EP0867660B1 - Monitoring device of a burner - Google Patents
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- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/12—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
- F23N5/123—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
Definitions
- the invention is based on a device for monitoring a burner according to the preamble of the independent claim.
- AU 510 294 B is a device for monitoring a Burner with a sensor for detecting a flame of the Brenners known that an amplifier circuit and a Has voltage source.
- the sensor and the amplifier circuit are supplied by the voltage source, whereby as AC source is used.
- the circuit part containing the sensor is via a complex voltage divider connected to the mains AC voltage.
- the amplifier circuit is over one Protection resistor directly on the network.
- EP 634 611 A1 Another device for monitoring a burner with a sensor for detecting a flame of the burner and with an amplifier circuit, to which the signal from the sensor is fed is known from EP 634 611 A1.
- both the sensor and the amplifier circuit from one 24 volt AC power source supplied.
- the sensor is over a capacitor and the amplifier circuit through a resistor connected to the AC voltage source.
- the invention has for its object a simplified Circuit arrangement for monitoring the flame of a burner specify which is supplied with a mains AC voltage, however, without an internal supply of a DC voltage source gets along.
- the object is achieved with the device according to the invention Monitor a burner according to the characteristic features of claim 1, wherein both the sensor and the amplifier circuit via a complex voltage divider connected to the voltage source and to the most complex Voltage dividers occurring AC are supplied. This eliminates the need to provide an internal one DC. In addition, using a complex voltage divider through targeted voltage increases achieved higher sensor currents. The sensitivity the sensor signal evaluation also improves.
- An advantageous embodiment is, for example, that between voltage source and sensor as impedance an ohmic resistor and / or a capacitance is used are. With the help of the impedance, the desired one Set the amplitude of the supply voltage for the sensor.
- FIG. 1 shows a block diagram
- FIGS. 2 and 3 Circuit arrangements of exemplary embodiments.
- a sensor 10 monitors a flame of a burner 12 is grounded. With the sensor 10 are parallel to each other switched first capacitance 24 and second resistor 26 electrically connected. Their shared potential is fed to an amplifier circuit 14. A second common potential of first capacitance 24 and second Resistor 26 forms a further input variable Amplifier circuit 14. The second common potential serves the amplifier circuit 14 as in a third Connection supplied supply. Over an impedance 20 is the second potential is connected to a first terminal L, which is supplied by a voltage source 16. A second Connection of the voltage source 16 is a second terminal N fed. Via a first resistor 18 Amplifier circuit 14 connected to the second terminal N.
- the signal from sensor 10 is transmitted via a sixth and seventh resistors 44, 46 with a first common potential of the first capacitance 24, a first Zener diode 28, the second resistor 26 and a gate connection an amplifier 30 A connected.
- On one second common potential are first capacitance 24, first zener diode 28, second resistor 26, source connection of the amplifier 30 A, second Zener diode 36, eighth Resistor 48 and electrical isolation 34.
- a fourth Resistor 40 connects a base of a bipolar transistor 32 with the drain of the amplifier 30 A.
- a third Resistor 38 is between the drain terminal of amplifier 30 A and a potential on which a second connection of the second zener diode 36 and the collector of Bipolar transistor 32 are arranged. That potential is via the first resistor 18 to the second terminal N. connected.
- the potential separation 34 gives an output signal 22 from.
- a second connection of the eighth resistor 48 is contacted with the first terminal L.
- the amplifier circuit 14 according to FIG. 3 differs from that of Figure 2 in that as an amplifier 30 B.
- Darlington transistor is used. Whose Collector connection is immediately with the potential isolation 34 connected.
- a second capacity replaces 50 den eighth resistor 48.
- the voltage source 16 secures both the Power supply to the sensor 10 and the Amplifier circuit 14.
- the desired ones Tensions can be determined from the Impedance 20 and the first resistor 18 formed Set the voltage divider. Will be held as an impedance 20 eighth resistor 48 can use the second capacitance 50 a voltage increase can thereby be realized.
- impedance 20 and first resistor 18 can also refer to the Arrangement according to Figure 1 can be interchanged.
