火焰離子檢測點火控制裝置的製作方法

2023-05-27 12:04:41 1

專利名稱：火焰離子檢測點火控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於燃氣點火技術領域，特別是一種用於燃氣點火的火焰離子檢測點火控制裝置。
現有的用於燃氣點火的控制器，如專利號為91101566.3的「熄火自動復燃點火器」。其點火控制是由火焰離子探針對火焰信號進行檢測來實現的。當火焰點燃時，火焰電離形成的火焰電阻使檢測迴路電阻及電壓發生變化，經信號放大後，點火器控制脈衝高壓發生電路停止工作。當火焰意外熄滅時，點火器能使脈衝高壓發生電路重新工作來實現再點火操作。又如專利號92202543.6公開的「燃氣自動點火器」，其火焰信號取自脈衝高壓電路儲能電容端，放電針兼作火焰離子探針，靠火焰燃燒時自身形成的微電勢來實現熄火自動再點火控制。上述兩種點火控制器，由於採用了火焰離子作傳遞信號，反應速度快，探針比熱電偶製造簡單，使用壽命長，更換維修簡單。但由於點火針功能單一或雖僅能兼作火焰離子探針使用但取樣信號微弱，抗幹擾性差，並且在點火針受潮、漏電，或短路時構成信號通道，會引起誤動作或使裝置失靈。同時上述兩種點火控制器僅有再點火功能，當火焰短時間不能點燃時可能會引起爆燃，安全性較差。
本發明的目的是提供一種火焰信號取樣直接，信號解析度高，抗幹擾性好，點火針作為火焰信號取樣端或兼作火焰離子探針，並且點火和火焰檢測兩種功能相互支持，安全性好的火焰離子檢測點火控制裝置。
本發明是這樣實現的本發明包括火焰離子檢測電路、脈衝高壓發生電路、脈衝高壓變壓器、點火針、燃燒器以及火焰信號取樣用的火焰離子探針組成，脈衝高壓變壓器同脈衝高壓發生電路輸出端相連接，點火針安裝在燃燒器旁並接觸火焰，點火針同脈衝高壓變壓器高壓輸出線圈相聯接，脈衝高壓變壓器線圈同火焰離子檢測電路火焰信號輸入迴路相聯接，點火針同時作為火焰信號取樣端或兼作火焰離子探針，火焰離子檢測電路輸出端同報警電路或電磁閥相聯接，電磁閥安裝在燃氣通道上。當信號從點火針或火焰離子探針經火焰離子檢測電路火焰信號輸入迴路直接送入時，經信號識別、放大至火焰離子檢測電路輸出端，當發生點火針或火焰離子探針短路，火焰意外熄滅時，控制電磁閥動作或進行報警來達到安全保護的目的。
根據需要本發明的脈衝高壓發生電路可設置成點火延時方式或通過火焰離子檢測電路控制的熄火再點火、火焰燃燒後即停止點火等各種方式。
本發明的信號識別、放大、控制電路可以由集成電路、場效應管、電晶體或單片計算機等所構成的電路組成，也可以將部分電路集成製造在一塊晶片上。
本發明可用點火針兼用作火焰離子探針，也可設置成具有火焰信號取樣功能的點火針及火焰離子探針的雙重火焰檢測裝置。
由於在脈衝高壓放電時，脈衝高壓會對火焰信號產生幹擾，本發明火焰離子檢測電路火焰信號取樣可採用同高壓放電相異步的取樣法即在脈衝高壓放電停止時或脈衝高壓放電間隙進行取樣。採用脈衝點火延時方式的可以在脈衝點火延時完成後再對火焰信號進行取樣比較，也可以通過控制脈衝高壓發生電路的工作狀況，進行間隔性高壓放電，在放電間隔進行火焰信號取樣，還可以通過檢測脈衝高壓發生電路的工作狀況，當脈衝高壓發生電路對儲能電容進行充電時，進行火焰信號取樣。
為了提高火焰信號的強度及抗幹擾性能，同時為便於識別火焰信號，利用火焰的單向導電特性，本發明在火焰檢測電路火焰信號輸入迴路還可同交流輸出變壓器輸出線圈相串連，交流輸出變壓器初級線圈同交流振蕩發生電路或交流信號相聯接。當控制裝置以交流電源整流後作為工作電源的或控制裝置具有交流形成電路的可直接將交流信號引入交流輸出變壓器初級線圈。
