RU2440536C2 - Device to measure intensive flame - Google Patents
Device to measure intensive flame Download PDFInfo
- Publication number
- RU2440536C2 RU2440536C2 RU2008148840/06A RU2008148840A RU2440536C2 RU 2440536 C2 RU2440536 C2 RU 2440536C2 RU 2008148840/06 A RU2008148840/06 A RU 2008148840/06A RU 2008148840 A RU2008148840 A RU 2008148840A RU 2440536 C2 RU2440536 C2 RU 2440536C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- signal
- flame
- duty cycle
- base
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Abstract
Description
Область изобретенияField of Invention
Настоящее изобретение относится к устройству для измерения интенсивности пламени, имеющее отличительные признаки, изложенные в преамбуле главного пункта формулы изобретения.The present invention relates to a device for measuring flame intensity, having the distinguishing features set forth in the preamble of the main claim.
Технологические предпосылкиTechnological background
Настоящее изобретение относится, в частности, но не исключительно, к области систем для управления подачей газа к горелкам устройств для отопления, пламя в которых предназначено для нагрева окружающей среды или промежуточной текучей среды, циркулирующей в котельной установке.The present invention relates, in particular, but not exclusively, to the field of systems for controlling the gas supply to the burners of heating devices, the flame of which is designed to heat the environment or the intermediate fluid circulating in the boiler plant.
Типичным вариантом применения являются системы, управляющие подачей газа в горелки бойлеров для отопления жилых домов и/или горячего водоснабжения жилых домов.Typical applications are systems that control the gas supply to the burners of boilers for heating residential buildings and / or hot water supply to residential buildings.
В той области техники, к которой относится настоящее изобретение известно решение, согласно которому вышеуказанные приборы по соображениям безопасности снабжаются устройствами, которые определяют наличие пламени, измеряя ток, текущий в датчике пламени, известный в этой области техники как "ток ионизации", как описано, например, в патентах США №5599180, №6060719 и в патенте Японии №4244922.In the technical field to which the present invention relates, a solution is known according to which, for safety reasons, the above devices are equipped with devices that detect the presence of a flame by measuring the current flowing in the flame sensor, known in the art as “ionization current”, as described, for example, in US patent No. 5599180, No. 6060719 and in Japanese patent No. 4244922.
Тем не менее, в этой области техники сохраняется необходимость в создании устройств не только для обнаружения, но и для измерения интенсивности пламени, чтобы оптимизировать параметры горения и, следовательно, уменьшить вредные выбросы и расход топлива.However, in this technical field there remains a need to create devices not only for detecting, but also for measuring flame intensity, in order to optimize combustion parameters and, therefore, reduce harmful emissions and fuel consumption.
В этой области техники к таким устройства предъявляются требования достаточной стабильности характеристик при изменении температуры, по меньшей мере в том диапазоне температур, в котором это устройство используется, при разбросе характеристик компонентов и при изменении питающего напряжения, в то же время без сильного влияния на издержки, сроки производства и без усложнения конструкции.In this technical field, such devices are required to have sufficient stability characteristics when the temperature changes, at least in the temperature range in which this device is used, when the characteristics of the components are varied and when the supply voltage changes, at the same time without a strong impact on costs, production time and without complicating the design.
Описание изобретенияDescription of the invention
Главной задачей настоящего изобретения является создание устройства для измерения интенсивности пламени, которое конструктивно и функционально отвечает вышеприведенным требованиям и, в то же время, устраняет недостатки прототипов.The main objective of the present invention is to provide a device for measuring flame intensity, which constructively and functionally meets the above requirements and, at the same time, eliminates the disadvantages of the prototypes.
Эти и другие задачи, более подробно описанные ниже, достигаются с помощью устройства для измерения интенсивности пламени в соответствии с приложенной формулой изобретения.These and other tasks, described in more detail below, are achieved using a device for measuring flame intensity in accordance with the attached claims.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения представлены в нижеследующем подробном описании предпочтительного осуществления изобретения, приведенного исключительно в качестве неограничивающего примера, со ссылками на приложенные чертежи, гдеOther features and advantages of the present invention are presented in the following detailed description of a preferred embodiment of the invention, given by way of non-limiting example only, with reference to the attached drawings, wherein
Фиг.1 - схема предпочтительного варианта осуществления устройства для измерения интенсивности пламени по настоящему изобретению.1 is a diagram of a preferred embodiment of a flame intensity measuring apparatus of the present invention.
