專利名稱：火焰離子檢測點火控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃氣點火技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于燃氣點火的火焰離子檢測點火控制裝置。
現(xiàn)有的用于燃氣點火的控制器，如專利號為91101566.3的“熄火自動復(fù)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(xiàn)的。當火焰點燃時，火焰電離形成的火焰電阻使檢測回路電阻及電壓發(fā)生變化，經(jīng)信號放大后，點火器控制脈沖高壓發(fā)生電路停止工作。當火焰意外熄滅時，點火器能使脈沖高壓發(fā)生電路重新工作來實現(xiàn)再點火操作。又如專利號92202543.6公開的“燃氣自動點火器”，其火焰信號取自脈沖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(xiàn)熄火自動再點火控制。上述兩種點火控制器，由于采用了火焰離子作傳遞信號，反應(yīng)速度快，探針比熱電偶制造簡單，使用壽命長，更換維修簡單。但由于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，抗干擾性差，并且在點火針受潮、漏電，或短路時構(gòu)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(fā)明的目的是提供一種火焰信號取樣直接，信號分辨率高，抗干擾性好，點火針作為火焰信號取樣端或兼作火焰離子探針，并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(fā)明是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明包括火焰離子檢測電路、脈沖高壓發(fā)生電路、脈沖高壓變壓器、點火針、燃燒器以及火焰信號取樣用的火焰離子探針組成，脈沖高壓變壓器同脈沖高壓發(fā)生電路輸出端相連接，點火針安裝在燃燒器旁并接觸火焰，點火針同脈沖高壓變壓器高壓輸出線圈相聯(lián)接，脈沖高壓變壓器線圈同火焰離子檢測電路火焰信號輸入回路相聯(lián)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(lián)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(jīng)火焰離子檢測電路火焰信號輸入回路直接送入時，經(jīng)信號識別、放大至火焰離子檢測電路輸出端，當發(fā)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(jù)需要本發(fā)明的脈沖高壓發(fā)生電路可設(shè)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、火焰燃燒后即停止點火等各種方式。
本發(fā)明的信號識別、放大、控制電路可以由集成電路、場效應(yīng)管、晶體管或單片計算機等所構(gòu)成的電路組成，也可以將部分電路集成制造在一塊芯片上。
本發(fā)明可用點火針兼用作火焰離子探針，也可設(shè)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。
由于在脈沖高壓放電時，脈沖高壓會對火焰信號產(chǎn)生干擾，本發(fā)明火焰離子檢測電路火焰信號取樣可采用同高壓放電相異步的取樣法即在脈沖高壓放電停止時或脈沖高壓放電間隙進行取樣。采用脈沖點火延時方式的可以在脈沖點火延時完成后再對火焰信號進行取樣比較，也可以通過控制脈沖高壓發(fā)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，還可以通過檢測脈沖高壓發(fā)生電路的工作狀況，當脈沖高壓發(fā)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干擾性能，同時為便于識別火焰信號，利用火焰的單向?qū)щ娞匦裕景l(fā)明在火焰檢測電路火焰信號輸入回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(fā)生電路或交流信號相聯(lián)接。當控制裝置以交流電源整流后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(fā)明的交流輸出變壓器可以以脈沖高壓變壓器或脈沖高壓發(fā)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沖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沖高壓變壓器或振蕩變壓器線圈相耦合時，可以制造成一體，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沖高壓發(fā)生電路故障時，點火頻率會發(fā)生變化，本發(fā)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(guān)閉，同時頻率檢測也可以判斷脈沖高壓發(fā)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沖高壓發(fā)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(tài)及脈沖點火頻率，點火頻率信號取樣也可以在脈沖高壓放電時反映其電壓或電流變化的電路端進行取樣，經(jīng)計數(shù)或比較確定點火頻率及點火狀況。
本發(fā)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硅等的導(dǎo)通及關(guān)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(chǎn)生放電火花，為了檢知這種變化，本發(fā)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沖高壓發(fā)生電路、火焰離子檢測電路輸入回路或交流輸出變壓器等反映脈沖高壓變化的電路端。
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、脈沖高壓發(fā)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，并經(jīng)報警電路進行報警或控制電磁閥使其不打開或關(guān)閉。