為了減少元件，簡化電路，本發明的交流輸出變壓器可以以脈衝高壓變壓器或脈衝高壓發生電路中的振蕩變壓器為交流輸出變壓器，交流輸出變壓器線圈也可以與脈衝高壓變壓器或振蕩變壓器耦合或兼用。
當交流輸出變壓器與脈衝高壓變壓器或振蕩變壓器線圈相耦合時，可以製造成一體，成為多線圈繞組變壓器或帶抽頭變壓器。
控制器在欠壓工作時或脈衝高壓發生電路故障時，點火頻率會發生變化，本發明火焰離子檢測電路還包括點火頻率識別電路。當點火頻率不正常時進行報警或控制電磁閥使其不打開或關閉，同時頻率檢測也可以判斷脈衝高壓發生電路的工作狀況，配合火焰離子檢測電路火焰信號在放電間隙時進行取樣。
點火頻率識別電路頻率信號取樣可以在脈衝高壓發生電路的充放電儲能電容端進行，利用電容充放電時電壓的變化來判斷點火狀態及脈衝點火頻率，點火頻率信號取樣也可以在脈衝高壓放電時反映其電壓或電流變化的電路端進行取樣，經計數或比較確定點火頻率及點火狀況。
本發明的點火頻率可由充放電儲能電容的充放電時間決定，也可通過控制放電控制元件如可控矽等的導通及關斷來確定。
點火針的放電間隙一般在3—6毫米之間，如果點火針放電間隙太小時會使高壓放電火花微弱，點火針放電間隙太大時又會使空氣間隙太大而使高壓不能擊穿，使點火針不能產生放電火花，為了檢知這種變化，本發明火焰離子檢測電路還包括點火電壓識別電路。
點火電壓識別電路的信號可取自脈衝高壓發生電路、火焰離子檢測電路輸入迴路或交流輸出變壓器等反映脈衝高壓變化的電路端。
點火電壓識別電路在火焰未點燃時的瞬間對點火電壓進行取樣比較，當點火針短路、放電間隙太小、點火針放電間隙過大、脈衝高壓發生電路故障、控制器電源電壓低下都將引起高壓放電電壓、電流的變化，通過點火電壓識別電路對取樣信號進行比較判斷，並經報警電路進行報警或控制電磁閥使其不打開或關閉。
本發明的報警電路可以是以音響報警的報警電路，也可以是語言報警的語音報警電路。
根據使用需要，同時為了使直接向主燃燒器點火的燃具點火更加可靠，本發明的火焰離子檢測電路及脈衝高壓發生電路、脈衝高壓變壓器、點火針等可以分別或同時設置一組成或幾組。
本發明具有以下特點1、由於點火針作為火焰信號取樣端或兼作火焰離子探針，並且具有短路檢知等功能，安裝成本降低，可靠性提高。
2、本發明在火焰離子檢測電路火焰信號輸入迴路串連交流輸出變壓器後，使火焰信號強度增加，抗幹擾性提高。
3、本發明火焰信號取樣在脈高壓放電停止時或脈衝高壓放電間隙進行，避免了由於脈衝高壓放電時的幹擾而引起誤動作。
4、本發明具有點火針放電異常、放電頻率異常等檢知功能，進一步提高了裝置的可靠性。
5、本發明由於火焰離子檢測電路輸出端同報警電路或電磁閥相聯接，在點火失敗或點火異常、點火針短路時進行語音報警或關閉電磁閥，安全性能高。
6、本發明如果採用語音報警，可同時報出故障原因，使本發明具有智能功能。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖。
圖2為本發明實施例的電原理圖。
參見圖1、圖2脈衝高壓變壓器(T2)同脈衝高壓發生電路(1)輸出端(B1、B2)相聯接。
點火針(HV)、脈衝高壓變壓器(T2)高壓輸出線圈、交流輸出變壓器(T3)輸出線圈，在火焰離子檢測電路(2)火焰信號輸入迴路中順序相聯，點火針(HV)同時兼作火焰離子探針(S)。
點火針(HV)安裝在燃燒器(F)旁，並在燃燒器(F)燃燒時接觸火焰，燃燒器(F)接機殼。電磁閥(LD)安裝在燃氣通道上。
如果為了使點火針(HV)兼作火焰離子探針(S)而把火焰離子檢測電路(2)直接並聯接在點火針(HV)端，將會引起高壓放電迴路短路。本實施例用脈衝高壓變壓器(T2)高壓輸出線圈串連於火焰離子檢測電路(2)火焰信號輸入迴路，脈衝高壓變壓器(T2)高壓輸出線圈可作為火焰離子檢測電路(2)火焰信號輸入迴路的限流電感，同時也避免了高壓放電短路。
