ES2272397T3

ES2272397T3 - FLAME CONTROL CIRCUIT.

Info

Publication number: ES2272397T3
Application number: ES01128091T
Authority: ES
Inventors: Jochen Grabe; Carsten Wolfl
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2007-05-01
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: DE10159225A1; EP1211461A2; EP1211461B1; DE50111086D1; EP1211461A3; PT1211461E; DK1211461T3

Abstract

Circuito de control de llama para un quemador compuesto de metal sometido a un potencial eléctrico, con un electrodo de ionización (5) y un circuito de evaluación (1) que suministra una señal de salida digital, caracterizado porque el electrodo de ionización (5) está unido a una entrada de señal del control de evaluación (1), en el que está conectada una resistencia Shunt (Rshunt) para el desacoplamiento de una señal proporcional a la corriente de ionización.Flame control circuit for a metal composite burner subjected to an electrical potential, with an ionization electrode (5) and an evaluation circuit (1) that supplies a digital output signal, characterized in that the ionization electrode (5) it is connected to a signal input of the evaluation control (1), in which a Shunt resistor (Rshunt) is connected for decoupling a signal proportional to the ionization current.

Description

Circuito de control de llama.Flame control circuit

La invención se refiere a un circuito de control de llama según el preámbulo de la reivindicación independiente. Por el documento US-A-3 627 458 ya se conoce un circuito de este tipo.The invention relates to a control circuit of flame according to the preamble of the independent claim. By US-A-3 627 458 is already Know a circuit of this type.

En los circuitos de control de llama de este tipo conocidos, la corriente de ionización se mide a través de la llama. En este proceso, las soluciones conocidas de este tipo necesitan un segundo electrodo de ionización además del propio electrodo de control, cuya señal se valora por medio de un circuito de control de llama digital a prueba de errores.In the flame control circuits of this known type, the ionization current is measured through the call. In this process, known solutions of this type they need a second ionization electrode in addition to their own control electrode, whose signal is valued by means of a circuit of flameproof digital flame control.

No obstante, a causa de la necesidad de un segundo electrodo, en este caso resulta el inconveniente del elevado esfuerzo constructivo debido especialmente a los pasos necesarios de las líneas y del propio segundo electrodo, así como a su fijación.However, because of the need for a second electrode, in this case the inconvenience of high constructive effort due especially to the necessary steps of the lines and the second electrode itself, as well as its fixation.

El objetivo de la invención consiste en evitar estos inconvenientes y en proponer un circuito de control de llama del tipo mencionado al principio que se caracterice por una construcción más sencilla.The objective of the invention is to avoid these inconveniences and in proposing a flame control circuit of the type mentioned at the beginning that is characterized by a simpler construction.

Según la invención, esto se consigue en un circuito de control de llama del tipo mencionado al principio a través de las características de la reivindicación independiente.According to the invention, this is achieved in a flame control circuit of the type mentioned at the beginning to through the features of the claim Independent.

Gracias a las medidas propuestas resulta la ventaja de que sólo es necesario un electrodo de ionización para el control de la llama. Aquí está prevista de forma sencilla una filtración de los componentes alternos de la señal de ionización, siendo posible asignar a un circuito amplificador la señal de tensión continua obtenida.Thanks to the proposed measures, the advantage that only one ionization electrode is necessary for the flame control Here a simple filtration of the alternate components of the ionization signal, being possible to assign to an amplifier circuit the signal of continuous voltage obtained.

A este respecto, un circuito de detección analógico no influye en la seguridad del circuito de control de llama conectado a prueba de errores al electrodo de ionización, como sería el caso en el estado de la técnica. Por consiguiente, también cabe la posibilidad conseguir el objetivo con un solo electrodo de ionización.In this regard, a detection circuit analog does not influence the safety of the control circuit of Flame connected to the ionization electrode error-proof, such as It would be the case in the state of the art. Therefore also it is possible to achieve the objective with a single electrode ionization

Gracias a las características de la reivindicación 2 resulta la ventaja de que la señal de ionización apenas se ve influenciada por el desacoplamiento de esta señal derivada, siendo posible una gran exactitud en la valoración.Thanks to the characteristics of the claim 2 is the advantage that the ionization signal is hardly influenced by the decoupling of this signal derived, being possible a great accuracy in the valuation.

Gracias a las características de la reivindicación 3 resulta la ventaja de que la valoración apenas carga la señal y, por lo tanto, se puede conseguir un correspondiente alto grado de exactitud de la valoración.Thanks to the characteristics of the claim 3 is the advantage that the valuation barely load the signal and therefore you can get a corresponding high degree of accuracy of the assessment.