Фиг.2 - диаграмма изменения коэффициента заполнения (в %) напряжения V как функции тока ионизации (мкА) пяти разных примеров датчика пламени при заранее определенной температуре согласно схеме по фиг.1.Figure 2 is a diagram of the variation of the duty cycle (in%) of voltage V as a function of ionization current (μA) of five different examples of a flame sensor at a predetermined temperature according to the circuit of Figure 1.
Фиг.3 - показывает разброс температур (°C) величин, показанных на фиг.2.Figure 3 - shows the temperature variation (° C) of the values shown in figure 2.
Фиг.4 - предпочтительный вариант осуществления входного/выходного сигнала на разные компоненты устройства по фиг.1.Figure 4 is a preferred embodiment of the input / output signal to the various components of the device of figure 1.
Фиг.5 - схематическая иллюстрация предпочтительного варианта осуществления системы управления по настоящему изобретению, содержащей устройство по фиг.1.FIG. 5 is a schematic illustration of a preferred embodiment of a control system of the present invention comprising the device of FIG. 1.
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретенияPreferred Embodiment of the Present Invention
Как показано на фиг.1, устройство для измерения интенсивности пламени, выполненное с возможностью, например, измерения интенсивности пламени в горелках, в соответствии с настоящим изобретением, в целом обозначено позицией 1.As shown in FIG. 1, a flame intensity measuring device configured to, for example, measure flame intensity in burners in accordance with the present invention is generally indicated by 1.
Устройство 1 для измерения интенсивности пламени содержит датчик U1 пламени, расположенный в горелке так, чтобы контактировать с пламенем, когда оно присутствует, и генерировать ток ионизации, пропорциональный интенсивности пламени.The flame
Датчик U1 предпочтительно изготовлен с использованием традиционных технологий и содержит, например, два электрода. В предпочтительном варианте осуществления изобретения работу датчика пламени можно сравнить с работой генератора тока, соединенного с элементом, работающим в одностороннем режиме, например диодом, включенным последовательно с резистором (см. диод D2 и резистор R10 на фиг.1): ток, генерируемый датчиком в результате присутствия пламени, на практике течет только в одном направлении. Это, в частности, вызвано тем, что в бойлерах по прототипу горелки часто заземляют, и это приводит к тому, что, когда в датчике U1 при наличии пламени течет ток, он "стекает" на землю.The sensor U1 is preferably manufactured using conventional technologies and contains, for example, two electrodes. In a preferred embodiment of the invention, the operation of the flame sensor can be compared to the operation of a current generator connected to an element operating in one-sided mode, for example, a diode connected in series with a resistor (see diode D2 and resistor R10 in FIG. 1): the current generated by the sensor in the result of the presence of flame, in practice flows in only one direction. This, in particular, is due to the fact that in prototype boilers, burners are often grounded, and this leads to the fact that when the current flows in the U1 sensor in the presence of a flame, it "flows" to the ground.
Как правило, токи, генерируемые датчиками пламени, соединенными с известными в этой области техники горелками, имеют силу порядка микроампер. Например, в рассматриваемых вариантах применения ток ионизации, генерируемый в датчике U1, предпочтительно изменяется от 0,8 мкА до 7,5 мкА. Устройство по настоящему изобретению, тем не менее, может использоваться также и в случае, когда токи ионизации имеют другой порядок величины.Typically, the currents generated by flame detectors connected to burners known in the art have a force of the order of microamps. For example, in the applications under consideration, the ionization current generated in the sensor U1 preferably ranges from 0.8 μA to 7.5 μA. The device of the present invention, however, can also be used when the ionization currents are of a different order of magnitude.
Термин "интенсивность пламени" в предпочтительном варианте, описываемом ниже, имеет следующее значение: "слабое" пламя - это пламя, которое частично "лижет" датчик при пространственном рассмотрении, а "сильное" пламя - это пламя, полностью окружающее датчик. Различные уровни интенсивности пламени от слабого до сильного, таким образом, соответствуют состояниям соприкосновения пламени со все большей площадью узла датчика, пока пламя полностью не окружит его.The term "flame intensity" in the preferred embodiment described below has the following meaning: a "weak" flame is a flame that partially "licks" the sensor when viewed spatially, and a "strong" flame is a flame that completely surrounds the sensor. Various levels of flame intensity, from weak to strong, thus correspond to the state of contact of the flame with a larger area of the sensor assembly, until the flame completely surrounds it.