本發(fā)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(jù)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(fā)明的火焰離子檢測電路及脈沖高壓發(fā)生電路、脈沖高壓變壓器、點火針等可以分別或同時設(shè)置一組成或幾組。
本發(fā)明具有以下特點1、由于點火針作為火焰信號取樣端或兼作火焰離子探針，并且具有短路檢知等功能，安裝成本降低，可靠性提高。
2、本發(fā)明在火焰離子檢測電路火焰信號輸入回路串連交流輸出變壓器后，使火焰信號強度增加，抗干擾性提高。
3、本發(fā)明火焰信號取樣在脈高壓放電停止時或脈沖高壓放電間隙進行，避免了由于脈沖高壓放電時的干擾而引起誤動作。
4、本發(fā)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(fā)明由于火焰離子檢測電路輸出端同報警電路或電磁閥相聯(lián)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(guān)閉電磁閥，安全性能高。
6、本發(fā)明如果采用語音報警，可同時報出故障原因，使本發(fā)明具有智能功能。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明

圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例的電原理圖。
參見圖1、圖2脈沖高壓變壓器(T2)同脈沖高壓發(fā)生電路(1)輸出端(B1、B2)相聯(lián)接。
點火針(HV)、脈沖高壓變壓器(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)火焰信號輸入回路中順序相聯(lián)，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，并在燃燒器(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)直接并聯(lián)接在點火針(HV)端，將會引起高壓放電回路短路。本實施例用脈沖高壓變壓器(T2)高壓輸出線圈串連于火焰離子檢測電路(2)火焰信號輸入回路，脈沖高壓變壓器(T2)高壓輸出線圈可作為火焰離子檢測電路(2)火焰信號輸入回路的限流電感，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沖高壓發(fā)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)以脈沖高壓發(fā)生電路(1)輸出端(B1、B2)作為電壓信號取樣端。
脈沖高壓發(fā)生電路(1)由電阻(R0)、晶體管(V1)組成控制電路部分，由單片計算機(CPU)的脈沖輸出端(M)、電阻(R2)、晶體管(V2)、振蕩變壓器(T1)組成振蕩電路部分。自二極管(D1、D5)、雙向擊穿二極管(D2)、可控硅(SCR)、電阻(R1)及電容(C1、C2)組成脈沖高壓觸發(fā)電路部分。
本實施例的單片計算機(CPU)為一內(nèi)含可編程序控制器、脈沖發(fā)生器、時鐘信號、電壓驅(qū)動器、電流驅(qū)動器等控制單元的集成電路，并且語音發(fā)生信號亦存儲在該芯片上。
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)、二極管(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)、二極管(D4、D6)及單片計算機(CPU)組成點火針(HV)短路檢測電路部分。二極管(D3、D4、D6)或電容(C3、C4)形成高壓放電通道，同時二極管(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)、二極管(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(qū)動控制端相聯(lián)接并組成雙晶體管(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)、晶體管(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，并以CPU輸出端(M)的脈沖信號為交流信號。
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(nèi)CPU輸出端(OUT0)維持低電位輸出，晶體管(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，使晶體管(V1)交替導(dǎo)通。當晶體管(V1)導(dǎo)通時，可控硅(SCR)觸發(fā)端低電位，可控硅(SCR)將不能導(dǎo)通，放電停止。當晶體管(V1)截止時，點火頻率仍由電容(C1、C2)充放電時間決定，斷續(xù)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)，由晶體管(V1)來直接控制可控硅(SCR)的通斷。
使用時，開關(guān)(K)閉合，單片計算機(CPU)的輸出端(M)輸出脈沖信號，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(jīng)初升壓后的交流信號，經(jīng)二極管(D1)整流后向儲能電容(C1)充電。
如果本實施例采用延時點火方式，此時CPU輸出端(OUT0)低電位，晶體管(V1)截止，電容(C2)被充電，當電容(C2)上的電壓大于雙向擊穿二極管(D2)擊穿電壓時，可控硅(SCR))觸發(fā)導(dǎo)通，電容(C1)向脈沖高壓變壓器(T2)初級線圈放電，在脈沖高壓變壓器(T2)高壓輸出線圈端形成高壓，點火針(HV)向燃燒器(F)放電。
如果本實施例采用頻率控制點火方式，點火針(HV)將向燃燒器(F)進行斷續(xù)性脈沖放電。
在第一次點火的瞬間，點火電壓識別電路(5)從脈沖高壓變壓器(T2)初級線圈端(B1、B2)進行電壓取樣，經(jīng)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)、晶體管(V3)及喇叭(B)發(fā)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)對脈沖高壓發(fā)生電路(1)的儲能電容(C1)端(A)進行取樣，在(A)點，隨著脈沖放電的進行，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)還可判斷脈沖高壓發(fā)生電路(1)的工作狀況，當(A)點電位從低到高對，為脈沖高壓放電間隙，即脈沖高壓發(fā)生電路(1)處于充電儲能工作狀況，當(A)點電位由高到低時為脈沖高壓放電工作狀況。
