DE1268304B

DE1268304B - Photoelectric circuit arrangement for monitoring a flame

Info

Publication number: DE1268304B
Application number: DE19621268304
Authority: DE
Inventors: Kurt Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-06-14
Filing date: 1962-06-14
Publication date: 1968-05-16

Description

Fotoelektrische Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Flamme Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Schaltungsanordnung zur Überwachung des Vorhandenseins einer Flamme eines Brenners, insbesondere eines Ölbrenners, durch Betätigen eines Relais einer Steuerungseinrichtung des Brenners, das von einer Wechselspannungsquelle über einen Gleichrichter gespeist wird, dessen Stromfluß in Abhängigkeit von der Bestrahlung eines mit der von dem Relais und dem Gleichrichter gebildeten Reihenschaltung verbundenen strahlungsempfindlichen Halbleiterschaltungselements durch die Brennerflamme beeinflußt wird.Photoelectric circuit arrangement for monitoring a flame Die The invention relates to a photoelectric circuit arrangement for monitoring the Presence of a flame of a burner, in particular an oil burner, by Actuation of a relay of a control device of the burner, which is from an AC voltage source is fed via a rectifier, the current flow of which depends on the Irradiation of a series circuit formed by the relay and the rectifier connected radiation-sensitive semiconductor circuit element through the burner flame being affected.

Es ist bereits eine fotoelektrische Schalteinrichtung bekannt, bei der ein wärmebeständiger Gleichrichter, ein unmittelbar in der Nähe des Gleichrichters angeordnetes licht- oder wärmeempfindliches Widerstandsorgan, ein Vorwiderstand und eine Parallelschaltung einer Spule eines Relais mit einem Kondensator, der eine in bezug auf einen Widerstand der Relaisspule niedrige Impedanz hat, miteinander in Reihe geschaltet und mit einer Wechselspannungsquelle verbunden sind. Die bekannte Schalteinrichtung hat den Nachteil, daß ihre Ansprechempfindlichkeit bei Verwendung eines gewöhnlichen Relais gering ist, so daß die Schalteinrichtung bei geringer Beleuchtungsstärke, wie sie z. B. in rauchenden oder stark verschmutzten Ölfeuerungen häufig auftritt, nicht sicher anspricht. Wird die bekannte Schalteinrichtung zur Steigerung ihrer Ansprechempfindlichkeit mit einem hochempfindlichen Relais versehen, so weist sie die durch dessen wenig robuste Bauart bedingten Nachteile, wie z. B. Störanfälligkeit gegen Erschütterungen, falsche Lage, Schmutz und Wärme, auf.There is already a photoelectric switching device known in the one heat resistant rectifier, one immediately near the rectifier arranged light or heat sensitive resistance organ, a series resistor and a parallel connection of a coil of a relay with a capacitor, the one has low impedance with respect to a resistance of the relay coil, with each other are connected in series and connected to an AC voltage source. The well-known Switching device has the disadvantage that its sensitivity in use of an ordinary relay is low, so that the switching device at low Illuminance, as z. B. in smoking or heavily soiled oil fires occurs frequently, does not respond reliably. If the known switching device for Increase their response sensitivity with a highly sensitive relay, so it has the disadvantages caused by its not very robust design, such. B. Susceptibility to vibrations, incorrect position, dirt and heat.

Die bekannte Schalteinrichtung hat weiterhin den Nachteil, daß das fotoelektrische Halbleiterschaltungselement mit dem gesamten Stromfluß des Relais beaufschlagt wird, so daß nur eine geringe Leistung für die Betätigung des Relais zur Verfügung steht und das fotoelektrische Element zufolge seiner hohen Beanspruchung störanfällig ist.The known switching device also has the disadvantage that the Photoelectric semiconductor circuit element with the entire current flow of the relay is acted upon, so that only a small amount of power is required to operate the relay is available and the photoelectric element due to its heavy use is prone to failure.