Gracias a las características de la reivindicación 4 resulta la ventaja de que se garantiza una señal de salida muy clara que también se puede utilizar para una de las señalizaciones o para el inicio de un proceso de corrección.Thanks to the characteristics of the claim 4 is the advantage that a signal of very clear output that can also be used for one of the signaling or for the start of a correction process.

A continuación se explica con más detalle un ejemplo de realización de la invención por medio de las figuras 1, 2 y 3 de los dibujos.The following explains in more detail a exemplary embodiment of the invention by means of figures 1, 2 and 3 of the drawings.

Las distintas figuras muestran:The different figures show:

Fig. 1 un circuito de control de llama esquemático según la invención y las figuras 2 y 3, detalles de la figura 1.Fig. 1 a flame control circuit schematic according to the invention and figures 2 and 3, details of the Figure 1.

En todas las representaciones, las referencias iguales se refieren a los mismos detalles.In all representations, references The same refer to the same details.

Un quemador metálico 7 dispuesto en una cámara de combustión 6 se une eléctricamente con masa GND. Por otra parte, está previsto un único electrodo de ionización 5 que, en caso de existencia de una llama 2 en el quemador, suministra una corriente de ionización. El electrodo de ionización 5 está unido a un control de evaluación 1.A metal burner 7 arranged in a chamber of combustion 6 is electrically bonded with GND mass. On the other hand, a single ionization electrode 5 is provided which, in case of existence of a flame 2 in the burner, supplies a current ionization The ionization electrode 5 is connected to a control of evaluation 1.

Este control de evaluación 1 conectado a masa GND y a dos tensiones de alimentación U_{\_Ioni} y Ub1. Por el lado de la salida, el control de evaluación que fundamentalmente compara la magnitud de la corriente de ionización con un valor preestablecido, suministra una señal de llamas digital en una salida 3.This evaluation control 1 connected to ground GND and two supply voltages U _ \ Ioni} and Ub1. For him output side, the evaluation control that fundamentally compare the magnitude of the ionization current with a value preset, supplies a digital flame signal at an output 3.

Al control de evaluación 1 está además conectada una resistencia shunt R_{shunt} a través de dos conductores 8 y 9, estando conectado en paralelo otro condensador C1. Por otra parte, en cada electrodo de este condensador C1 están conectadas resistencias R1 ó bien R2 que están unidas entre sí a través de otro condensador C2, estando unido este condensador C2 a entradas no inversoras 10, 11 de dos amplificadores de diferencia OP1, OP2. Estos amplificadores de diferencia OP1, OP2 están conectados a masa GND y a una tensión de alimentación Ub2.The evaluation control 1 is also connected a shunt resistor R_ {shunt} through two conductors 8 and 9, another capacitor C1 being connected in parallel. For other part, on each electrode of this capacitor C1 are connected resistors R1 or R2 that are linked to each other through another capacitor C2, this capacitor C2 being connected to inputs not inverters 10, 11 of two difference amplifiers OP1, OP2. These difference amplifiers OP1, OP2 are connected to ground GND and at a supply voltage Ub2.

Las entradas inversoras 12, 13 de los dos amplificadores de diferencia 6, 7 están unidas, a través de resistencias R3, R5, a salidas de los amplificadores de diferencia OP1, OP2, estando unida la entrada inversora del amplificador de diferencia OP1, a través de una resistencia R4, a la resistencia R5 y a la salida del amplificador de diferencia OP2. Además, en la entrada inversora 12 del amplificador de diferencia 7 está conectada una tensión de alimentación Ub1 a través de una resistencia R6.The inverting inputs 12, 13 of the two Differential amplifiers 6, 7 are linked, through resistors R3, R5, to outputs of difference amplifiers OP1, OP2, the inverting input of the amplifier being connected OP1 difference, through a resistance R4, to resistance R5 and at the output of the difference amplifier OP2. Also, in the inverting input 12 of difference amplifier 7 is connected a supply voltage Ub1 through a resistor R6.

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La salida del amplificador de diferencia OP1 está unida, a través de una resistencia 7 y un circuito en paralelo R/C R8/C3 conectado a masa GND, a un borne de salida 4 que conduce una señal de tensión que es proporcional al componente de corriente continua de la corriente de ionización que fluye entre el electrodo y la masa GND.The output of the difference amplifier OP1 is connected, through a resistor 7 and a parallel circuit R / C R8 / C3 connected to ground GND, to an output terminal 4 that leads a voltage signal that is proportional to the current component continuous ionization current flowing between the electrode and the GND mass.

