一種帶紫外火焰監(jiān)測的燃氣熱水器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種熱水器的火焰監(jiān)測及控制領(lǐng)域，尤其涉及的是一種帶紫外火焰監(jiān)測的燃氣熱水器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有燃氣熱水器的火焰檢測技術(shù)主要采用火焰負離子檢測、熱電偶熱電勢的檢測以及紅外檢測方法?；鹧尕撾x子檢測方法響應(yīng)時間較快，測試簡單可靠，可是在潮濕環(huán)境下，火焰探針與燃燒器之間的絕緣阻抗會降低至與火焰阻抗接近，火焰電流的整流特性會減弱或消失，造成火焰檢測失效；且火焰形成離焰燃燒或接近離焰燃燒狀態(tài)時檢測不到火焰離子流；火焰熱電偶熱電勢的檢測方法響應(yīng)太慢；紅外傳感器的檢測方法燃燒腔的余溫對火焰檢測會有很大的干擾。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種帶紫外火焰監(jiān)測的燃氣熱水器，可避免潮濕環(huán)境影響火焰檢測靈敏度。
[0004]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本實用新型包括燃燒腔和設(shè)置于燃燒腔之外的硬件電路板；所述硬件電路板包括依次串聯(lián)的信號采集電路、跨阻放大電路、限幅放大電路、微處理器；所述信號采集電路包括GaN紫外探測器。
[0005]所述跨阻放大電路包括跨阻運算放大器TIA、電阻元件R1、電阻元件R2、電容元件Cl ;所述GaN紫外探測器的正端和負端分別連接跨阻運算放大器TIA的正相輸入端和負相輸入端，跨阻運算放大器TIA的負相輸入端和輸出端之間依次串聯(lián)電阻元件Rl和電阻元件R2，電容元件Cl并聯(lián)在電阻元件R2上，跨阻運算放大器TIA的電源引腳分別接正電源VCC和接地。
[0006]所述限幅放大電路包括限幅運算放大器LA、電阻元件R3、電阻元件R4、電阻元件R5 ;所述跨阻放大電路的輸出端、電阻元件R5和限幅運算放大器LA的正相輸入端依次串聯(lián)，電阻元件R3的一端連接在限幅運算放大器LA的負相輸入端，電阻元件R3的另一端連接在限幅運算放大器LA的輸出端，電阻元件R4的一端連接在限幅運算放大器LA的負相輸入端，另一端接地，限幅運算放大器LA的電源引腳分別接正電源VCC和接地。
[0007]作為本實用新型的優(yōu)選方式之一，所述微處理器為STC15W408AS型號的MCU。
[0008]作為本實用新型的優(yōu)選方式之一，所述GaN紫外探測器探測波譜范圍覆蓋200nm?365nm，為P-1-N結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
[0009]作為本實用新型的優(yōu)選方式之一，所述燃氣熱水器還包括透明視窗、燃氣閥、夕卜殼；所述燃燒腔包覆于外殼內(nèi)，燃氣閥連接燃燒腔，透明視窗設(shè)置于燃燒腔上。
[0010]作為本實用新型的優(yōu)選方式之一，所述透明視窗為石英玻璃視窗。
[0011]本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:本實用新型采用了 GaN紫外探測器，用于檢測火焰中的紫外線光譜，并通過硬件電路板固定在燃燒腔的石英玻璃視窗外面，所述的硬件電路板為跨阻放大電路和限幅放大電路組合的兩級放大電路，可以優(yōu)化噪聲和增益的制約關(guān)系。因此它具有響應(yīng)速度快、抗干擾能力強、可靠性高等優(yōu)點，可避免潮濕環(huán)境影響火焰檢測靈敏度。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的電路原理圖；
[0013]圖2是燃氣熱水器的局部示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0015]如圖1和圖2所示，本實施例包括燃燒腔5和設(shè)置于燃燒腔5之外的硬件電路板9，透明視窗6、燃氣閥7、外殼8 ;所述燃燒腔5包覆于外殼8內(nèi)，燃氣閥7連接燃燒腔5，透明視窗6設(shè)置于燃燒腔上；所述硬件電路板9包括依次串聯(lián)的信號采集電路1、跨阻放大電路2、限幅放大電路3、微處理器4 ;
[0016]信號采集電路I包括GaN紫外探測器，GaN紫外探測器探測波譜范圍覆蓋200nm?365nm，為P-1-N結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
[0017]本實施例的微處理器4為STC公司生產(chǎn)的STC15W408AS型號的MCU。
[0018]本實施例的透明視窗6為石英玻璃視窗。
[0019]跨阻放大電路2包括跨阻運算放大器TIA、電阻元件R1、電阻元件R2、電容元件Cl ;所述GaN紫外探測器的正端和負端分別連接跨阻運算放大器TIA的正相輸入端和負相輸入端，跨阻運算放大器TIA的負相輸入端和輸出端之間依次串聯(lián)電阻元件Rl和電阻元件R2，電容元件Cl并聯(lián)在電阻元件R2上，跨阻運算放大器TIA的電源引腳分別接正電源VCC和接地。
[0020]限幅放大電路3包括限幅運算放大器LA、電阻元件R3、電阻元件R4、電阻元件R5 ;所述跨阻運算放大器TIA的輸出端、電阻元件R5和限幅運算放大器LA的正相輸入端依次串聯(lián)，電阻元件R3的一端連接在限幅運算放大器LA的負相輸入端，電阻元件R3的另一端連接在限幅運算放大器LA的輸出端，電阻元件R4的一端連接在限幅運算放大器LA的負相輸入端，另一端接地，限幅運算放大器LA的電源引腳分別接正電源VCC和接地，限幅運算放大器LA的輸出端連接MCU。