Устройство 1 для измерения интенсивности пламени получает не только токовый сигнал от датчика U1, но сигнал переменного напряжения V1, имеющий первый заранее определенный коэффициент заполнения, например, центрированный по нулю коэффициент заполнения 50%. Напряжением V может быть, например, напряжение сети питания, из которого постоянная компонента удалена конденсатором С1 (см. фиг.1, на котором резистор R1, конденсатор С1 и два дополнительных резистора R2 и R4 включены последовательно, что является одним из возможных вариантов настоящего изобретения) для получения синусоидального сигнала, имеющего первый коэффициент заполнения 50% и, по существу, центрированного на нуле (т.е. имеющего среднюю величину, по существу, равную нулю). Напряжение V1 также может подаваться генератором переменного сигнала или аккумуляторной батареей (не показаны).The
Согласно основному отличительному признаку настоящего изобретения устройство 1 для измерения интенсивности пламени далее содержит средство 2 для изменения первого заранее определенного коэффициента заполнения сигнала V1, на вход которого подается и ток ионизации, генерируемый датчиком U1 после резистора R6, и сигнал V1 переменного напряжения. Это средство 2 генерирует на выходе сигнал V переменного напряжения, имеющий второй коэффициент заполнения, который является функцией первого коэффициента заполнения (который известен и задан при монтаже устройства 1) и тока U1 ионизации, как будет показано ниже. В частности, второй коэффициент заполнения выходного сигнала V увеличивается при увеличении тока ионизации. Измеряя второй коэффициент заполнения, таким образом, можно определить интенсивность пламени, поскольку величина тока ионизации пропорциональна интенсивности пламени.According to the main distinguishing feature of the present invention, the flame
Средства 2 изменения содержат переключающий элемент, предпочтительно транзистор Q1, на базу которого подается сигнал V1 и ток ионизации.
Положительное напряжение питания, которое на фиг.1 обозначено как постоянное напряжение Vcc, подается на коллектор транзистора Q1. На фиг.1 также показан резистор R5 коллектора.A positive supply voltage, which is indicated in FIG. 1 as a constant voltage Vcc, is supplied to the collector of transistor Q1. 1 also shows a collector resistor R5.
Разность потенциалов между базой и эмиттером транзистора Q1 определяется по входному сигналу на базе (эмиттер предпочтительно соединен с землей). Величины различных компонентов устройства 1, величины тока ионизации и величина сигнала V1 переменного тока, имеющего первый коэффициент заполнения, таковы, что входной сигнал на базе транзистора Q1 имеет величину, которая колеблется между уровнем насыщения (когда входной сигнал на базе транзистора максимален) и уровнем отсечки для транзистора Q1, что приводит к работе последнего, по существу, в качестве "переключателя".The potential difference between the base and the emitter of the transistor Q1 is determined by the input signal on the base (the emitter is preferably connected to ground). The values of the various components of the
Следует понимать, что, работая между насыщением и отсечкой и не в линейной зоне, транзистор Q1, по существу, не чувствителен к изменениям температуры, в отличие от случая, когда транзистор работал бы в линейной зоне. Более того, поскольку коэффициент усиления транзистора не является существенным параметром, в устройстве по настоящему изобретению можно применять чрезвычайно дешевые транзисторы.It should be understood that, operating between saturation and cut-off and not in the linear zone, the transistor Q1 is essentially insensitive to temperature changes, in contrast to the case when the transistor would operate in a linear zone. Moreover, since the gain of the transistor is not an essential parameter, extremely cheap transistors can be used in the device of the present invention.