Este circuito descrito hasta ahora, excluido del control de evaluación 1 según la figura 1, corresponde a la parte de circuito B en la figura 2. El control de evaluación 1 puede corresponder, a modo de ejemplo, a la parte de circuito A en la figura 2.This circuit described so far, excluded from evaluation control 1 according to figure 1, corresponds to the part of circuit B in figure 2. Evaluation control 1 can correspond, by way of example, to the circuit part A in the figure 2.

En la parte de circuito A en la figura 2, de acuerdo con la figura 3, del circuito de control de llama según la invención, una fuente de tensión alterna U_Ioni está unida, a través de una resistencia R155 y un condensador C150 conectado a ésta en serie, al electrodo de ionización 5 que está dispuesto junto a la zona de llama 2 del quemador 7. En este caso, la llama está representada por un esquema equivalente que comprende una resistencia L_{Llama} de alto ohmiaje y un diodo D_{Llama} conectado a ésta en serie, estando unida esta conexión en serie a la masa GND del quemador 7.In circuit part A in figure 2, of according to figure 3, of the flame control circuit according to the invention, an alternating voltage source U_Ioni is connected, through of a resistor R155 and a capacitor C150 connected to it in series, to the ionization electrode 5 which is arranged next to the flame zone 2 of the burner 7. In this case, the flame is represented by an equivalent scheme comprising a resistance L_ {Flame} of high ohmiaje and a diode D_ {Flame} connected to it in series, this serial connection being connected to the GND mass of the burner 7.

El electrodo de ionización 5 está unido además a un control de evaluación. Éste comprende un divisor de tensión compuesto por una conexión en serie, unida al electrodo de ionización 5, de las resistencias R153 y R154, por una parte, y de una resistencia R163 que está unida a un polo positivo de una fuente de tensión continua Ub1. A la resistencia R163 está conectado en paralelo un condensador 154 en el que también está conectado la base de un transistor pnp cuyo emisor está conectado al polo positivo de la fuente de tensión continua Ub. El colector del transistor T152 está unido, a través de una resistencia R164, a la masa del quemador GND que está unida al polo negativo GND de la fuente de tensión continua Ub.The ionization electrode 5 is also connected to An evaluation control. This comprises a voltage divider composed of a serial connection, attached to the electrode of ionization 5, of resistors R153 and R154, on the one hand, and of a resistor R163 that is attached to a positive pole of a source of continuous voltage Ub1. To resistor R163 is connected in parallel a capacitor 154 in which the base of a pnp transistor whose transmitter is connected to the pole positive of the continuous voltage source Ub. The collector of transistor T152 is attached, through a resistor R164, to the GND burner mass that is attached to the negative GND pole of the continuous voltage source Ub.

En el colector del transistor T152 está conectado, además, un dispositivo de señal que también está unido al polo positivo de la fuente de tensión continua Ub y a su polo negativo GND.In the collector of transistor T152 is connected, in addition, a signal device that is also attached to the positive pole of the direct voltage source Ub and its pole GND negative.

Este dispositivo de señal comprende un condensador C152 con resistencia en paralelo R165 que está conectado en serie a un diodo D150 y a otro condensador C151, estando unido este último a un contacto de base de un transistor T150, a un contacto de colector de un transistor T151 y, a través de una resistencia R152, al polo positivo de la fuente de tensión continua Ub. El cátodo del diodo D150 está además unido al contacto de base del transistor T151 y, a través de una resistencia R159, a la masa del quemador.This signal device comprises a capacitor C152 with parallel resistor R165 that is connected in series to a diode D150 and another capacitor C151, being connected the latter to a base contact of a T150 transistor, to a collector contact of a transistor T151 and, through a resistance R152, to the positive pole of the DC voltage source Ub. The cathode of diode D150 is also connected to the base contact of transistor T151 and, through a resistance R159, to the ground of the burner

El condensador C152 y el ánodo del diodo D150 también están unidos a la masa del quemador a través de una resistencia R158.The C152 capacitor and the D150 diode anode they are also attached to the burner mass through a resistance R158.

El emisor del transistor T151 está unido, a través de una resistencia R161, a la masa del quemador o bien al polo negativo GND de la fuente de tensión continua Ub, estando unido el emisor del transistor T150, a través de esta resistencia y de una resistencia R162 conectada en serie a ésta, al emisor del transistor T151. El colector del transistor T150 está unido directamente al polo positivo de la fuente de tensión continua Ub.The emitter of transistor T151 is attached to through a resistance R161, to the mass of the burner or to negative pole GND of the direct voltage source Ub, being connected the emitter of transistor T150, through this resistance and a resistor R162 connected in series to it, to the emitter of the transistor T151. The T150 transistor manifold is attached directly to the positive pole of the DC voltage source Ub.

