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IC1—A的第⑨脚为高电平

  一款自吸阀安全型燃气炉具脉冲控制器(如附图所示,其中K1、K2分别为左、右炉开关。本文以左炉为例介绍)。本控制器功能齐全,电路典型,市场占有率较大,可作为维修人员维修其他自吸阀安全型炉具脉冲控制器的参考。

  在图中,当开关K1闭合后,C19通过R29和V10基极充电,V10导通,V11饱和,启动线得电,电磁阀吸合,燃气通过电磁阀到达炉头。当C19充电约0.5秒后,C19负端电压小于0.5V,V10、V11截止,电磁阀吸合过程结束。

  (1)当K1闭合时,由于左炉火焰探针(A点)检测不到火焰,加上比较器IC1-A有上拉电阻R5的偏置作用,IC1—A的第⑨脚为高电平,IC1-A第14脚输出也为高电平,C4绎过R10开始充电。开始充电时IC1-B第④脚电压高过IC1-B第⑤脚电压,Ic1—B第②脚输出为低电平,振荡管V2基极得电起振,线次级感应的交流电压经过D8半波整流对C8充电,可控硅V4触发极电流经过D9、R14、V3的c—e极,使得V4导通。C8通过GYB1初级和V4放电。同时在GYB1次级感应一个高于12kV的高压脉冲。由于V7基极无电流,V7截止,V5没有触发电流,V5截止,GYB2初级没有电流通路,GYB2次级无感应高压脉冲。

  (2)当C4充电约8秒后,IC1-B第④脚电压小于IC1—B第⑤脚电压,LM339第②脚输出为高电压,V1、V3截止,T1次级无感应电压,停止点火。

  (3)在脉冲有放电高压时,V12基极通过R32、D6得电而饱和,维持线得电而维持电磁阀开通。如果脉冲控制器在点火时间(8秒)内,火焰探针检测不到火焰(即点不看火),Ic1—B第②脚输出为高电压,V12没有工作电流而截止。维持线没有电流,电磁阀关闭,煤气不能通过电磁阀到达炉头。

  (1)煤气燃烧时,火焰可在探针上产生一个负电势(对地),此负电势可以旁路掉R3、C1流过来的正电流,此负电势大小与探针温度(即火的大小)成正比。

  (2)在点火时间(8秒)内,探针检测到火焰时,R3、C1流过的正电流被旁路到地。IC1-A第⑨脚为负电压(对地约-200mV)。IC1-A第14脚输出为低电平,D4锁住C4正极电压值为0.5V,IC1—B第④脚为低电平,IC1-B第②脚输出为高电平,D7、V2截止,点火停止;D6、V12截止。R24通过V15向V2基极提供一小电流,T1和V2组成的振荡电路小幅起振(平均振荡电流8mA),以保持火焰检删电路所需的交流信号。同时因为IC1-B第14脚输出为低电平,故V8截止,V9、V12饱和,维持线得电,电磁阀维持住,燃气可通过电磁阀到达炉头。整机正常工作。

  当炉具正常工作发生意外熄火故障时,探针检测不到火焰,C1、R3流过的正电流不能被旁路到地,由于有偏置电阻R5的作用,IC1-A第⑨脚为高电平,IC1—A第14脚输出为高电平,C14开始充电,LM339第②脚输出为低电平,脉冲控制器进行第二次点火。在二次点火时间内,V12饱和,维持线得电,电磁阀仍维持。若在二次点火完毕探针仍检删不到火焰,IC1—A第14脚输出仍为高电平,IC1-B第④脚为低电压,LM339第②脚输出为高电平,脉冲控制器点火完毕。V8饱和,V9、D6、V12截止,维持线因无电流,电磁阀关闭。燃气不能到达炉头。

  当K1已经闭合,电磁阀维持线得电而发出报警声。提示用户燃气灶具已经意外熄火。[Page]

  当K1闭合,在火焰探针(A)检测不到火焰信号时,IC1-A第⑨脚和第14脚为高电平。V6基极经R7、D4、R9得电而饱和。若在此时K2闭合,由于V6锁住IC1-A第⑥脚电压为零,IC1-D第①脚为高电压。V2、V7、V12均截止。K2控制的电路不工作。