Измерительное устройство 1 далее содержит опциональное фильтрующее устройство 3, посредством которого сигнал V1 переменного напряжения и токовый сигнал от датчика пламени (если пламя присутствует) преимущественно фильтруются и, затем, подаются как входные сигналы на базу транзистора Q1.The
Опциональные фильтрующие устройства 3 предпочтительно содержат фильтр 3 нижних частот, который предпочтительно сформирован двумя включенными параллельно фильтрами нижних частот: первым фильтром 4 нижних частот, например, включенным последовательно с резистором r8' и конденсатором С3, и вторым фильтром 5, например, включенным последовательно с резистором R9 и конденсатором С2. Одна клемма конденсатора С3 и конденсатора С2 предпочтительно соединена с землей.The
Фильтр 3 нижних частот, содержащий два фильтра 4 и 5 нижних частот, включенных параллельно, является идеальным решением для понижения частоты отсечки общего сигнала при использовании коммерчески доступных, дешевых и надежных компонентов. Параллельное включение двух фильтров нижних частот на практике позволяет использовать резисторы и конденсаторы меньшего номинала, чем в случае одиночного фильтра нижних частот. По той же причине, т.е. для удешевления и упрощения схемы, резистор R8' предпочтительно содержит два последовательно включенных резистора R7 и R8.A low-
Очевидно, что входной сигнал на фильтр 3 нижних частот имеет отрицательное смещение относительно сигнала V1, при этом такое смещение зависит от величины тока ионизации от датчика U1 на землю. Поэтому, начиная с коэффициента заполнения сигнала V1, сигнал, подаваемый на вход фильтра 3 и, следовательно, на базу транзистора Q1, имеет коэффициент заполнения ниже, чем сигнал V1 в результате тока ионизации, который, при его наличии, создает отрицательное смещение сигнала V1, т.е. его "сдвиг" на определенную величину, определяемую силой тока ионизации, к величинам отрицательного напряжения.Obviously, the input signal to the low-
Фильтр 3 нижних частот электрически соединен как выход с базой транзистора Q1 средством 6, регулирующим напряжение на базе транзистора Q1. Средство 6 регулирования напряжения базы транзистора Q1, например, содержит диод D4, включенный параллельно с базой, т.е. соединяющий базу и эмиттер транзистора Q1 для ограничения напряжения на базе до уровня, ниже максимального уровня, допустимого для транзистора Q1, чтобы не допустить повреждения транзистора. Предпочтительно, диод D4 расположен параллельно базе (хотя диод D4 может быть включен последовательно с базой транзистора) поскольку такое включение обеспечивает лучшее температурное поведение устройства 1. Диод D4 далее включен параллельно с резистором R11, который выполнен с возможностью соединять базу с землей.The low-
Транзистор Q1 далее предпочтительно содержит резистор R5 коллектора и имеет напряжение V коллектора, которое представляет выходной сигнал измерительного устройства 1: этот выходной сигнал V, по существу, содержит двухуровневое напряжение (для упрощения, известное краткими именованиями "высокое" и "низкое"), со вторым коэффициентом заполнения, зависящим от изменения насыщения (которому соответствует "низкое" напряжение V) и отсечки (которому соответствует "высокое" напряжение V) транзистора Q1. Поскольку величина первого коэффициента заполнения сигнал V1 остается постоянной, величина коэффициента заполнения сигнала V зависит от отрицательного смещения, пропорционального току ионизации, генерируемому датчиком U1 пламени, в сигнале, подаваемом на базу транзистора Q1.The transistor Q1 further preferably comprises a collector resistor R5 and has a collector voltage V that represents the output signal of the measuring device 1: this output signal V essentially contains a two-level voltage (for simplicity, known by the short names “high” and “low”), with the second duty cycle, depending on the change in saturation (which corresponds to a "low" voltage V) and cutoff (which corresponds to a "high" voltage V) of the transistor Q1. Since the value of the first duty cycle of the signal V1 remains constant, the duty cycle of the signal V depends on a negative bias proportional to the ionization current generated by the flame sensor U1 in the signal supplied to the base of the transistor Q1.
