电路，将输入信号转换成只跟随信号输入端12的电压成比例的电流信号，并从开关管14的集电极(或漏极)输出到由变压器40的原边绕组41和第一电容C1组成的谐振网络。由原边绕组41和第一电容C1组成的谐振网络，其谐振频率调谐到驱动方波信号的基波频率上，开关电路10的输出加载在原边绕组41上使原边绕组41得到与信号输入端12的驱动方波的频率一致的稳定电流信号，变压器的总磁能保持不变。

火焰的等效电阻经过第一火焰测试探头21、第二火焰测试探头22与假负载第四电阻R4并联。通过第一副边绕组42抽取变压器40的磁能。由于原边绕组41的电流只取决于信号输入端12的信号电压大小，也就是变压器40上的总磁能不会因为第一副边绕组42上火焰大小(即火焰等效电阻大小)而变化。

随着火焰的增大(即火焰等效电阻减少)，第一副边绕组42从变压器40中分配到的磁能将会越多，那么第二副边绕组43从变压器40分配到的磁能将会减少；若火焰减小(即火焰等效电阻增大)，那么，第一副边绕组42从变压器40中分配到的磁能越少，那么第二副边绕组43分配到的磁能增加。

变压器40的第二副边绕组43输出的交流电压幅值反映着第二副边绕组43所分配到的磁能大小，电压越大，所分配到的磁能越大，同时说明了火焰越小。若第二副边绕组43的交流电压幅值越小，说明火焰越大。

第二副边绕组43输出的交流电信号通过二极管D1整流后通过第二电容C2变为电压大小信号后，输出到输出端口31让处理器获取，处理器能够根据输出端口31的电压大小得到火焰大小。

本实用新型的有益效果是：变压器将火焰部分的测量回路和弱电控制电路分离，只有磁联系，没有电气连接；电路简洁，成本低廉；3、可以有效阻挡高频干扰信号的进入。而且，变压器与谐振电容组成的谐振网络只对特定频率(驱动方波信号的基波频率)，拥有高效的传输效率，所以通带外的干扰信号通过变压器进入而干扰弱电电路的作用比传统电路小；测量方式采用高频交流电检测，相比传统电路，可以减少电蚀。

本领域技术人员可以理解的是，本实例的隔离式火焰检测电路并不构成对本实用新型实施例的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本实用新型实施例还提供了一种燃气具，该燃气具包括图1所描述的识别燃烧工况的电路。

在一实施例中，该燃气具为燃气热水器，燃气灶，壁挂炉等使用燃气来作为燃料的器具。

本领域技术人员可以理解的是，本实例的燃气具并不构成对本实用新型实施例的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”或“另一实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本实用新型权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种隔离式火焰检测电路，其特征在于，包括开关电路(10)、检测单元(20)、采样单元(30)和变压器(40)，所述变压器包括原边绕组(41)、第一副边绕组(42)和第二副边绕组(43)；

所述开关电路(10)，其输入端输入开关信号，其输出加载在原边绕组(41)上使原边绕组(41)得到与所述开关信号的频率一致的电流信号；

检测单元(20)，与第一副边绕组(42)连接，所述检测单元(20)用于检测火焰，并根据火焰变化使得第一副边绕组(42)的感应电压发生变化；

采样单元(30)，用于采集第二副边绕组(43)的感应电压。

2.根据权利要求1所述的隔离式火焰检测电路，其特征在于，所述开关电路(10)包括电源接口端(11)、信号输入端(12)、阻抗匹配网络(13)、开关管(14)、第一电阻(R1)和第一电容(C1)，信号输入端(12)为开关电路(10)的所述输入端，阻抗匹配网络(13)的输入端与信号输入端(12)连接，阻抗匹配网络(13)的输出端连接开关管(14)的第一端，开关管(14)的第二端通过第一电阻(R1)接地，开关管(14)的第三端分别连接原边绕组(41)的一端和第一电容(C1)的一端，原边绕组(41)的另一端分别连接第一电容(C1)的另一端和所述电源接口端(11)，所述第一电容(C1)和所述原边绕组(41)构成谐振网络。

3.根据权利要求2所述的隔离式火焰检测电路，其特征在于，所述阻抗匹配网络(13)包括第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，第二电阻(R2)的一端连接所述信号输入端(12)，第二电阻(R2)的另一端分别连接第三电阻(R3)的一端和所述开关管(14)的第一端，第三电阻(R3)的另一端接地。

4.根据权利要求2所述的隔离式火焰检测电路，其特征在于，所述开关管(14)为三极管，所述开关管(14)的第一端为三极管的基极，所述开关管(14)的第二端为三极管的发射极，所述开关管(14)的第三端为三极管的集电极。

5.根据权利要求2所述的隔离式火焰检测电路，其特征在于，所述开关管(14)为场效应管，所述开关管(14)的第一端为场效应管的栅极，所述开关管(14)的第二端为场效应管的源极，所述开关管(14)的第三端为场效应管的漏极。

6.根据权利要求1所述的隔离式火焰检测电路，其特征在于，检测单元(20)包括第一火焰测试探头(21)、第二火焰测试探头(22)和第四电阻(R4)，所述第一副边绕组(42)的一端分别连接第一火焰测试探头(21)和第四电阻(R4)的一端，所述第一副边绕组(42) 的另一端分别连接第二火焰测试探头(22)和第四电阻(R4)的另一端。

7.根据权利要求1所述的隔离式火焰检测电路，其特征在于，所述采样单元(30)包括输出端口(31)、整流器和滤波器，所述第二副边绕组(43)的一端接地，所述第二副边绕组(43)的另一端连接整流器的输入端，整流器的输出端分别连接滤波器的输入端和所述输出端口(31)，滤波器的输出端接地。

8.根据权利要求1所述的隔离式火焰检测电路，其特征在于，原边绕组(41)和第二副边绕组(43)的变比取值范围为[20，50]。

9.根据权利要求1所述的隔离式火焰检测电路，其特征在于，第一副边绕组(42)和原边绕组(41)的变比的取值范围为[0.2，5]。

10.一种燃气具，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的隔离式火焰检测电路。

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