當脈沖高壓發(fā)生電路(1)采用點火延時方式時，火焰離子檢測電路(2)火焰信號取樣可在點火延時結(jié)束時再進行火焰信號取樣，或在每個脈沖高壓放電后，通過點火頻率識別電路(3)，當檢知脈沖高壓發(fā)生電路(1)處于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，并可對幾次輸入信號進行綜合比較、判斷。
當脈沖高壓發(fā)生電路(1)采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沖放電間隔時進行，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，并可對幾次輸入信號進行綜合比較判斷。
當點火針(HV)經(jīng)檢知工作正常時，CPU輸出端(OUT2、OUT3)分別輸出高電位，晶體管(V3、V4)同時導(dǎo)通，電磁閥(LD)得電打開或維持吸合，燃氣經(jīng)電磁閥(LD)進入燃燒器(F)。二極管(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于同相輸入端，IC1輸出端低電位，經(jīng)CPU輸入端(IN2)在脈沖放電間隙時輸入CPU并經(jīng)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，晶體管(V1)導(dǎo)通，脈沖放電停止。
當火焰意外熄滅時，由于火焰離子檢測電路(1)火焰信號輸入回路相當于開路，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(fā)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(guān)閉，切斷燃氣供應(yīng)。
本實施例也可采用熄火時直接關(guān)閉電磁閥(LD)及馬上報警的工作方式。
當點火針(HV)在使用中由于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(jīng)二極管(D4)向電容(C3)充電，使IC0的反相輸入端電位大于同相輸入端，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(fā)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(quán)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)、脈沖高壓發(fā)生電路(1)、脈沖高壓變壓器(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，脈沖高壓變壓器(T2)同脈沖高壓發(fā)生電路(1)輸出端相聯(lián)接，點火針(HV)安裝在燃燒器(F)旁并接觸火焰，點火針(HV)同脈沖高壓變壓器(T2)高壓輸出線圈相聯(lián)接，其特征是脈沖高壓變壓器(T2)線圈同火焰離子檢測電路(2)火焰信號輸入回路相聯(lián)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(lián)接，電磁閥(LD)安裝在燃氣通道上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特征是火焰離子檢測電路(2)火焰信號取樣是在脈沖高壓放電停止時或脈沖高壓放電間隙進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特征是火焰離子檢測電路(2)火焰信號輸入回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(fā)生電路或交流信號相聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特征是交流輸出變壓器(T3)可以以脈沖高壓變壓器(T2)或脈沖高壓發(fā)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)線圈也可以與脈沖高壓變壓器(T2)或振蕩變壓器(T1)耦合或兼用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特征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(jù)權(quán)利要求3所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特征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(jù)權(quán)利要求4所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特征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(jù)權(quán)利要求1或2所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特征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(jù)權(quán)利要求3所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特征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(jù)權(quán)利要求6所述的火焰離子檢測點火控制裝置，其特征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、脈沖高壓發(fā)生電路、脈沖高壓變壓器、點火針、燃燒器以及火焰信號取樣用的火焰離子探針。其中脈沖高壓變壓器線圈同火焰離子檢測電路火焰信號輸入回路相連接，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(lián)接。該點火控制裝置具有火焰信號抗干擾性能好，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(yōu)先權(quán)日1994年12月23日
發(fā)明者何建平 申請人:何建平