本實施例的火焰離子檢測電路(2)包括點火頻率識別電路(3)。點火頻率信號取樣是以脈衝高壓發生電路儲能電容(C1)端(A)作為頻率信號取樣端。
本實施例的火焰離子檢測電路(2)還包括點火電壓識別電路(5)。點火電壓識別電路(5)以脈衝高壓發生電路(1)輸出端(B1、B2)作為電壓信號取樣端。
脈衝高壓發生電路(1)由電阻(R0)、電晶體(V1)組成控制電路部分，由單片計算機(CPU)的脈衝輸出端(M)、電阻(R2)、電晶體(V2)、振蕩變壓器(T1)組成振蕩電路部分。自二極體(D1、D5)、雙向擊穿二極體(D2)、可控矽(SCR)、電阻(R1)及電容(C1、C2)組成脈衝高壓觸發電路部分。
本實施例的單片計算機(CPU)為一內含可編程序控制器、脈衝發生器、時鐘信號、電壓驅動器、電流驅動器等控制單元的集成電路，並且語音發生信號亦存儲在該晶片上。
火焰離子檢測電路(2)由集電電路(IC1)及電阻(R3、R5、R7、R8、R11)、電容(C4、C5)、二極體(D3)及單片計算機(CPU)組成火焰信號比較控制電路部分。由集成電路(IC0)、電阻(R4、R5、R6、R9、R10、)，電容(C3、C6)、二極體(D4、D6)及單片計算機(CPU)組成點火針(HV)短路檢測電路部分。二極體(D3、D4、D6)或電容(C3、C4)形成高壓放電通道，同時二極體(D3、D4、D6)兼作集成電路(IC0、IC1)的輸入電壓箝位保護元件。
點火頻率識別電路(3)由電阻(Rf)及CPU組成。
點火電壓識別電路(5)由集成電路(IC2)、電阻(R17、R18、R19)、二極體(D7、D8)電容(C7、CS)組成整流輸入電路部分。由集成電路(IC3、IC4)、電阻(R12、R13、R14、R15、R16)組成雙限比較電路部分。
單片計算機(CPU)輸出端(OUT2、OUT3)通過電阻(R21、R22)分別同電磁閥(LD)驅動控制端相聯接並組成雙電晶體(V3、V4)串連控制的與門控制電路形式。
報警電路(4)由單片計算機(CPU)及輸出端(OUT1)、電阻(R20)、電晶體(V3)及報警喇叭(B)組成。
交流輸出變壓器(T3)輸出線圈同振蕩變壓器(T1)耦合，並以CPU輸出端(M)的脈衝信號為交流信號。
本實施例的點火方式可以是點火延時方式，在點火延時時間內CPU輸出端(OUT0)維持低電位輸出，電晶體(V1)截止，點火頻率由儲能電容(C1)及電容(C2)充放電時間決定。
本實施例的點火方式也可以是頻率控制點火方式，由CPU輸出端(OUT0)交替輸出高電位及低電位，使電晶體(V1)交替導通。當電晶體(V1)導通時，可控矽(SCR)觸發端低電位，可控矽(SCR)將不能導通，放電停止。當電晶體(V1)截止時，點火頻率仍由電容(C1、C2)充放電時間決定，斷續放電間隔由CPU輸出端(OUT0)的高電位輸出時間決定。
本實施例的點火方式還可以是直接控制頻率點火方式，即取消電容(C2)，由電晶體(V1)來直接控制可控矽(SCR)的通斷。
使用時，開關(K)閉合，單片計算機(CPU)的輸出端(M)輸出脈衝信號，在振蕩變壓器(T1)和交流輸出變壓器(T3)輸出線圈上分別輸出經初升壓後的交流信號，經二極體(D1)整流後向儲能電容(C1)充電。
如果本實施例採用延時點火方式，此時CPU輸出端(OUT0)低電位，電晶體(V1)截止，電容(C2)被充電，當電容(C2)上的電壓大於雙向擊穿二極體(D2)擊穿電壓時，可控矽(SCR))觸發導通，電容(C1)向脈衝高壓變壓器(T2)初級線圈放電，在脈衝高壓變壓器(T2)高壓輸出線圈端形成高壓，點火針(HV)向燃燒器(F)放電。