  1)LM339为四电压比较器;2)点火频率调整电阻:R14;3)点火电流调整电阻:R25;4)点火时间调整电阻:R10(K1左炉);R21(K2右炉);5)电磁阀吸合时间调整电阻:R29;6)产品检测标准,额定工作电压:DC3V;工作电压范围:DC2.1~3.3V;点火频率:8~15Hz/s(DC3V)≥3Hz/s(DC2.1V);点火时间:7—10s;点火电流≤150mA;点火高压:≥12kV;点火距离:≥4mm;点火火花颜色(形状):弯火弧形(蓝白色);电磁阀吸合时间:0.25s~0.75s;使用次数:≥50000次;反馈电阻:≥3.3M。

  由于能源的稀缺,如何使燃料资源利用更高效、更合理,已成为备受关注的民生大事。同时,燃气安全隐患问题也亟待解决。随着技术的进步,相关研究人员逐渐将控制理论应用于燃烧过程控制领域中。目前,西方发达国家燃烧控制技术发展比较成熟,但产品成本较高;我国燃烧控制技术相对落后,生产燃烧器以及燃烧控制设备没有明确的质量安全标准,故欧盟燃烧控制安全标准的引入具有重大意义。

  本设计符合EN298:2003安全标准规范。该标准规定了鼓风或非鼓风燃气燃烧器和燃气用具的自动燃烧控制系统、程序控制装置和与之相连接的火焰检测装置结构、功能、测试方法和标志要求。

  光电耦合器是一种把发光源、受光器及信号处理电路封装在同一密闭壳体内的器件,其内部结构如图1所示。工作时输入的电信号驱动发光二极管,使其发出一定波长的光,被光探测器接收,产生光电流,经进一步放大后,将电信号直接输出,即实了“电→光→电”的转换及输出。把光作为信号传输媒介,输入端和输出端在电气特性上绝缘,这样就实现了“电隔离”。

  如果解密后的结果和EEPROM中的编码相匹配,则进入正常循环;否则,使程序跑飞的同时清空所有EEPROM。此外,考虑到若加密验证程序只放在主程序的开始执行,则有被专业破解人员直接跳过加密验证程序的可能,故系统设计时采用周期性加密验证方式,提高系统保密性。

  FailSafe技术要求在紧急状况下可以立即切断所有的危险输出以防发生事故,即实现“故障导向安全”,也可称作“失效安全”。燃气控制器使用的特殊性决定了该系统对安全性要求比较高,本设计在采用冗余技术的前提下实现了FailSafe。冗余技术又称为储备技术,其核心理念是利用系统并联模型来提高系统可靠性,一般分为工作冗余和后备冗余。本设计中采用前者,即多单元平均负担工作,工作能力有一定冗余。

  系统工作过程中,电磁阀对火焰的控制是影响安全的重要因素。当电磁阀打开时即有燃气释放,若没有火焰存在是十分危险的,故需确保在没有火焰时电磁阀处于关闭状态。

  如表1所列,设计使用两个MCU对电磁阀和火焰的状态进行检测和控制。在认为两个MCU同时出现故障的可能性非常低的前提下,当有一个MCU或相关器件出现故障时,会在另一个MCU的控制下关闭电磁阀,并切断所有的危险输出,如燃气释放。假设每个MCU及相关部件出现故障的几率是1%,双MCU控制时出现故障的几率仅为0.01%,即通过双MCU控制实现了FailSafe。

  燃气控制器的系统运行流程如图2所示,虚线框内的各模块是控制器中实际包含的模块,而左侧矩形框内表示该控制器所要检测和控制的外围设备及相关电路。

  ④通过故障处理模块对系统运行故障进行检测和处理,并将处理结果反馈给中央处理模块;

  ⑥输出控制模块将低压控制信号通过继电器来控制高压信号,最后通过接口电路对外围设备运行进行自动化控制。

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