- the sensor 10 monitors the flame of the burner 12.
- the sensor 10 can be formed as a simple, in the flame area extending electrode, for example in the form of a Wire, be formed. If the sensor 10 with a Voltage supplied in the manner described flows in an existing ionization current against earth. The ionizing effect of the flame leaves only one Current flow in one direction. If there is no flame, the Ionization current prevented.
- the path to sensor 10 is high-resistance.
- the diode effect of the ionization path does not come with it to carry.
- the second resistor 26 serves as Base load to at very small ionization current, for example less than 0.3 ⁇ A, the input signal for to adjust the amplifier circuit 14 in such a way that at this current flow is concluded that there is no flame.
- the first capacitance 24 is loaded onto a certain tension on.
- the rectifier property of Flame prevents discharge.
- the one in the first Capacity 24 stored voltage is the Amplifier circuit 14 supplied and evaluated. That from the output signal 22 generated by the amplifier circuit 14 indicates whether there is a flame or not.
- the amplifier 30 A is as self-conducting field effect transistor, for example a Junction field effect transistor.
- Capacitance 24 If the flame of the burner 12 burns, the first one charges Capacitance 24 to a voltage. This tension lies between gate and source of the amplifier 30 A. The drain-source route becomes high impedance, so that the Current amplification for the optocoupler LED serving Bipolar transistor 32 switches. Through the optocoupler LED of the Isolation 34 then flows during each positive Half wave a current. The associated recipient of the Potential separation 34 recognizes on the basis of the pulsating DC signal that a flame is present.
- the second zener diode 36 protects potential isolation 34 and Bipolar transistor 32 from overvoltages.
- the first and eighth resistance lie in a realization 18, 48 in the order of 40 k ⁇ , third resistor 38 at 50 k ⁇ , fourth resistor 40 at 200 k ⁇ and first Capacitance 24 at 100 nF.
- a Darlington transistor serves as amplifier 30B two for reasons of higher current gain according to the Darlington circuit contains arranged transistors. On the circuit for processing the sensor signal changes nothing. If there is a flame, the first one loads Capacity 24 on. In this case, amplifier 30 switches B through so that the LED of potential isolation 34 with each positive half wave to the receiver an existing flame signaled. If there is no flame, the amplifier 30 blocks B. This is a current flow through the LED Isolation 34 prevented.
- the circuit arrangements can be advantageous in use public power supply network.
- a mix up the connections of phase L and neutral conductor N are straightforward possible.
- the network instead of the network as a voltage source 16 there is one Generation of an oscillating voltage with, for example Possible with the help of a transformer.
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Überwachen eines Brenners nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention is based on a device for monitoring a burner according to the preamble of the independent claim.
Aus der AU 510 294 B ist eine Vorrichtung zum Überwachen eines Brenners mit einem Sensor zum Erfassen einer Flamme des Brenners bekannt, die eine Verstärkerschaltung und eine Spannungsquelle aufweist. Der Sensor und die Verstärkerschaltung werden von der Spannungsquelle versorgt, wobei als Spannungsquelle eine Netz-Wechselspannung genutzt wird. Der den Sensor enthaltende Schaltungsteil ist dabei über einen komplexen Spannungsteiler mit der Netz-Wechselspannung verbunden. Die Verstärkerschaltung hingegen liegt über einen Schutzwiderstand unmittelbar am Netz an.AU 510 294 B is a device for monitoring a Burner with a sensor for detecting a flame of the Brenners known that an amplifier circuit and a Has voltage source. The sensor and the amplifier circuit are supplied by the voltage source, whereby as AC source is used. The circuit part containing the sensor is via a complex voltage divider connected to the mains AC voltage. The amplifier circuit, however, is over one Protection resistor directly on the network.