Entre el emisor del transistor T150 y la resistencia R162 están conectados, a través de resistencias R157 y R160, las señales de indicación _Llama1 y _Llama2.Between the emitter of transistor T150 and the resistor R162 are connected, through resistors R157 and R160, the indication signals _Call1 and _Call2.

En la figura 2 se representa la interconexión del control de evaluación 1 de la figura 1, de acuerdo con la figura 3, con el circuito de valoración B descrito al principio.Figure 2 shows the interconnection of evaluation control 1 of figure 1, in accordance with the Figure 3, with the rating circuit B described at the beginning.

A continuación se explica el funcionamiento del control de evaluación según la figura 3 junto con el dispositivo de señal.The operation of the evaluation control according to figure 3 together with the device signal.

Si no existe ninguna llama, formando la llama en el sentido de un esquema equivalente electrónico una trayectoria de diodos de alto ohmiaje con la resistencia R_{Llama} en serie con respecto al diodo D_{Llama}, la tensión U_Ioni que se registra en el electrodo de ionización Ioni se subdivide a través de las resistencias R153, R154 y R163 y se filtra en combinación con el condensador C154 por un filtro de paso bajo. La tensión alterna existente en la base de T152 no es suficiente para excitar el transistor T152. El transistor T152 está bloqueado de forma permanente. Por consiguiente, también bloquea el transistor T151 y el transistor T150 queda conectado. El potencial en las indicaciones _Llama1 y de la segunda indicación opcional _Llama2 es un potencial alto, esto significa que no se detecta ninguna llama.If there is no flame, forming the flame in the sense of an electronic equivalent scheme a trajectory of high ohm diodes with resistance R_ {Flame} in series with with respect to the diode D_ {Llama}, the voltage U_Ioni that is registered in the ionization electrode Ioni is subdivided through the resistors R153, R154 and R163 and filtered in combination with the C154 capacitor through a low pass filter. Alternating voltage existing in the base of T152 is not enough to excite the transistor T152. Transistor T152 is locked so permanent. Consequently, it also blocks transistor T151 and The transistor T150 is connected. The potential in _Llama1 indications and the second optional indication _Llama2 is a high potential, this means that none is detected call.

En caso de existencia de llama, en la media onda positiva de U_Ioni, una corriente fluye desde el electrodo de ionización Ioni a la masa del quemador, o bien al polo negativo GND de la fuente de tensión continua Ub. De este modo, el potencial en la base del transistor T152 desciende y durante la media onda negativa, su trayectoria de colector del emisor empieza a ser conductora, lo que provoca que en el colector del transistor T152 se generen impulsos de tensión que, a través del condensador C152 y del diodo D150, se transmiten a la base del transistor T151, haciéndolo conductor. Dado que el condensador C151 cambia de carga a través de la trayectoria del emisor de base del transistor T151, este último permanece siendo conductor durante algún tiempo. Por consiguiente, el transistor T150 se bloquea de forma permanente y en las indicaciones _Llama1 y _Llama2 se registra un nivel bajo resultante fundamentalmente del divisor de tensión que está formado por las resistencias R152 y R161. Si en caso de una llama de bajo ohmiaje, el potencial en la base del transistor T152 es tan reducido que éste se excita permanentemente, a través de la resistencia R165 y el diodo D150 del transistor T151 también se excita de forma permanente y el transistor T150 se bloquea. En este caso también se registra un nivel bajo en las indicaciones _Llama1 y _Llama2, lo que a su vez corresponde a una llama detectada.In case of flame existence, in the half wave positive of U_Ioni, a current flows from the electrode of Ioni ionization to the burner mass, or to the negative pole GND of the continuous voltage source Ub. Thus, the potential in the base of transistor T152 descends and during the half wave negative, its sender collector trajectory begins to be conductive, which causes the T152 transistor manifold to generate voltage pulses that, through capacitor C152 and of diode D150, are transmitted to the base of transistor T151, making him a driver. Since capacitor C151 changes charge to through the path of the base emitter of transistor T151, The latter remains a conductor for some time. By consequently, transistor T150 is permanently blocked and In the indications _Llama1 and _Llama2 a low level is registered resulting primarily from the voltage divider that is formed by resistors R152 and R161. Yes in case of a low flame ohmiaje, the potential at the base of transistor T152 is so reduced that this is permanently excited, through resistance R165 and diode D150 of transistor T151 is also excitedly permanent and transistor T150 crashes. In this case also registers a low level in the indications _Llama1 and _Llama2, what which in turn corresponds to a detected flame.