Преимущественно, резисторы R1-R11 относятся к типу, который не меняет характеристик при изменении температуры, например, являются транзисторами типа компонентов с поверхностным монтажом, чтобы обеспечить, наряду с использованием транзистора Q1 вне линейной зоны, воспроизводимость характеристик устройства 1 в заранее определенном диапазоне температур, эквивалентном эксплуатационному диапазону горелки, например в диапазоне от -40°C до 80°C.Advantageously, the resistors R1-R11 are of a type that does not change characteristics with changing temperature, for example, they are transistors of the type of surface-mounted components, in order to ensure, along with the use of transistor Q1 outside the linear zone, the reproducibility of the characteristics of
Исключительно для примера, используемые резисторы имеют следующие значения: R1=100 кОм, R2=R4=470 кОм, R3=2,3 МОм, R5=R6=R7=1 МОм, R8 =22 МОм, R9=15 МОм, R10=47 МОм. Использованные конденсаторы имеют следующие значения: С1=2,2 нФ, С3=С2=1 нФ. И, наконец, Vcc=5 В.For example purposes only, the resistors used have the following values: R1 = 100 kΩ, R2 = R4 = 470 kΩ, R3 = 2.3 MΩ, R5 = R6 = R7 = 1 MΩ, R8 = 22 MΩ, R9 = 15 MΩ, R10 = 47 megohms. The capacitors used have the following meanings: C1 = 2.2 nF, C3 = C2 = 1 nF. And finally, Vcc = 5 V.
Сигнал V1 переменного напряжения зависит, однако, от типа источника питания, к которому подключено устройство, т.е. в Италии - от сигнала частотой 50 Гц. Если эта величина меняется, т.е. частота сети равна 60 Гц, все, что необходимо, это изменение программного обеспечения, поскольку устройство может использоваться с любым напряжением сети питания.The AC voltage signal V1, however, depends on the type of power source to which the device is connected, i.e. in Italy - from a signal with a frequency of 50 Hz. If this value changes, i.e. the network frequency is 60 Hz, all that is needed is a software change, since the device can be used with any supply voltage.
Система 7 управления по настоящему изобретению, показанная на фиг.5, содержит устройство 1 для измерения интенсивности пламени, и средство 8 для сравнения второго коэффициента заполнения выходного сигнала устройства 1 с множеством заранее определенных уровней, чтобы присвоить интенсивности пламени конкретную величину второго коэффициента заполнения.The control system 7 of the present invention, shown in FIG. 5, comprises a
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения имеется четыре уровня пламени. Таким образом, управляющая функция присваивает заранее определенный уровень конкретным величинам второго коэффициента заполнения. According to a preferred embodiment of the invention, there are four flame levels. Thus, the control function assigns a predetermined level to specific values of the second duty cycle.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения ток ионизации, генерируемый в датчике U1, может меняться в диапазоне от 0,8 мкА до 4,5 мкА, что приводит к, по существу, линейному изменению второго коэффициента заполнения (минимальный - при отсутствии пламени, и затем увеличивающийся при увеличении тока ионизации).According to a preferred embodiment of the invention, the ionization current generated in the sensor U1 can vary in the range from 0.8 μA to 4.5 μA, which leads to a substantially linear change in the second duty factor (minimum - in the absence of flame, and then increasing with increasing ionization current).
Средство 8 сравнения предпочтительно содержит микропроцессор μP, на вход которого подается напряжение V коллектора с высокой частотой дискретизации, типично, каждые 64 мкс, при этом эта величина может, тем не менее, меняться и зависит, помимо прочего, от частоты переменного сигнала V1 и от тока ионизации.The comparator 8 preferably comprises a microprocessor μP, to the input of which a collector voltage V with a high sampling frequency is applied, typically every 64 μs, this value can nevertheless vary and depends, inter alia, on the frequency of the variable signal V1 and ionization current.