Eine weitere Vorrichtung zum Überwachen eines Brenners mit einem Sensor zum Erfassen einer Flamme des Brenners und mit einer Verstärkerschaltung, der das Signal des Sensors zugeführt wird, ist aus der EP 634 611 A1 bekannt. Hierbei wird sowohl der Sensor als auch die Verstärkerschaltung von einer 24 Volt-Wechselspannungsquelle versorgt. Der Sensor ist über einen Kondensator und die Verstärkerschaltung über einen Widerstand mit der Wechselspannungsquelle verbunden.Another device for monitoring a burner with a sensor for detecting a flame of the burner and with an amplifier circuit, to which the signal from the sensor is fed is known from EP 634 611 A1. Here will both the sensor and the amplifier circuit from one 24 volt AC power source supplied. The sensor is over a capacitor and the amplifier circuit through a resistor connected to the AC voltage source.
Aus der EP-A 0 525 345 ist ebenfalls eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen einer Flamme bekannt. Ein die Flamme überwachender Sensor gibt in Abhängigkeit von dem Zustand der Flamme ein Signal ab, das einen Gleichanteil enthält. Die entsprechende Gleichspannung wird in ein binäres Signal umgesetzt, dessen Frequenz proportional zum Betrag der Gleichspannung ist. Hierzu ist einem Komparator neben der Gleichspannung auch ein oszillierendes Dreiecksignal zugeführt.From EP-A 0 525 345 a device and a method for monitoring a flame is known. A the Flame monitoring sensor gives depending on the condition the flame emits a signal that is a DC component contains. The corresponding DC voltage is converted into a binary Signal implemented, its frequency proportional to the amount the DC voltage is. For this is a comparator next to the DC voltage also an oscillating triangular signal fed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Schaltungsanordnung zum Überwachen der Flamme eines Brenners anzugeben, die mit einer Netz-Wechselspannung versorgt wird, jedoch ohne eine interne Bereitstellung einer Gleichspannungsquelle auskommt.The invention has for its object a simplified Circuit arrangement for monitoring the flame of a burner specify which is supplied with a mains AC voltage, however, without an internal supply of a DC voltage source gets along.
Die Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen eines Brenners gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei sowohl der Sensor als auch die Verstärkerschaltung über einen komplexen Spannungsteiler mit der Spannungsquelle verbunden und mit der am komplexen Spannungsteiler auftretenden Wechselspannung versorgt werden. Dadurch entfällt die Bereitstellung einer internen Gleichspannung. Darüberhinaus werden mit der Verwendung eines komplexen Spannungsteilers durch gezielte Spannungsüberhöhungen höhere Sensorströme erzielt. Die Empfindlichkeit der Sensorsignalauswertung verbessert sich ebenfalls.The object is achieved with the device according to the invention Monitor a burner according to the characteristic features of claim 1, wherein both the sensor and the amplifier circuit via a complex voltage divider connected to the voltage source and to the most complex Voltage dividers occurring AC are supplied. This eliminates the need to provide an internal one DC. In addition, using a complex voltage divider through targeted voltage increases achieved higher sensor currents. The sensitivity the sensor signal evaluation also improves.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Maßnahmen der Unteransprüche.Further expedient developments of the invention result resulting from the measures of the subclaims.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht beispielsweise darin, dass zwischen Spannungsquelle und Sensor als Impedanz ein ohmscher Widerstand und/oder eine Kapazität verwendet sind. Mit der Hilfe der Impedanz lässt sich die gewünschte Amplitude der Versorgungsspannung für den Sensor einstellen. An advantageous embodiment is, for example, that between voltage source and sensor as impedance an ohmic resistor and / or a capacitance is used are. With the help of the impedance, the desired one Set the amplitude of the supply voltage for the sensor.
Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild, die Figuren 2 und 3 Schaltungsanordnungen von Ausführungsbeispielen.FIG. 1 shows a block diagram, FIGS. 2 and 3 Circuit arrangements of exemplary embodiments.