如果本實施例採用頻率控制點火方式，點火針(HV)將向燃燒器(F)進行斷續性脈衝放電。
在第一次點火的瞬間，點火電壓識別電路(5)從脈衝高壓變壓器(T2)初級線圈端(B1、B2)進行電壓取樣，經由集成電路(IC2)等組成的整流電路整流，送至由集成電路(IC3、IC4)等組成的雙限比較電路，當放電針(HV)短路、放電間隙異常以及放電電壓過低、放電電路故障時，雙限比較電路輸出端(IN0)、CPU輸入端(IN0)低電位，報警電路(4)工作，CPU輸出端(OUT1)通過電阻(R20)、電晶體(V3)及喇叭(B)發出類似「點火異常，請注意」的語音報警信號。
在火焰未被點燃前，點火頻率識別電路(3)對脈衝高壓發生電路(1)的儲能電容(C1)端(A)進行取樣，在(A)點，隨著脈衝放電的進行，電容(C1)不斷被充電、放電，(A)點電壓按點火頻率交替變化，通過電阻(Rf)至(CPU)輸入端(IN1)，CPU對點火頻率進行比較，判斷，當點火頻率異常時進行語音報警。點火頻率識別電路(3)還可判斷脈衝高壓發生電路(1)的工作狀況，當(A)點電位從低到高對，為脈衝高壓放電間隙，即脈衝高壓發生電路(1)處於充電儲能工作狀況，當(A)點電位由高到低時為脈衝高壓放電工作狀況。
當脈衝高壓發生電路(1)採用點火延時方式時，火焰離子檢測電路(2)火焰信號取樣可在點火延時結束時再進行火焰信號取樣，或在每個脈衝高壓放電後，通過點火頻率識別電路(3)，當檢知脈衝高壓發生電路(1)處於充電儲能工作狀況時，即(A)點電位由低到高時，再進行火焰信號取樣，在此期間CPU輸入端(IN2、IN3)信號輸入有效，並可對幾次輸入信號進行綜合比較、判斷。
當脈衝高壓發生電路(1)採用頻率控制點火方式時，火焰離子檢測電路(2)火焰信號取樣可以在脈衝放電間隔時進行，即當CPU輸出端(OUT0)高電位時，進行信號取樣，此時CPU輸入端(IN2、IN3)信號輸入有效，並可對幾次輸入信號進行綜合比較判斷。
當點火針(HV)經檢知工作正常時，CPU輸出端(OUT2、OUT3)分別輸出高電位，電晶體(V3、V4)同時導通，電磁閥(LD)得電打開或維持吸合，燃氣經電磁閥(LD)進入燃燒器(F)。二極體(D9)形成電磁閥(LD)的放電通道。
當燃氣被點燃時，交流輸出變壓器(T3)輸出的交流信號通過火焰整流作用對電容(C4)充電，使集成電路(IC1)等組成的電壓比較電路的反相輸入端電位大於同相輸入端，IC1輸出端低電位，經CPU輸入端(IN2)在脈衝放電間隙時輸入CPU並經比較，判斷，使CPU輸出端(OUT2、OUT3)維持高電位，電磁閥(LD)維持吸合狀況，同時CPU輸出端(0UT0)高電位，電晶體(V1)導通，脈衝放電停止。
當火焰意外熄滅時，由於火焰離子檢測電路(1)火焰信號輸入迴路相當於開路，IC1輸出端高電位，CPU輸入端(IN2)高電位使CPU輸出端(OUT0)低電位，實行再點火操作。當再點火延時時間到，火焰仍未點燃，CPU使報警電路(4)工作，報警喇叭發出類似「熄火，請注意」的語音報警信號，同時CPU輸出端(OUT2、OUT3)低電位，電磁閥(LD)失電關閉，切斷燃氣供應。
本實施例也可採用熄火時直接關閉電磁閥(LD)及馬上報警的工作方式。
當點火針(HV)在使用中由於受熱變形及意外而引起短路時，未被火焰整流的交流信號一部分經二極體(D4)向電容(C3)充電，使IC0的反相輸入端電位大於同相輸入端，IC0輸出端低電位，CPU輸入端(IN3)低電位，CPU使報警電路(4)工作，報警剌叭發出類似「點火針短路，請注意」的語音報警信號。
當點針(HV)或火焰離子探針(S)受潮或線路微漏電時，小部分未被火焰整流信號通過電容(C4)旁路，對火焰離子檢測電路(2)無影響。
權利要求
