DE19607418A1 - Brennstoffbetriebenes Heizgerät mit Flammenerkennung bzw. Flammenabbrucherkennung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein brennstoffbetriebenes Heizgerät mit einer Flammenerkennung bzw. Flammenabbrucherkennung mit Hilfe eines Sensors, welcher ein elektronisches Steuergerät ansteuert, um im Erkennungsfalle der Flamme oder des Flammen­ abbruchs das Heizgerät zu betätigen.

Es ist bekannt, bei einem brennstoffbetriebenen Heizgerät zur Flammenerkennung und Flammenabbrucherkennung einen Tem­ peratursensor zur Ansteuerung eines elektronischen Steuer­ gerätes zu verwenden, welcher im Heißbereich der Flamme ange­ ordnet ist. Durch den bekannten Sensor wird die Flamme tempe­ raturspezifisch als solche erkannt, wenn der Brenner in Be­ trieb ist. Gleichermaßen erkennt der Temperatursensor auch einen Flammenabbruch durch Feststellung einer entsprechend niedrigeren Temperatur. Von Nachteil ist die relativ große Trägheit des Systems. Eine schnelle Sicherheitsabschaltung bei Gefahr durch einen Flammenabbruch ist nicht möglich. Auch kann bei einer Inbetriebnahme eines Heizgeräts der Glühstift nicht unmittelbar nach einer Flammenerkennung ab­ geschaltet werden. Im Ergebnis bedeutet dies einen erhöhten Stromverbrauch. Ein Schnellstart eines Heizgerätes ist prak­ tisch nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Heizgerätes mit einem elektronischen Steuergerät der eingangs genannten Art, welches einfach aufgebaut und mit einem schnellen und zuverlässigen Flammenerkennungs- und Flammenabbrucherken­ nungs-System ausgestattet ist.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.

Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 9.

Erfindungsgemäß ist bei einem brennstoffbetriebenen Heizge­ rät der eingangs genannten Art vorgesehen, den Sensor als akustischen Sensor in Form eines Mikrofons auszubilden.

Das Mikrofon kann im Innern des Heizgeräts oder in unmittel­ barer Nähe des Heizgeräts angeordnet sein.

Als Mikrofon findet bevorzugt ein Kondensator-, ein Elec­ tret-Kondensator-, ein Kristallmikrofon oder ein dynamisches Mikrofon Verwendung.

Jedes Heizgerät hat sein charakteristisches "Brenngeräusch", welches mit Hilfe des Mikrofons "trägheitsfrei", d. h. ak­ tuell ohne jedwede zeitliche Verzögerung erfaßt wird. Das durch das Mikrofon erfaßte Signal wird verstärkt. Anschlie­ ßend wird der für eine Flammenerkennung bzw. Flammenabbruch­ erkennung charakteristische Frequenzbereich aus dem verstärk­ ten Signal ausgefiltert. Das ausgefilterte Signal dient dann zur Flammenerkennung oder zur Flammenabbrucherkennung und wird als solches in einer Schaltstufe gewertet. Über das ge­ wertete Signal ist schließlich das elektronische Steuergerät aktivierbar, um das Heizgerät schnell und zuverlässig selbst­ tätig zu betätigen, je nachdem welcher Erkennungsfall - Flamme oder Flammenabbruch - vorliegt. So kann zum Beispiel bei einem Start des Heizgeräts durch schnelle Flammenerken­ nung der Glühstift frühzeitig ausgeschaltet werden, was einen geringen Stromverbrauch bedeutet, oder aber es kann bei einem Flammenabbruch schnell die Sicherheitsschaltung aktiviert werden, welche das Heizgerät ausschaltet, insbeson­ dere die Brennstoffdosierpumpe, so daß kein weiterer Flüssig­ brennstoff mehr in die Brennkammer gelangen und dort unkon­ trolliert verdampfen kann. Entsprechend ist durch die Erfin­ dung auch ein Schnellstart eines Heizgerätes problemlos mög­ lich.

Dies Signalaufbereitung erfolgt zweckmäßigerweise zumindest teilweise in einem Mikrorechner des Steuergeräts in Form eines Software-Programms. Die Filterfunktion kann durch Software im Mikrorechner nachgebildet werden, oder es kann eine Fourieranalyse durch Software durchgeführt werden, wel­ che über eine Flammenerkennung oder einen Flammenabbruch entscheidet.

Integriert man gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung den Verstärker zudem noch in das Mikrofon, ent­ steht ein ebenso einfaches System wie zum Beispiel mit einem Temperatursensor oder einem Fototransistor.

Die Signalaufbereitung kann alternativ als parametrierbare Hardware im elektronischen Steuergerät erfolgen, wobei im Steuergerät zusätzlich zum Mikrorechner ein Verstärker, ein Filter und eine Schaltstufe vorgesehen sind.

Bevorzugt können die Verstärkerparameter, die Filterparame­ ter und die Schaltschwellenparameter durch Versuch ermittelt werden.