Bei einer anderen bekannten fotoelektrischen Schaltungsanordnung liegen ein Vorwiderstand, ein Gleichrichter und eine Spule eines Überwachungsrelais in Reihe an einer Wechselspannungsquelle, wobei der Relaisspule eine Halbleiterfotozelle, die als Gleichrichter mit lichtabhängig veränderbarem Sperrwiderstand wirkt, so parallel geschaltet ist, daß sie den Spulenstrom während der Sperrphasen des (Haupt-) Gleichrichters aufnimmt. Die bekannte Schaltungsanordnung hat die Nachteile, daß sie zufolge des Vorwiderstands an sich unempfindlich ist und daß die einen vom Lichteinfall steuerbaren Ableitwiderstand bildende Halbleiterfotozelle bei zwar vorhandener, aber zufolge einer Verschmutzung ungenügender Bestrahlung durch Überlastung zerstört werden kann.In another known photoelectric circuit arrangement lie a series resistor, a rectifier and a coil of a monitoring relay in Series at an AC voltage source, the relay coil being a semiconductor photocell, which acts as a rectifier with a blocking resistance that can be changed depending on the light, see above is connected in parallel so that the coil current during the blocking phases of the (main) Rectifier takes up. The known circuit arrangement has the disadvantages that as a result of the series resistance it is insensitive in itself and that some of them are sensitive to the incidence of light controllable leakage resistance forming semiconductor photocell with an existing, but destroyed by overload due to pollution from insufficient irradiation can be.

Bei einer weiteren bekannten fotoelektrischen Schaltungsanordnung bilden eine Sicherung, ein Fotowiderstand, ein Gleichrichter und eine Parallelschaltung einer Spule eines Überwachungsrelais mit einem Kondensator eine an einer ersten Wechselspannungsquelle liegende Reihenschaltung, wobei im wesentlichen dieselben Nachteile auftreten wie bei der zuerst genannten bekannten Anordnung. Die zuletzt genannte bekannte Anordnung weist noch einen an einer zweiten Wechselspannungsquelle liegenden Sicherheitsstromkreis auf, in dem die Sicherung und der Fotowiderstand des Überwachungsstromkreises sowie zusätzlich ein zweiter Gleichrichter liegen, und der so bemessen ist, daß bei Kurzschluß der zum Fotowiderstand führenden Fühlerleitungen die Sicherung ausfällt, während er im normalen Betrieb einen sehr kleinen Strom führt, der nicht über die Relaisspule fließt.In another known photoelectric circuit arrangement form a fuse, a photo resistor, a rectifier and a parallel connection a coil of a monitoring relay with a capacitor one on a first AC voltage source lying series circuit, essentially the same Disadvantages occur as in the case of the known arrangement mentioned first. The last said known arrangement also has a second AC voltage source lying safety circuit in which the fuse and the photo resistor of the monitoring circuit as well as a second rectifier are located, and which is dimensioned in such a way that in the event of a short circuit of the sensor lines leading to the photoresistor the fuse fails while in normal operation it has a very small current that does not flow through the relay coil.

Die geschilderten Nachteile lassen sich erfindungsgemäß dadurch vermeiden, daß die Reihenschaltung von Relais und Gleichrichter einerseits über einen Kondensator mit einer ersten Klemme der Wechselspannungsquelle und andererseits unmittelbar mit einer zweiten Klemme der Wechselspannungsquelle verbunden ist und zu der Reihenschaltung von Relais und Gleichrichter eine vom strahlungsempfindlichen Halbleiterschaltungselement beeinflußbare gleichrichtende Anordnung antiparallel geschaltet ist.The disadvantages outlined can be avoided according to the invention by that the series connection of relay and rectifier on the one hand via a capacitor with a first terminal of the AC voltage source and on the other hand directly is connected to a second terminal of the AC voltage source and to the series circuit of relay and rectifier one of the radiation-sensitive semiconductor circuit element influenceable rectifying arrangement is connected anti-parallel.

Eine beträchtliche Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit und zugleich der Schaltleistung läßt sich dadurch erreichen, daß die gleichrichtende Anordnung von - der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors gebildet ist, an dessen Kollektor-Basis-Strecke ein fotoelektrisches Schaltungselement angeschlossen ist.A considerable increase in responsiveness and at the same time the switching capacity can be achieved in that the rectifying arrangement - the collector-emitter path of a transistor is formed on its collector-base path a photoelectric circuit element is connected.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von zwei Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Hierbei zeigt F i g. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels und F i g. 2 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels.In the drawing, the invention is based on two exemplary embodiments shown schematically. Here, FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment and F i g. 2 is a circuit diagram of a second exemplary embodiment.

