火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路的製作方法
2023-07-18 02:22:31 1
專利名稱：火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路的製作方法
技術領域：
本發明的目的在於通過微控制器(MCU)對火焰離子電流大小檢測用的脈衝電源的電壓、頻率及脈寬進行精確控制，達到對火焰離子電流大小的檢測既能通過MCU的AD採樣精確得到，同時又能用同一個脈衝電源取得點火器用的中壓電源的電路。
背景技術：
在燃氣熱水器、燃氣壁掛爐、燃氣熱風爐、燃氣鍋爐等燃氣產品領域，燃氣燃燒過程中效率的高低及廢氣排放的高低與燃燒工況的好壞相關，而燃燒工況的好壞與燃氣和空氣的混合比例相關，直接反映出是火焰的變化。通過對火焰離子電流大小的精確監測，調節燃氣和空氣的混合比例，從而提高燃氣產品的熱效率及廢氣排放標準。採用傳統的火焰離子電流檢測是利用電網的交流電源(直接使用或通過變壓器隔離使用)，或是用LC振蕩器產生一個中壓脈衝電源。電網的交流電源波動較大，直接造成火焰檢測離子電流波動變化；用LC振蕩器產生的中壓脈衝電源受電感變壓器的磁芯、氣隙、耦合電容變化及生產工藝的影響，使得該脈衝電源的電壓幅值、頻率、脈寬的差異性較大，直接造成火焰檢測離子電流波動變化。另傳統的脈衝點火器，一是採用繼電器通過對電網交流電源的控制，然後供給點火器進行脈衝點火，此方式要用到成本較高的繼電器；二是通過控制直流電源對LC振蕩升壓器產生一個中壓脈衝電源，然後供給點火器點火，此方式要增加LC振蕩升壓器成本，同時LC振蕩升壓器的可靠性較差。上述傳統的火焰離子電流檢測方法，由於應用於火焰離子電流大小檢測的交變電源的變化較大，直接影響火焰離子電流大小的變化(火焰離子電流與施加的交變電源電壓相關)，只能作為火焰有無的判斷依據，而不能作為燃燒工況好壞的判斷依據。另傳統點火、檢火電路用的中壓電源的獨立使用，成本相對高些。因此，有必要改進的傳統火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路，實現火焰離子電流大小的精確檢測，為調節燃氣和空氣的混合比例，達到較高的燃燒效率和較低的廢氣排放提供控制參量，實現節能減排的目的，同時降低產品的成本。
發明內容
本發明的目的在於一是通過MCU的PWM控制方式，控制電感儲能升壓的能量，從而達到同一電感儲能升壓電路可分時實現檢火、點火所用的不同電壓幅值。二是通過MCU 對電感儲能升壓電路的電壓採樣反饋信號進行PWM控制信號的PID調節，達到一個穩定的直流電壓輸出。三是通過MCU的另一路PWM控制輸出對直流輸出電壓進行調節成一個恆頻， 恆脈寬，恆電壓幅值的脈衝輸出信號電源。此電源作為火焰離子電流大小檢測的交變電源， 實現精確的火焰離子電流大小檢測，達到燃燒工況的最佳控制，從而實現節能減速排。四是點火可通過調整PWM使得電感儲能升壓電路的輸出達到觸發二極體的觸發電壓，觸發二極體的觸發導通產生高壓點火脈衝，從而降低了成本又提高了可靠性。為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下
一種火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路，它包括有電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、 R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13 ；電容 C1、C2、C3、C4 ；電感 Ll ；二極體 D1、D2 ；觸發二極體 SDl ； 三極體Tl、T2 ；脈衝變壓器TRl ；升壓電路由MCU的P麗1、Rl、R2、Tl、Li、Dl、Cl構成，由MCU的PWM控制產生一個160V至220V的直流電壓UocL電壓取樣電路由R3、R4、R5、C2、MCU的AD採樣組成。通過升壓電路、電壓取樣電路，軟體實時PID調節PWM的佔空比，實現Uod的穩壓控制。恆頻，恆脈寬，恆電壓幅值的脈衝輸出電路由M⑶的P麗2、R6、R7、R8、T2、C3組成。PWM2輸出控制T2的通斷，使得C3輸出一個恆頻，恆脈寬，恆電壓幅值的脈衝。火焰離子檢測電路由1 9、1 10、1 11、1 12、1 13、03、04、02組成。由於火焰離子單向傳導特性，使得V火焰檢測隨火焰離子電流的大小變化而變化。高壓脈衝電路由Cl、SDl、TRl組成，當Cl的電壓超過SD的觸發電壓時SD觸發， 通過TRl產生高壓脈衝。通過PWMl對升壓電路對高壓脈衝電路的電壓控制，實現高壓脈衝點火的輸出。
本發明火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路的電路由以下的實施例及附圖給
出ο圖1為傳統火焰離子電流檢測及脈衝點火電路原理圖。圖2是本發明火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路原理圖。