Über den ohnehin vorhanden Mikrorechner im elektronischen Steuergerät können die vorgenannten Parameter zusätzlich variabel gehalten werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher be­ schrieben; es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Signalauf­ bereitung für eine Flammenerkennung bzw. Flammen­ abbrucherkennung bei einem brennstoffbetriebenen Heizgerät,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer anderen Signalaufberei­ tung, und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsvariante einer Signalaufbe­ reitung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Funktionsblockschaltbild einer Signalaufbereitung einer Flammenerkennung bzw. einer Flammenabbrucherkennung für ein (nicht veranschaulichtes) brennstoffbetriebenes Heizgerät gezeigt, wobei mit Hilfe eines akustischen Sensors in Form eines Mikrofons 1 ein elektronische Steuergerät 2 ansteuert wird, um im Erkennungs­ falle der Flamme oder des Flammenabbruchs das Heizgerät zu betätigen.

Das Mikrofon 1 ist direkt im Heizgerät integriert (Körper­ schall) oder in unmittelbarer Nähe installiert.

Jedes Heizgerät hat sein charakterisches "Brenngeräusch". Mit Hilfe des Mikrofons wird dieses Frequenzspektrum erfaßt.

Als Mikrofone kommen bevorzugt in Frage: Kondensatormikro­ fon, Electret-Kondensatormikrofon, Kristallmikrofon oder dynamisches Mikrofon.

Das durch das Mikrofon 1 erfaßte Signal wird in einem Ver­ stärker 3 verstärkt. Aus dem verstärkten Signal wird der charakteristische Frequenzbereich in einem Filter 4 ausgefil­ tert und in einer Schaltstufe 5 als Flammenerkennung oder als Flammenabbruch gewertet. Durch das gewertete Signal der Schaltstufe 5 wird ein Mikrorechner 6 angesteuert und letztendlich eine nicht veranschaulichte Schaltung des Heizgerätes betätigt. Verstärker 3, Filter 4, Schaltstufe 5 sind als parametrierbare Hardware im elektronischen Steuer­ gerät 2 vorgesehen, welches als Hauptbestandteil den Mikro­ rechner 6 oder Mikrocontroller aufweist. Die Verstärkerpara­ meter 7, Filterparameter 8 und Schaltschwellenparameter 9 werden durch Versuch ermittelt. Über den ohnehin vorhandenen Mikrorechner 6 können diese Parameter zusätzlich variabel gehalten werden.

In Fig. 2 ist im Steuergerät 2 als Hardware lediglich der Verstärker 3 vorgesehen. Die Filterfunktion und Schaltschwel­ lenfunktion werden im Mikrorechner 6 als Software reali­ siert. Insbesondere wird der Filter 4 nach Fig. 1 durch Software im Mikrorechner 6 nachgebildet, und es wird eine Fourieranalyse im Mikrorechner als Software durchgeführt, welche über das Vorhandensein einer Flamme oder das Vorlie­ gen eines Flammenabbruchs entscheidet.

Das Schaltbild nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Softwarelösung nach Fig. 2. Der Verstärker 3 ist zudem noch im Mikrofon 1 integriert, so daß das System ebenso einfach wie zuverlässig ist.

Es sei noch angemerkt, daß in den Unteransprüchen enthaltene selbständig schutzfähige Merkmale trotz der vorgenommenen formalen Rückbeziehung auf den Hauptanspruch entsprechenden eigenständigen Schutz haben sollen. Im übrigen fallen sämtli­ che in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfinde­ rischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung.

Claims (9)

1. Brennstoffbetriebenes Heizgerät mit einer Flammenerken­ nung bzw. Flammenabbrucherkennung mit Hilfe eines Sen­ sors, welcher ein elektronische Steuergerät (2) ansteu­ ert, um im Erkennungsfalle der Flamme oder des Flammen­ abbruchs das Heizgerät zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein akustisches Sensor in Form eines Mikrofons (1) ist.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofon (1) im Heizgerät oder in unmittelbarer Nähe des Heizgeräts angeordnet ist.

3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofon (1) ein Kondensator-, ein Electret-Kon­ densator-, ein Kristallmikrofon oder ein dynamisches Mikrofon ist.

4. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das durch das Mikrofon (1) erfaßte Signal verstärkt wird, daß der für eine Flammenerkennung bzw. Flammenabbruch­ erkennung charakteristische Frequenzbereich aus dem verstärkten Signal ausgefiltert wird, daß das ausgefilterte Signal als Flammenerkennung oder als Flammenabbrucherkennung gewertet wird, und daß durch das gewertete Signal das elektronische Steuergerät (2) für eine selbsttätige Schaltung des Heizgeräts aktivierbar ist.

5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalaufbereitung zumindest teilweise in einem Mikrorechner (6) des Steuergeräts (2) als Softwarelösung erfolgt (Fig. 2 und 3).

6. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erfaßte Signal in einem Verstärker (3) verstärkt wird, der im Mikrofon (1) integriert ist (Fig. 3).

7. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalaufbereitung als parametrierbare Hardware­ lösung im elektronischen Steuergerät (2) erfolgt, wobei im Steuergerät zusätzlich zum Mikrorechner (6) ein Ver­ stärker (3), ein Filter (4) und eine Schaltstufe (5) vorgesehen sind (Fig. 1).

8. Heizgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerparameter (7), die Filterparameter (8) und die Schaltschwellenparameter (9) durch Versuch ermittelt werden.

9. Heizgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerparameter (7), die Filterparameter (8) und die Schaltschwellenparameter (9) durch den Mikrorech­ ner (6) variabel gehalten werden.