Ein Sensor 10 überwacht eine Flamme eines Brenners 12, der
geerdet ist. Mit dem Sensor 10 sind zueinander parallel
geschaltene erste Kapazität 24 und zweiter Widerstand 26
elektrisch leitend verbunden. Deren gemeinsames Potential
ist einer Verstärkerschaltung 14 zugeführt. Ein zweites
gemeinsames Potential von erster Kapazität 24 und zweitem
Widerstand 26 bildet eine weitere Eingangsgröße der
Verstärkerschaltung 14. Das zweite gemeinsame Potential
dient der Verstärkerschaltung 14 als in einem dritten
Anschluß zugeführte Versorgung. Über eine Impedanz 20 ist
das zweite Potential mit einer ersten Klemme L verbunden,
die von einer Spannungsquelle 16 versorgt wird. Ein zweiter
Anschluß der Spannungsquelle 16 ist einer zweiten Klemme N
zugeführt. Über einen ersten Widerstand 18 ist die
Verstärkerschaltung 14 mit der zweiten Klemme N verbunden.A
Gemäß Figur 2 wird das Signal des Sensors 10 über einen
sechsten und siebten Widerstand 44, 46 mit einem ersten
gemeinsamen Potential der ersten Kapazität 24, einer ersten
Zenerdiode 28, des zweiten Widerstands 26 und eines Gate-Anschlusses
eines Verstärkers 30 A verbunden. Auf einem
zweiten gemeinsamen Potential liegen erste Kapazität 24,
erste Zenerdiode 28, zweiter Widerstand 26, Source-Anschluß
des Verstärkers 30 A, zweite Zenerdiode 36, achter
Widerstand 48 sowie Potentialtrennung 34. Ein vierter
Widerstand 40 verbindet eine Basis eines Bipolartransistors
32 mit dem Drain-Anschluß des Verstärkers 30 A. Ein dritter
Widerstand 38 ist zwischen Drain-Anschluß des Verstärkers 30
A und einem Potential, auf dem ein zweiter Anschluß der
zweiten Zenerdiode 36 und der Kollektor des
Bipolartransistors 32 liegen, angeordnet. Dieses Potential
ist über den ersten Widerstand 18 mit der zweiten Klemme N
verbunden. Die Potentialtrennung 34 gibt ein Ausgangssignal
22 ab. Ein zweiter Anschluß des achten Widerstands 48 ist
mit der ersten Klemme L kontaktiert.According to FIG. 2, the signal from
Die Verstärkerschaltung 14 gemäß Figur 3 unterscheidet sich
von der nach Figur 2 dadurch, daß als Verstärker 30 B ein
Darlington-Transistor verwendet ist. Dessen
Kollektoranschluß ist unmittelbar mit der Potentialtrennung
34 verbunden. Zudem ersetzt eine zweite Kapazität 50 den
achten Widerstand 48.The
Die Spannungsquelle 16 sichert sowohl die
Spannungsversorgung des Sensors 10 als auch der
Verstärkerschaltung 14. Die gewünschten
Spannungsverhältnisse lassen sich über einen aus der
Impedanz 20 und dem ersten Widerstand 18 gebildeten
Spannungsteiler einstellen. Wird als Impedanz 20 statt
achtem Widerstand 48 die zweite Kapazität 50 verwendet, kann
hierdurch eine Spannungserhöhung realisiert werden. Impedanz
20 und erster Widerstand 18 können auch bezogen auf die
Anordnung gemäß Figur 1 vertauscht werden.The
Der Sensor 10 überwacht die Flamme des Brenners 12. Unter
Ausnutzung der ionisierenden Eigenschaften der Flamme kann
der Sensor 10 als einfache, sich in den Flammenbereich
erstreckende Elektrode, beispielsweise in Form eines
Drahtes, ausgebildet sein. Wird der Sensor 10 mit einer
Spannung in der beschriebenen Weise versorgt, fließt bei
vorhandener Flamme ein Ionisierungsstrom gegen Erde ab. Die
ionisierende Wirkung der Flamme läßt jedoch nur einen
Stromfluß in eine Richtung zu. Bei fehlender Flamme ist der
Ionisierungsstrom unterbunden.The
Bei fehlender Flamme ist der Pfad zum Sensor 10 hochohmig.