1.一種火焰離子檢測點火控制裝置，包括火焰離子檢測電路(2)、脈衝高壓發生電路(1)、脈衝高壓變壓器(T2)、點火針(HV)、燃燒器(F)以及火焰信號取樣用的火焰離子探針(S)組成，脈衝高壓變壓器(T2)同脈衝高壓發生電路(1)輸出端相聯接，點火針(HV)安裝在燃燒器(F)旁並接觸火焰，點火針(HV)同脈衝高壓變壓器(T2)高壓輸出線圈相聯接，其特徵是脈衝高壓變壓器(T2)線圈同火焰離子檢測電路(2)火焰信號輸入迴路相聯接，點火針(HV)同時作為火焰信號取樣端或兼作火焰離子探針(S)，火焰離子檢測電路(2)輸出端同報警電路(4)或電磁閥(LD)相聯接，電磁閥(LD)安裝在燃氣通道上。
2.根據權利要求1所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特徵是火焰離子檢測電路(2)火焰信號取樣是在脈衝高壓放電停止時或脈衝高壓放電間隙進行。
3.根據權利要求1或2所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特徵是火焰離子檢測電路(2)火焰信號輸入迴路還同交流輸出變壓器(T3)輸出線圈相串連，交流輸出變壓器(T3)初級線圈同交流振蕩發生電路或交流信號相聯接。
4.根據權利要求3所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特徵是交流輸出變壓器(T3)可以以脈衝高壓變壓器(T2)或脈衝高壓發生電路(1)中的振蕩變壓器(T1)為交流輸出變壓器(T3)，交流輸出變壓器(T3)線圈也可以與脈衝高壓變壓器(T2)或振蕩變壓器(T1)耦合或兼用。
5.根據權利要求1或2所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特徵是火焰離子檢測電路(2)還包括點火頻率識別電路(3)。
6.根據權利要求3所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特徵是火焰離子檢測電路(2)還包括點火頻率識別電路(3)。
7.根據權利要求4所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特徵是火焰離子檢測電路(2)還包括點火頻率識別電路(3)。
8.根據權利要求1或2所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特徵是火焰離子檢測電路(2)還包括點火電壓識別電路(5)。
9.根據權利要求3所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特徵是火焰離子檢測電路(2)還包括點火電壓識別電路(5)。
10.根據權利要求6所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特徵是火焰離子檢測電路(2)還包括點火電壓識別電路(5)。
全文摘要
一種火焰離子檢測點火控制裝置，該裝置包括火焰離子檢測電路、脈衝高壓發生電路、脈衝高壓變壓器、點火針、燃燒器以及火焰信號取樣用的火焰離子探針。其中脈衝高壓變壓器線圈同火焰離子檢測電路火焰信號輸入迴路相連接，點火針同時作為火焰信號取樣端或兼作火焰離子探針，火焰離子檢測電路輸出端還同報警電路或電磁閥相聯接。該點火控制裝置具有火焰信號抗幹擾性能好，使用安裝方便，安全性能好的特點，特別適合作為一種燃氣點火裝置。
文檔編號F24C3/00GK1125310SQ94119259
公開日1996年6月26日 申請日期1994年12月23日 優先權日1994年12月23日
發明者何建平 申請人:何建平