Ein erster Anschluß 1 eines Kondensators 2 ist mit einer ersten Klemme 3 einer nicht näher dargestellten Wechselspannungsquelle verbunden. Zwischen einem zweiten Anschluß 4 des Kondensators 2 und einer zweiten Klemme 5 der Wechselspannungsquelle liegt einerseits eine Reihenschaltung eines zweiten Gleichrichters 6 mit einem strahlungsempfindlichen Halbleiterschaltungselement 7 und andererseits eine Reihenschaltung einer Spule 8 eines Relais der Schalteinrichtung mit einem ersten, umgekehrt wie der zweite Gleichrichter 6 gepolten Gleichrichter 9.A first terminal 1 of a capacitor 2 is connected to a first terminal 3 connected to an alternating voltage source not shown in detail. Between one second terminal 4 of the capacitor 2 and a second terminal 5 of the AC voltage source on the one hand there is a series connection of a second rectifier 6 with a radiation-sensitive one Semiconductor circuit element 7 and, on the other hand, a series circuit of a coil 8 of a relay of the switching device with a first, opposite to the second Rectifier 6 polarized rectifier 9.

Solange das strahlungsempfindliche Halbleiterschaltungselement 7 von keiner Strahlung getroffen ist, besitzt es einen wesentlich höheren Widerstand als die Relaisspule 8, so daß der Gleichrichter 6 praktisch außer Funktion bleibt und der Kondensator 2 über die Relaisspule 8 von dem zweiten Gleichrichter 9 in einer dessen Polung entsprechenden Weise auf die Spitzenspannung der Wechselspannungsquelle aufgeladen wird. Nach Aufladung des Kondensators 2 auf die Spitzenspannung durchfließt den Gleichrichter 9 und die Relaisspule 8 nur ein sehr geringer, für ein Ansprechen des Relais nicht ausreichender Strom, der Ladungsverluste des Kondensators 2 zufolge Eigenentladung und zufolge Entladung über den von dem Gleichrichter 6 und dem strahlungsempfindlichen Halbleiterschaltungselement 7 gebildeten Zweig deckt. Sobald das strahlungsempfindliche Halbleiterschaltungselement 7 von einer ausreichend starken Strahlung getroffen wird, nimmt es einen im Vergleich zu dem Widerstand der Relaisspule sehr geringen Widerstand an, so daß der Kondensator 2 über den mit dem strahlungsempfindlichen Halbleiterschaltungselement 7 in Reihe liegenden, umgekehrt gepolten Gleichrichter 6 in einer umgekehrten Richtung aufgeladen wird. An der Relaisspule 8 liegt dann über den Gleichrichter 9 die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung des Kondensators 2, die immer geringer als die Spitzenspannung der Wechselspannung ist, und dem Augenblickswert der Wechselspannung. Auf diese Weise spricht das Relais insbesondere schon dann sicher an, wenn das strahlungsempfindliche Halbleiterschaltungselement 7 nicht so stark bestrahlt ist, daß es den Kleinstwert seines Widerstands aufweist.As long as the radiation-sensitive semiconductor circuit element 7 is not affected by radiation, it has a much higher resistance than the relay coil 8, so that the rectifier 6 remains practically inoperative and the capacitor 2 via the relay coil 8 from the second rectifier 9 in a manner corresponding to its polarity is charged to the peak voltage of the AC voltage source. After the capacitor 2 has been charged to the peak voltage, only a very low current flows through the rectifier 9 and the relay coil 8, which is insufficient for the relay to respond, the charge losses of the capacitor 2 due to self-discharge and due to the discharge via the rectifier 6 and the radiation-sensitive semiconductor circuit element 7 formed branch covers. As soon as the radiation-sensitive semiconductor circuit element 7 is hit by a sufficiently strong radiation, it assumes a very low resistance compared to the resistance of the relay coil, so that the capacitor 2 via the inverted rectifier 6 lying in series with the radiation-sensitive semiconductor circuit element 7 in a charging in the opposite direction. The voltage difference between the voltage of the capacitor 2, which is always lower than the peak voltage of the alternating voltage, and the instantaneous value of the alternating voltage is then applied to the relay coil 8 via the rectifier 9. In this way, the relay responds reliably, in particular, when the radiation-sensitive semiconductor circuit element 7 is not so strongly irradiated that it has the lowest value of its resistance.