Предпочтительно, если устройство 1 получает питание непосредственно от сети электропитания, система 7 управления далее содержит разделительный трансформатор 9, предназначенный для того, чтобы сделать сигнал V1 независимым от сетевого источника питания. Разделительный трансформатор 9 имеет вспомогательную обмотку на вторичной обмотке (не показана), изолирующую "высоковольтную" часть цепи 2 изменения, что избавляет от необходимости применять оптроны для стыковки с микропроцессором.Preferably, if the
Устройство 1 по настоящему изобретению работает следующим образом.The
В отсутствие пламени ток ионизации не течет через датчик U1 пламени, и, следовательно, входным и выходным сигналами фильтрующего устройства 3, которое ослабляет только амплитуду сигнала, но не меняет коэффициент заполнения, являются сигналы V1 переменного напряжения, имеющие заранее определенный коэффициент заполнения, например, соответствующий частоте сетевого источника питания. В предпочтительном варианте первый коэффициент заполнения равен 50%.In the absence of a flame, the ionization current does not flow through the flame sensor U1, and therefore, the input and output signals of the
Поэтому разность потенциалов между базой и эмиттером транзистора Q1 чередуется между величинами отсечки и насыщения во время интервалов времени, зависящих от сигнала V1, и второй коэффициент заполнения напряжения V коллектора пропорционален и первому коэффициенту заполнения и "инвертирован" относительно него. В частности, когда на базе транзистора Q1 имеется положительный входной сигнал, сигнал V является отрицательным, а когда на базе транзистора Q1 имеется отрицательный сигнал, сигнал V является положительным. В отсутствие пламени, однако, сигнал V не имеет коэффициента заполнения, совпадающего с коэффициентом заполнения сигнала V1 из-за наличия резистора R3 (в предпочтительном варианте, 2,2 МОм) для обеспечения более точного обнаружения сигнала V.Therefore, the potential difference between the base and emitter of transistor Q1 alternates between cutoff and saturation during time intervals depending on the signal V1, and the second duty cycle of the collector voltage V is proportional to the first duty factor and is “inverted” relative to it. In particular, when there is a positive input signal at the base of transistor Q1, the signal V is negative, and when there is a negative signal at the base of transistor Q1, the signal V is positive. In the absence of flame, however, signal V does not have a duty cycle that matches the duty factor of signal V1 due to the presence of resistor R3 (in the preferred embodiment, 2.2 MΩ) to provide a more accurate detection of signal V.
В предпочтительном варианте осуществления устройства 1, имеющего выход, показанный на фиг.2, коэффициент заполнения сигнала V при нулевом пламени задается равным 20%, хотя коэффициент заполнения сигнала V при нулевом пламени можно задавать произвольно.In a preferred embodiment of the
При наличии пламени, ток ионизации в датчике U1 пламени приводит к отрицательному смещению относительно переменного сигнала V1 на входе фильтра 3 нижних частот, пропорциональному силе этого тока: чем больше ток, тем большим будет отрицательное смещение, т.е. "сдвиг" сигнала V1 к отрицательным значениям напряжения и, следовательно, коэффициент заполнения сигнала, подаваемого на базу транзистора Q1, будет пропорционально уменьшаться. Следует обратиться к фиг.4, на которой показан пример сигнала, присутствующего как вход/выход в разных точках (в частности, в точках А, В, С, D и при отсутствии пламени) устройства 1. Хотя этот вариант иллюстрирует синусоидальный сигнал V1 с коэффициентом заполнения 50%, очевидно, что сигнал V1 может быть любым переменным сигналом с заранее заданным коэффициентом заполнения.In the presence of a flame, the ionization current in the flame sensor U1 leads to a negative bias relative to the variable signal V1 at the input of the low-
В первом предпочтительном варианте осуществления изобретения сигнал V1 является синусоидальным с коэффициентом заполнения 50%.In a first preferred embodiment of the invention, the signal V1 is sinusoidal with a duty cycle of 50%.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения сигнал V1 является треугольным сигналом с коэффициентом заполнения 50%. Генератор треугольного сигнала является особенно предпочтительным в случаях, когда необходимо использовать генератор переменного тока (например, когда соединение с сетью электропитания невозможно и, следовательно, приходится использовать соответствующий аккумулятор). В результате отрицательного смещения, разность потенциалов между базой и эмиттером транзистора Q1 такова, чтобы отсекать транзистор Q1 на временной интервал, превышающий интервал насыщения, поскольку сигнал, подаваемый на базу транзистора, находится в области отрицательного напряжения дольше, чем период, в течение которого на базу подается положительное напряжение. Таким образом, выходной сигнал V устройства 1 имеет "высокое" состояние дольше, чем "низкое", что приводит к увеличению его коэффициента заполнения (см. сигналы на фиг.4). Следовательно, чем сильнее уменьшается коэффициент заполнения входного сигнала на базе транзистора Q1, тем сильнее увеличивается коэффициент заполнения сигнала коллектора (т.