具體實施例方式以下將對本發明火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路結合實施例作進一步詳細描述，其電路原理圖如圖2所示。各元器件採用的選值為R1阻值為4K7歐姆，R2阻值為IK歐姆，R3、R9、R11阻值為IM歐姆，R4阻值為20K歐姆，R5、R6、R7、R13阻值為IOK歐姆，R8阻值為200K歐姆，RlO 阻值為470K歐姆，R12阻值為4M7歐姆；Cl型號為1 μ F/250V, C2型號為103/50V，C3型號為 103/400V，C4 型號為 104/50V ；Ll 型號為 33mH ；D1、D2 型號為 FR107 ；SDl 型號為 K2000G ； Tl、T2型號為A44 ；TRl型號為HF4。MCU的PWM1、R1、R2、T1、L1、D1、C1構成升壓電路，PWMl輸出為高時:T1飽和導通， Ll通電儲能。PWMl輸出為低時Tl截止，Ll儲能通過Dl、Cl釋放，Cl充電，周而復始，Cl 充電電壓逐漸上升；再通過控制PWMl的佔空比，使得Cl的電壓在檢火時為160V，點火時則升至觸發二極體的觸發電壓190V 220V。R3、R4、R5、C2、MCU的AD採樣組成電壓取樣電路通過R3、R4對Uod的分壓供MCU 的AD採樣，Uod電壓為160V時為3. 13V。MCU的軟體根據電壓採樣值通過PID算法對升壓電路的PWMl進行調節，將Cl的電壓穩定控制在160V上。P麗2、R6、R7、R8、T2、C3組成的開關電路對C3進行充放電，此過程的軟體控制P麗2輸出是恆頻、恆脈寬的，因而得到一個恆壓、恆頻、恆脈寬的脈衝信號源。注火焰離子電流為微安級。R9、RIO、Rl 1、R13、C3、C4、D2組成火焰離子檢測電路，當無火時，檢火針對地處於斷開狀態，火焰檢測電壓直流分量V火焰檢}則=R12/(R11+R12)*5 = 4700000/ (1000000+4700000) *5 = 4. 12 (V)；當有火時，火焰離子作用(火焰離子電流具有單向流動特性)，檢火針對地正嚮導通。PWM2為低時，T2截止，Uod通過R8、C3、R9、火焰檢測針到地形成迴路，C3充電儲能；PWM2為高時，T2導通，由於檢火針對地反向不導通，C3電能只能通過T2、C4、RlO、D3形成迴路釋放，C4充電，形成對火焰檢測電壓一個疊加分量Vc4，V ^essj = Vdc+Vc4，注Vc4為負值；當PWM2再為低時，T2截止，Uod通過R8、C3、R9、火焰檢測針到地再次對C3充電儲能，周而復始，Vm^3m則隨著火焰離子電流的大小變化而變化，約為1.0V 3. 8V。C1、SD1、TR1組成高壓點火脈衝電路，隨著升壓電路對Cl的不斷充電升壓，當電壓達到觸發二極體SD的觸發電壓190V 215V時，觸發二極體SD觸發導通，Cl通過SD、TRl 放電，TRl將該脈衝電壓升壓至點火針所用的12KV點火高壓脈衝。軟體控制點火期間Cl的電壓從零至觸發二極體觸發電壓之間周期變化，實現連續的點火脈衝輸出。軟體控制通過調節PWMl的佔空比，實現點火期間Cl的充電電壓超190V。而檢火期間(不點火)，ci的電壓為160V穩壓，實現檢火、點火共用一套升壓電路，節省成本，比LC 振蕩升壓電路更可靠。
權利要求
1.一種火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路，用於燃氣熱水器、燃氣壁掛爐、燃氣熱風爐、燃氣鍋爐等燃氣產品領域，其特徵在於此電路包括可控的電感儲能升壓，電壓取樣， 恆頻，恆脈寬，恆電壓幅值電源，火焰離子電流大小檢測及高壓脈衝點火電路。
2.一種火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路，其特徵在於可控的電感儲能升壓電路由 MCU 的 PWM1、R1、R2、T1、L1、D1、C1、TR1 構成，由 MCU 的 PWM 控制產生一個 150V 至 200V 的直流電壓md。
3.一種火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路，其特徵在於電壓取樣電路由R3、R4、 C2、MCU的AD採樣組成。
4.一種火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路，其特徵在於恆頻，恆脈寬，恆電壓幅值的脈衝輸出電路由MCU的PWM2、R5、R6、R7、T2、C3組成。PWM2輸出控制T3的通斷，使得 C3輸出一個恆頻，恆脈寬，恆電壓幅值的脈衝。
5.一種火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路，其特徵在於火焰離子檢測電路由 R8、R9、RIO、Rll、C3、C4、D2組成。由於火焰離子單向傳導特性，使得Uf隨火焰離子電流的大小變化而變化。
6.一種火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路，其特徵在於高壓脈衝電路由Cl、 SDUTRl組成，當C2的電壓超過SD的觸發電壓時觸發，通過TRl產生高壓脈衝。
全文摘要
一種火焰離子電流大小檢測及脈衝點火電路，應用於燃氣熱水器、燃氣壁掛爐、燃氣熱風爐、燃氣鍋爐等燃氣產品領域。它包括可控的電感儲能升壓，電壓檢測，恆壓、恆頻、恆脈寬電源，火焰離子電流大小檢測及高壓脈衝點火電路。MCU通過PID算法控制PWM1的不同佔空比輸出，使得電容C1的充電電壓在檢火時是穩定的，點火時又可升至更高的點火觸發電壓。PWM2通過T2、C3調節出一個恆壓、恆頻、恆脈寬的脈衝電源供火焰離子電流檢測用。火焰離子電流大小檢測則通過R10、R11、R12、C3、C4等將火焰離子電流轉換成電壓，經MCU的AD採樣實現火焰離子電流大小檢測。解決傳統火焰離子電流由於供檢測的交變電源波動大，造成火焰離子電流大小波動，不能反映出火焰燃燒的好壞變化的要求。同時檢火、點火電路合二為一，降低了成本。
文檔編號F23Q3/00GK102345878SQ20101024430
公開日2012年2月8日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者蘇菠 申請人:深圳市合信達控制系統有限公司