Mediante un dimensionado apropiado de las resistencias R161, R162, R152 es posible regular un comportamiento de histéresis. A través de las resistencias R164, R165, R158 y R159 en combinación con los condensadores C152 y C151 se puede regular la sensibilidad del control de evaluación o bien del dispositivo de señal.By appropriate sizing of the resistors R161, R162, R152 it is possible to regulate a behavior of hysteresis. Through resistors R164, R165, R158 and R159 in combination with capacitors C152 and C151 can be regulated the sensitivity of the evaluation control or of the device signal.

El circuito está diseñado de manera que los errores de componente, también en combinación con un segundo error independiente, siempre provoquen una señal de salida estática o bien no influyan en el funcionamiento del circuito o sólo con respecto a la sensibilidad. Esto permite la utilización, por ejemplo, en calefacciones automáticas de gas según EN 298.The circuit is designed so that the component errors, also in combination with a second error independent, always cause a static output signal or do not influence the operation of the circuit or only with respect to the sensibility. This allows the use, for example, in automatic gas heaters according to EN 298.

A continuación se explica el funcionamiento del control de evaluación B en la figura 2 ó bien según la figura 1.The operation of the evaluation control B in figure 2 or according to figure 1.

Una tensión proporcional a la corriente de ionizacíón que es provocada por I1 en la entrada del guardallamas en la resistencia Rshunt, se toma a través de las resistencias R1 y R2. Con ayuda de los condensadores C1 y C2 se atenúa la señal de tensión alterna. La tensión continua resultante U_{I1porcentaje \ continuo} se amplifica según U_{I\_Ioni} = a x U_{I1porcentaje \ continuo} + b. El factor a y el offset b resultan de la proporción de las resistencias R4 y R3 con R4=R5 y R3=R6, así como la proporción R7 con respecto a R8.A voltage proportional to the current of ionization that is caused by I1 at the entrance of the flame arrester in Rshunt resistance is taken through resistors R1 and R2. With the help of capacitors C1 and C2 the voltage signal is attenuated alternate The resulting continuous voltage U_ {I1 percentage \ continuous} is amplified according to U_ {I \ _Ioni} = a x U_ {I1 percentage \ continuous} + b. Factor a and offset b result from the proportion of resistors R4 and R3 with R4 = R5 and R3 = R6, as well as the R7 ratio to R8.

Mediante el dimensionado de alto ohmiaje en comparación con R_{shunt} y R153, R154, de las resistencias R1 y R2 se garantiza que, en caso de errores de componente en la parte de circuito B, la salida digital del control de evaluación A, o de un control de evaluación alternativo 1 según la figura 1, bien siga funcionando debidamente, o que se registre una señal de salida estática _Llama, independientemente de que realmente exista una llama, de manera que el error puede ser detectado por una lógica conectada en serie. Esto permite la utilización de todo el circuito, por ejemplo, en calefacciones automáticas de gas según EN 298.By sizing high ohmiaje in comparison with R_ {shunt} and R153, R154, of resistors R1 and R2 guarantees that, in case of component errors in the part of circuit B, the digital output of evaluation control A, or of a alternative evaluation control 1 according to figure 1, well follow functioning properly, or an output signal is recorded static _Call, regardless of whether there really is a called, so that the error can be detected by a logic connected in series. This allows the use of all the circuit, for example, in automatic gas heaters according to EN 298.

Claims

1. Flame control circuit for a metal composite burner subjected to an electrical potential, with an ionization electrode (5) and an evaluation circuit (1) that supplies a digital output signal, characterized in that the ionization electrode ( 5) is connected to a signal input of the evaluation control (1), in which a Shunt resistor (R_ {shunt}) is connected for decoupling a signal proportional to the ionization current.

2. The flame control circuit according to claim 1, characterized in that the evaluation control (B) has a high ohm circuit R / C (C1, R1, R2) compared to the Shunt resistor, for filtering the alternate component of the decoupled signal.

3. Flame control circuit according to one of claims 1 or 2, characterized in that a difference amplifier (6, 7) with an adaptation of the field of measurement is provided for recording the measurement quantity proportional to the ionization current. measurement connected in series.

4. Flame control circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that a digital analog converter is connected in series to the evaluation control (B).