е. напряжение V).In another preferred embodiment, the signal V1 is a triangular signal with a duty cycle of 50%. A triangular signal generator is especially preferred in cases where it is necessary to use an alternating current generator (for example, when it is impossible to connect to the power supply network and, therefore, it is necessary to use an appropriate battery). As a result of the negative bias, the potential difference between the base and emitter of transistor Q1 is such that it cuts off transistor Q1 for a time interval longer than the saturation interval, since the signal applied to the base of the transistor is in the negative voltage region longer than the period during which the base positive voltage is applied. Thus, the output signal V of the
Второй коэффициент заполнения напряжения V коллектора, определяемый прохождением тока насыщения транзистора Q1 на резистор R5, таким образом, пропорционален обнаруженной интенсивности пламени, как показано на фиг.2: абсцисса показывает ток ионизации (пропорциональный интенсивности пламени), а ордината показывает полученный коэффициент заполнения сигнала V. Чем больше ток, тем больше коэффициент заполнения, пока не будет достигнуто "насыщение" (сигнал V постоянно на "высоком" уровне). Различные кривые, показанные на фиг.2, относятся к множеству разных устройств 1, в частности, содержащих разные датчики U1 чтобы убедиться, что их поведение аналогично.The second collector voltage factor V of the collector, determined by the passage of the saturation current of the transistor Q1 to the resistor R5, is thus proportional to the detected flame intensity, as shown in Fig. 2: the abscissa shows the ionization current (proportional to the flame intensity), and the ordinate shows the obtained signal fill factor V The larger the current, the greater the duty cycle until saturation is reached (V signal is constantly at a "high" level). The various curves shown in FIG. 2 relate to many
Устройство 1 имеет соответствующие размеры, так чтобы величина насыщения достигалась для максимальных уровней пламени, обычно встречающихся в горелках, в которых это устройство применяется.The
В результате использования компонентов с поверхностным монтажом и того факта, что транзистор Q1 не работает в линейной зоне, заявители смогли убедиться, что при изменениях температуры от -40°C до +80°C максимальное изменение коэффициента заполнения сигнала V составляет 2%, что делает устройство 1, по существу, нечувствительным к температуре в нормальном эксплуатационном диапазоне температур. На фиг.3 представлена диаграмма, аналогичная фиг.2, полученная для трех разных рабочих температур устройства 1, составлявших -25°C, 25°C и 70°C (в данном случае также для каждой температуры приведены модели разных устройств 1, имеющих разные датчики).As a result of the use of surface-mounted components and the fact that the Q1 transistor does not work in the linear zone, the applicants were able to verify that when the temperature changes from -40 ° C to + 80 ° C, the maximum change in the signal duty cycle V is 2%, which makes
В системе 7 управления напряжение V дискретизируется с высокой частотой и полученные дискретные величины сравниваются в микропроцессоре с заранее определенными уровнями управляющей функции.In the control system 7, the voltage V is sampled at a high frequency and the obtained discrete values are compared in the microprocessor with predetermined levels of the control function.
Таким образом, настоящее изобретение достигает поставленные задачи и обеспечивает вышеописанные преимущества по сравнению с известными из уровня техники решениями.Thus, the present invention achieves the objectives and provides the above advantages compared with solutions known from the prior art.
Следует понимать, в частности, что устройство для измерения интенсивности пламени не изменяет характеристик при изменении температуры, при разбросе характеристик компонентов и при изменении питающего напряжения.It should be understood, in particular, that a device for measuring flame intensity does not change characteristics when the temperature changes, when the characteristics of the components are spread, and when the supply voltage changes.