Die Diodenwirkung der Ionisierungsstrecke kommt damit nicht
zum Tragen. Mit jeder Halbwelle der Spannungsquelle 16
wechselt der Stromfluß durch die erste Kapazität 24. Dadurch
lädt sich die erste Kapazität 24 nicht auf eine betragsmäßig
hohe Spannung auf. Der zweite Widerstand 26 dient quasi als
Grundlast, um bei sehr kleinem Ionisierungsstrom,
beispielsweise kleiner als 0,3 µA, das Eingangssignal für
die Verstärkerschaltung 14 in der Weise anzupassen, daß bei
diesem Stromfluß auf ein Fehlen der Flamme geschlossen wird.If there is no flame, the path to
Ist eine Flamme vorhanden, fließt der Ionisierungsstrom über
die Flamme gegen Erde ab. Wegen der Gleichrichtereigenschaft
der Flamme handelt es sich hierbei um einen pulsierenden
Gleichstrom. Die erste Kapazität 24 lädt sich auf eine
bestimmte Spannung auf. Die Gleichrichtereigenschaft der
Flamme unterbindet eine Entladung. Die in der ersten
Kapazität 24 gespeicherte Spannung wird der
Verstärkerschaltung 14 zugeführt und ausgewertet. Das von
der Verstärkerschaltung 14 generierte Ausgangssignal 22
zeigt an, ob eine Flamme vorhanden ist oder nicht.If there is a flame, the ionization current overflows
the flame against earth. Because of the rectifier property
the flame is a pulsating one
DC. The
In dem Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 sind zwischen
Sensor 10 und erster Kapazität 24 aus
Berührungsschutzgründen sechster und siebter Widerstand 44,
46 geschaltet. Sie liegen jeweils in der Größenordnung von 5
MΩ. Parallel zu erster Kapazität 24 und zweitem Widerstand
24 ist die erste Zenerdiode 28 angeordnet. Sie weist
beispielsweise eine Durchbruchspannung von 12 V auf und
schützt somit die Verstärkerschaltung 14 vor zu hohen
Eingangsspannungen. Der Verstärker 30 A ist als
selbstleitender Feldeffekttransistor, beispielsweise ein
Sperrschichtfeldeffekttransistor, ausgeführt.In the embodiment shown in Figure 2 are between
Liegt aufgrund der fehlenden Flamme eine betragsmäßig
kleine, gegen Null gehende Spannung zwischen Gate und
Source, wird die Drain-Source-Strecke niederohmig. Die sich
daraufhin am Bipolartransistor 32 einstellenden
Spannungsverhältnisse bewirken, daß der als Schalter
wirkende Bipolartransistor 32 einen Stromfluß durch eine LED
der Potentialtrennung 34 unterbindet. Damit sperrt ein das
Licht der LED empfangender Transistor der Potentialtrennung
34. Das zugehörige Ausgangssignal 22 signalisiert, daß keine
Brennerflamme vorhanden ist.Due to the lack of flame, there is an amount
small, zero voltage between gate and
Source, the drain-source path becomes low-resistance. Which
then set at the
Brennt die Flamme des Brenners 12, lädt sich die erste
Kapazität 24 auf eine Spannung auf. Diese Spannung liegt
zwischen Gate und Source des Verstärkers 30 A an. Die Drain-Source-Strecke
wird hochohmig, sodaß der der
Stromverstärkung für die Optokoppler-LED dienende
Bipolartransistor 32 schaltet. Durch die Optokoppler-LED der
Potentialtrennung 34 fließt dann während jeder positiven
Halbwelle ein Strom. Der zugehörige Empfänger der
Potentialtrennung 34 erkennt anhand des pulsierenden
Gleichsignals, daß eine Flamme vorhanden ist.If the flame of the
Die zweite Zenerdiode 36 schützt Potentialtrennung 34 und
Bipolartransistor 32 vor Überspannungen.The
In einer Realisierung liegen erster und achter Widerstand
18, 48 in der Größenordnung von 40 kΩ, dritter Widerstand
38 bei 50 kΩ, vierter Widerstand 40 bei 200 kΩ sowie erste
Kapazität 24 bei 100 nF.The first and eighth resistance lie in a
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 versorgt die nicht
gezeigte Spannungsquelle 16 mittels der Klemmen L, N sowohl
den Sensor 10 als auch die Verstärkerschaltung 14 über einen
komplexen Spannungsteiler, der durch zweite Kapazität 50 und
ersten Widerstand 18 gebildet ist. Die zweite Kapazität 50
ist hierbei so dimensioniert, daß deren Blindwiderstand bei