Das in F i g. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in F i g. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen nur durch die Art des zweiten Gleichrichters, der hier von einer Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors gebildet ist. Schaltelemente des zweiten Ausführungsbeispiels, die mit Schaltelementen des ersten Ausführungsbeispiels übereinstimmen, sind wie diese bezeichnet. Ein Kollektor 10 des Transistors ist mit der zweiten Klemme 5 der Wechselspannungsquelle und ein Emitter 11 des Transistors ist mit dem zweiten Anschluß 4 des Kondensators 2 verbunden.The in Fig. The second embodiment shown in FIG. 2 differs from that in FIG. 1 illustrated first embodiment essentially only by the type of second rectifier, which is formed here by an emitter-collector path of a transistor. Switching elements of the second exemplary embodiment which correspond to switching elements of the first exemplary embodiment are designated like these. A collector 10 of the transistor is connected to the second terminal 5 of the AC voltage source and an emitter 11 of the transistor is connected to the second terminal 4 of the capacitor 2.

Ein den Stromfluß durch den Transistor steuerndes strahlungsempfindliches Schaltungselementes 12 ist zwischen den Kollektor 10 und eine Basis 13 des Transistors eingeschaltet. Bei ausreichender Bestrahlung des strahlungsempfindlichen Schaltungselementes 12 nimmt dieses einen so geringen Widerstand an, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors in eine der Polung des Gleichrichters 6 entsprechende Richtung einen geringen Durchlaßwiderstand aufweist, so daß die Schaltungsanordnung in ähnlicher Weise wie die in F i g. 1 dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet. Zur Dämpfung von Störimpulsen, die der Spannung der Wechselspannungsquelle überlagert sein oder die in die Schaltung induziert werden könnten, liegt zwischen der Basis 13 und dem Emitter 11 ein Kondensator 14, dessen Kapazität wesentlich geringer ist als die Kapazität des Ladekondensators 2.A radiation-sensitive device controlling the current flow through the transistor Circuit element 12 is between the collector 10 and a base 13 of the transistor switched on. With sufficient irradiation of the radiation-sensitive circuit element 12 this assumes such a low resistance that the emitter-collector path of the transistor in a direction corresponding to the polarity of the rectifier 6 has low forward resistance, so that the circuit arrangement in similar Way like that in Fig. 1 shown circuit works. For cushioning of interference pulses that are superimposed on the voltage of the AC voltage source or that could be induced into the circuit lies between the base 13 and the Emitter 11 is a capacitor 14, the capacity of which is significantly less than that Capacity of the charging capacitor 2.

Die Schaltungsanordnung kann mit gleichem Vorteil auch anderen Zwecken dienen wie der überwachung einer Brennerflamme. An Stelle eines strahlungsempfindlichen Halbleiterschaltungselementes kann auch eine Fotozelle treten. Auch kann an Stelle eines Transistors ein anderer steuerbarer Halbleiter, z. B. ein sogenannter Spacistor, treten.The circuit arrangement can also be used for other purposes with the same advantage serve like the monitoring of a burner flame. Instead of a radiation-sensitive one Semiconductor circuit element can also occur a photocell. Also can in place of a transistor, another controllable semiconductor, e.g. B. a so-called spacistor, step.

Claims

Claims: 1. Photoelectric circuit arrangement for monitoring the presence of a flame of a burner, in particular an oil burner, by actuating a relay of a control device of the burner, which is fed by an AC voltage source via a rectifier, the current flow of which depends on the irradiation of one with that of the Relay and the rectifier formed series circuit connected radiation-sensitive semiconductor circuit element is influenced by the burner flame, characterized in that the series circuit of relay (8) and rectifier (9) on the one hand via a capacitor (2) with a first terminal (3) of the AC voltage source and on the other hand directly is connected to a second terminal (5) of the AC voltage source and to the series circuit of relay (8) and rectifier (9) is a rectifying arrangement (6, 7 or 12) that can be influenced by the radiation-sensitive semiconductor circuit element (7 or 12). 10 to 13) is connected in anti-parallel.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that that the rectifying arrangement is the series connection of a second rectifier (6) and a radiation-sensitive semiconductor circuit element (7).

3. Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the rectifying The arrangement is formed by the collector-emitter path (10, 11) of a transistor, a radiation-sensitive semiconductor circuit element at its collector-base section (10, 13) (12) is connected.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that a capacitor (14) is connected in parallel with the emitter-base path (11, 13) , the capacitance of which is small compared to the capacitance of the charging capacitor (2). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1055 690; French Patent No. 1,235,513; British Patent No. 814,485; U.S. Patent No. 2,924,754.