Claims (13)
- датчик (U1) пламени, генерирующий ток ионизации, пропорциональный интенсивности пламени в горелке;
- средства (2) для изменения первого коэффициента заполнения как функции тока ионизации, при этом на вход средств (2) изменения подается первый переменный сигнал (V1) и ток ионизации, и на выходе генерируется переменный сигнал (V), имеющий второй коэффициент заполнения, который является функцией тока ионизации, при этом средства (2) изменения содержат по меньшей мере один переключающий элемент (Q1), на вход которого подается второй переменный сигнал, имеющий отрицательное смещение относительно первого переменного сигнала (V1), при этом это смещение зависит от величины тока ионизации, текущего на землю, при этом
переключающий элемент (Q1) содержит транзистор, и второй переменный входной сигнал подается на базу этого транзистора (Q1), причем второй переменный входной сигнал на базе транзистора (Q1) таков, что разность потенциалов между базой и эмиттером транзистора (Q1) чередуется между величинами насыщения и отсечки, и выходной сигнал (V) средств (2) изменения соответствует напряжению на коллекторе транзистора (Q1), имеющему второй коэффициент заполнения, зависящий от чередования насыщения и отсечки транзистора (Q1) под действием упомянутого отрицательного смещения.1. Device (1) for measuring the intensity of a flame in a burner, to which a first alternating signal (V1) with a first predetermined duty cycle is supplied, characterized in that it contains:
- a flame sensor (U1) generating an ionization current proportional to the intensity of the flame in the burner;
- means (2) for changing the first duty cycle as a function of the ionization current, while the first alternating signal (V1) and ionization current are supplied to the input of the means (2), and an alternating signal (V) having a second duty factor is generated at the output, which is a function of the ionization current, wherein the change means (2) comprise at least one switching element (Q1), the input of which is supplied with a second alternating signal having a negative bias with respect to the first alternating signal (V1), while this is the bias depends on the value of the ionization current flowing to the ground, wherein
the switching element (Q1) contains a transistor, and a second alternating input signal is supplied to the base of this transistor (Q1), and the second alternating input signal based on the transistor (Q1) is such that the potential difference between the base and the emitter of the transistor (Q1) alternates between the saturation values and cut-off, and the output signal (V) of the means (2) changes corresponds to the voltage at the collector of the transistor (Q1) having a second duty cycle, depending on the alternation of saturation and cut-off of the transistor (Q1) under the influence of the aforementioned about bias.
- устройство (1) для измерения интенсивности пламени по одному или более из пп.1-13, генерирующее на выходе переменный сигнал (V), имеющий второй коэффициент заполнения;
- средство (8) для сравнения второго коэффициента заполнения выходного сигнала (V) измерительного устройства (1) с множеством уровней, заранее определенных управляющей функцией.11. A system (7) for controlling flame intensity, comprising:
- a device (1) for measuring flame intensity according to one or more of claims 1 to 13, generating at the output an alternating signal (V) having a second duty cycle;
- means (8) for comparing the second duty cycle of the output signal (V) of the measuring device (1) with many levels predetermined by the control function.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008148840/06A RU2440536C2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Device to measure intensive flame |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008148840/06A RU2440536C2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Device to measure intensive flame |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008148840A RU2008148840A (en) | 2010-06-20 |
RU2440536C2 true RU2440536C2 (en) | 2012-01-20 |
Family
ID=42682303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008148840/06A RU2440536C2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Device to measure intensive flame |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2440536C2 (en) |
-
2006
- 2006-05-11 RU RU2008148840/06A patent/RU2440536C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008148840A (en) | 2010-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6676404B2 (en) | Measuring device for a flame | |
US8300381B2 (en) | Low cost high speed spark voltage and flame drive signal generator | |
US6084518A (en) | Balanced charge flame characterization system and method | |
EP0159748B1 (en) | Flame protection circuit | |
EP2265867B1 (en) | Improved method and device to detect the flame in a burner operating on a solid, liquid or gaseous combustible | |
US6537059B2 (en) | Regulating device for a burner | |
US4461615A (en) | Combustion control device | |
US6985080B2 (en) | Flame sense circuit and method with analog output | |
US6700495B2 (en) | Flame monitor for an oil- and gas-operated burner | |
EP3728950B1 (en) | Device and method for the control and detection of the flame of a gas burner | |
RU2440536C2 (en) | Device to measure intensive flame | |
EP3333482B1 (en) | Gas burner controller adapter, gas burner appliance having such a gas burner controller adapter and method for operating such a gas burner appliance | |
EP2016336B1 (en) | A device for measuring flame intensity | |
US8547104B2 (en) | Self power for ignition coil with integrated ion sense circuitry | |
US20110248690A1 (en) | Power supply circuit for combustion appliance | |
JPS625014A (en) | Combustion detecting system | |
JPH0713532B2 (en) | Combustion detection circuit | |
KR19980059061U (en) | Exhaust fan drive circuit of gas boiler | |
JPH0410984B2 (en) | ||
JPH01219997A (en) | Detecting device | |
JPS59185915A (en) | Combustion control device | |
MXPA96005595A (en) | Combustible gas conditioning system for intermittently energiz precipitation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130512 |