Netzfrequenz ungefähr so groß ist wie der Wert des ersten
Widerstands 18. Würde statt der zweiten Kapazität 50 ein
ohmscher Widerstand in gleicher Größe des ersten Widerstands
18 verwendet, würde die Sensorspannung nur die halbe
Netzspannung, bezogen auf Masse, betragen. Bei der hier
vorgeschlagenen Realisierung jedoch wird die genannte
Sensorspannung überschritten, sodaß sich ein höherer
Ionisierungsstrom bei vorhandener Flamme einstellt. Die
Empfindlichkeit der Auswerteschaltung verbessert sich. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, it does not supply
shown
Als Verstärker 30 B dient ein Darlington-Transistor, der
zwei aus Gründen einer höheren Stromverstärkung gemäß der
Darlington-Schaltung angeordnete Transistoren enthält. An
der Schaltung für die Aufbereitung des Sensorsignals ändert
sich nichts. Ist eine Flamme vorhanden, lädt sich die erste
Kapazität 24 auf. In diesem Fall schaltet der Verstärker 30
B durch, sodaß die LED der Potentialtrennung 34 mit jeder
positiven Halbwelle dem Empfänger eine vorhandene Flamme
signalisiert. Bei fehlender Flamme sperrt der Verstärker 30
B. Damit ist ein Stromfluß durch die LED der
Potentialtrennung 34 unterbunden.A Darlington transistor serves as
Die Schaltungsanordnungen lassen sich vorteilhaft im
öffentlichen Stromversorgungsnetz einsetzen. Ein Vertauschen
der Anschlüsse von Phase L und Nulleiter N ist ohne weiteres
möglich. Statt dem Netz als Spannungsquelle 16 ist eine
Erzeugung einer oszillierenden Spannung beispielsweise mit
Hilfe eines Transformators denkbar.The circuit arrangements can be advantageous in
use public power supply network. A mix up
the connections of phase L and neutral conductor N are straightforward
possible. Instead of the network as a
Claims (10)
- Device for monitoring a burner (12), with at least one sensor (10) for detecting a flame of the burner (12), with an amplifier circuit (14) to which the signal from the sensor (10) is supplied, and with a voltage source (16) which supplies the sensor (10) and the amplifier circuit (14), an existing mains alternating voltage being provided as voltage source, characterized in that the sensor (10) and the amplifier circuit (14) are connected to the voltage source (16) via a complex voltage divider (20, 18), and in that both the sensor (10) and the amplifier circuit (14) are supplied with the alternating voltage which occurs at the complex voltage divider (20, 18).
- Device according to Claim 1, characterized in that the sensor (10) and the amplifier circuit (14) are inserted between an impedance (20) connected to a first terminal (L) of the voltage source (16) and a resistor (18) connected to the second terminal (N) of the voltage source (16).
- Device according to Claim 2, characterized in that the impedance (20) used is an ohmic resistor (48) and/or a capacitor (50).
- Device according to Claim 3, characterized in that the capacitor is dimensioned such that, at the frequency of the mains alternating voltage, its reactance is at least approximately as high as the value of the resistor (18).
- Device according to Claim 1, characterized in that the amplifier circuit contains at least one transistor (30B, 32).
- Device according to Claim 5, characterized in that the transistor (30B) is a Darlington transistor.
- Device according to Claim 2, characterized in that a capacitor (24) is inserted between the impedance (20) and the sensor (10).
- Device according to Claim 1, characterized in that the amplifier circuit (14) contains a potential separation (34) on the output side.
- Device according to Claim 8, characterized in that the potential separation (34) transmits half-waves of the mains alternating voltage.
- Device according to Claim 9, characterized in that the potential separation (34) is implemented as an optocoupler.
Applications Claiming Priority (2)
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