[0021]跨阻放大電路2中的跨阻運算放大器TIA為低噪聲、中等增益的運算放大器，限幅放大電路3中的限幅運算放大器LA為低噪聲、大增益的運算放大器，這樣采用兩級電路可以優(yōu)化噪聲和增益的制約關(guān)系，兩級結(jié)構(gòu)的信噪比取決于第一級，而增益為兩級增益之積，前級的增益和噪聲都與反饋電阻有關(guān)，因此增益不宜太大，也不能過小，第二級可以設(shè)置適當增益。
[0022]信號采集電路I輸出的pA級電流信號接至跨阻放大電路2中跨阻運算放大器TIA的負相輸入端，進行小增益的放大。限幅放大電路3中的限幅運算放大器LA中由R3、R4、R5組成特定的放大倍數(shù)，將信號線性放大至微處理器4可處理的OV?5V的電壓范圍。
[0023]當有火焰在燃燒時，GaN紫外探測器探測到火焰中的紫外線，并產(chǎn)生光電流。光電流經(jīng)跨阻放大電路2、限幅放大電路3形成微處理器4可識別的OV?5V信號，并送入微處理器4內(nèi)部的AD模塊進行數(shù)據(jù)分析和處理，從而判斷火焰的大小及存在與否。
[0024]GaN紫外探測器通過硬件電路板9固定在燃燒腔5的石英玻璃視窗外面，安裝位置保證火焰在最小的時候，可以使有效的紫外線信號輻射到GaN紫外探測器表面。石英玻璃視窗對于紫外線的透射率很大，可以確保提供盡可能多的紫外線輻射量。由于GaN紫外探測器的日盲特性，使得其不受外界環(huán)境光的影響，因此響應(yīng)速度快、抗干擾能力強、可靠性高，可避免潮濕環(huán)境影響火焰檢測靈敏度。
[0025]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種帶紫外火焰監(jiān)測的燃氣熱水器，其特征在于，包括燃燒腔和設(shè)置于燃燒腔之外的硬件電路板；所述硬件電路板包括依次串聯(lián)的信號采集電路、跨阻放大電路、限幅放大電路、微處理器；所述信號采集電路包括GaN紫外探測器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶紫外火焰監(jiān)測的燃氣熱水器，其特征在于，所述跨阻放大電路包括跨阻運算放大器TIA、電阻元件R1、電阻元件R2、電容元件Cl ;所述GaN紫外探測器的正端和負端分別連接跨阻運算放大器TIA的正相輸入端和負相輸入端，跨阻運算放大器TIA的負相輸入端和輸出端之間依次串聯(lián)電阻元件Rl和電阻元件R2，電容元件Cl并聯(lián)在電阻元件R2上，跨阻運算放大器TIA的電源引腳分別接正電源VCC和接地。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶紫外火焰監(jiān)測的燃氣熱水器，其特征在于，所述限幅放大電路包括限幅運算放大器LA、電阻元件R3、電阻元件R4、電阻元件R5 ;所述跨阻放大電路的輸出端、電阻元件R5和限幅運算放大器LA的正相輸入端依次串聯(lián)，電阻元件R3的一端連接在限幅運算放大器LA的負相輸入端，電阻元件R3的另一端連接在限幅運算放大器LA的輸出端，電阻元件R4的一端連接在限幅運算放大器LA的負相輸入端，另一端接地，限幅運算放大器LA的電源引腳分別接正電源VCC和接地。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶紫外火焰監(jiān)測的燃氣熱水器，其特征在于，所述微處理器為STC15W408AS型號的MCU。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶紫外火焰監(jiān)測的燃氣熱水器，其特征在于，所述GaN紫外探測器探測波譜范圍覆蓋200nm?365nm，為P-1-N結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶紫外火焰監(jiān)測的燃氣熱水器，其特征在于，所述燃氣熱水器還包括透明視窗、燃氣閥、外殼；所述燃燒腔包覆于外殼內(nèi)，燃氣閥連接燃燒腔，透明視窗設(shè)置于燃燒腔上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種帶紫外火焰監(jiān)測的燃氣熱水器，其特征在于，所述透明視窗為石英玻璃視窗。
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶紫外火焰監(jiān)測的燃氣熱水器，包括燃燒腔和設(shè)置于燃燒腔之外的硬件電路板；所述硬件電路板包括依次串聯(lián)的信號采集電路、跨阻放大電路、限幅放大電路、微處理器；所述信號采集電路包括GaN紫外探測器。本實用新型采用了GaN紫外探測器，用于檢測火焰中的紫外線光譜，并通過硬件電路板固定在燃燒腔的石英玻璃視窗外面，所述的硬件電路板為跨阻放大電路和限幅放大電路組合的兩級放大電路，可以優(yōu)化噪聲和增益的制約關(guān)系。因此它具有響應(yīng)速度快、抗干擾能力強、可靠性高等優(yōu)點，可避免潮濕環(huán)境影響火焰檢測靈敏度。
【IPC分類】F24H9/20
【公開號】CN204718148
【申請?zhí)枴緾N201520439427
【發(fā)明人】宋曼, 郭進, 謝峰, 萬靜龍, 王俊, 王唐林, 吳浩然, 陸學軍, 王國勝, 王逸群
【申請人】中國電子科技集團公司第三十八研究所
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月24日