火焰离子检测装置及检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及厨房用具领域，特别涉及一种火焰离子检测装置及检测电路。


背景技术：

2.燃气灶具采用火焰离子检测进行熄火保护，电极与火焰接触的面积与火焰检测的灵敏度相关，相关的研究表明，正极与火焰的接触面积越大，火焰检测的灵敏度越高，当接触面积达到一定值后，火焰检测的灵敏度不再增加。同样有负极与火焰灵敏度的接触面积越大，火焰检测的灵敏度越高，当接触面积达到一定值后，火焰检测的灵敏度不再增加。并且有负极面积远大于正极的面积，灵敏度更高，即负极对高灵敏度的影响更多。灶具离子火焰检测，多以炉头为负极，接触面积非常大，由于工艺技术的原因，炉头多采用可装卸结构，并且炉头的材料也多样化，导致在使用一段时间后，产生炉头接地不良。由此产生了双电极火焰感应，而现有的双电极离子感应，一是接触小，二是采用对称结构，离子电流很小并正向负向离子电流相同，现有的离子火焰感应电路不能感应到火焰，通过电极形状和接触火焰形式的改变，显著提升了火焰灵敏度，而采用现有火焰离子检测电路，无法有效检测到有效的火焰信号。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种火焰离子检测装置，该火焰离子检测装置使负极与火焰的接触面积远大于正极，增大离子电流，并增加一个与炉头并联的负极，使在炉头接触不良时起用该负极，提高可靠性。
4.本实用新型的目的还在于提供一种火焰离子检测方法，点火和火焰分时工作，避免了点火对离子电流检测的干扰，离子电流的波动减小，采用动态比较的方法，自动消除系统误差的影响。
5.本实用新型的目的还在于提供一种火焰离子检测电路。
6.为实现本实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.根据本实用新型的一个方面，提供了一种火焰离子检测装置，包括炉头和点火感应针。点火感应针包括感应负极和感应正极，其中所述感应负极接触火焰根部，所述感应正极接触火焰外焰，其中，所述感应负极与所述炉头并联，并且在所述炉头接触不良时使用。
8.根据本实用新型的一实施方式，其中，所述感应负极的一端弯折或螺旋以增加感应电流。
9.根据本实用新型的一实施方式，其中，所述感应正极的一端弯折，且所述感应正极为放电端，与所述感应负极在端部或中部形成接近突起，以方便放电。
10.根据本实用新型的另一方面，提供了一种火焰离子检测方法，包括：将比较器的参考电压设置为默认值，并产生火焰检测激励信号；判断比较器是否翻转为火焰状态；如果发生翻转，则确认火焰产生；如果没有发生翻转，则将比较器的参考电压增加一级，并继续进行本步骤；以此类推，在没有发生翻转的情况下，当比较器的参考电压达到预设最大值时，
确定无火焰。
11.根据本实用新型的一实施方式，其中，点火后，在停止放电的间隙产生火焰检测激励信号，将点火过程和火焰检测激励信号产生过程分开，从而避免点火对离子电流检测的干扰。
12.根据本实用新型的又一方面，提供了一种火焰离子检测电路，其中，q1、t1、d1、c1、t2、u1电连接且构成两级升压高压产生电路，t2、d1放电极构成高压放电回路，c1、t2产生火焰激励信号，t2次级输出，r1、c2电极构成离子电流回路，离子电流差值在c2上产生负压到比较器输入端，其中，q1为三级整流管、d1为二级整流管、t1和t2为变压器、c1和c2为电容，r1为电阻，u1为可控硅开关。
13.根据本实用新型的一实施方式，其中，通过cpu控制点火，其中，q1通过cpu产生的pwm控制打开，所述q1和t1构成反激升压开关电源、产生电压并通过c1存储能量，u1导通产生瞬间大电流并通过高压变压器t2产生放电。
14.根据本实用新型的一实施方式，其中，比较器为cpu内置的比较器，比较器的输入电压为偏置电压，其中，q1关闭，cpu控制t2导通，通过c1的放电，在t2的次级产生火焰检测激励信号，对c2进行充放电，当火焰产生时，产生正向充电分流电流，c2上为负压，通过r3\r4的偏置电流，c2电压与偏置电压产生叠加的电压进入比较器，通过比较器是否翻转确定火焰是否产生。
15.根据本实用新型的一实施方式，其中，所述比较器的输入端设置多级模拟开关，通过电阻网络对参考电压进行分压，得到多级参考电压；
16.参考电压设定为最低，当比较器的输入电压为偏置电压时，偏置电压大于参考电压，参考电压为正相输入，比较器输出为低不翻转，判断为无火焰，当激励电压在c2充放电，产生较大负压，比较器的输入电压为c2产生负压与偏置电压的和且小于参考电压，比较器翻转，判断为火焰产生；
17.当判断为无火焰时，逐级增加参考电压，判断是否有火焰产生。
18.根据本实用新型的一实施方式，其中，参考电压初始值为1.2v，进行64级分压，每级参考电压为1.2/64＝20mv，偏置电压取150mv；
19.参考电压取最低档20mv，判断比较器的输入电压与参考电压的大小，若输入电压大于参考电压，逐级增加参考电压进行判断。
20.本实用新型中的一个实施例具有如下优点或有益效果：
21.本实用新型的火焰离子检测装置采用多电极的离子感应方式。其中，炉头为负极，点火感应针包括感应正极和感应负极，使在炉头接触不良时起用该负极，提高可靠性。感应负极和感应正极为上下结构，负极接触火焰根部，正极接触外焰，上下结构与火焰离子流方向一致，避免左右对称方式接触产生正反向电流一样大小不能采用差值检测的问题。正极感应在端部弯折，增加接触面积的同时，使接触火焰更可靠，并且增大离子电流。负极接触火焰面积对火焰离子电流的影响更大，采用折线方式，使得最小结构最大接触面积，增大离子电流。
附图说明
22.通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将
变得更加明显。
23.图1是根据一示例性实施方式示出的一种火焰离子检测装置的示意图。
24.图2是根据一示例性实施方式示出的一种火焰离子检测方法的示意图。
25.图3是根据一示例性实施方式示出的一种火焰离子检测电路的示意图。
26.其中，附图标记说明如下：
27.1、炉头；2、点火感应针；21、感应负极；22、感应正极。
具体实施方式
28.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
29.用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
30.如图1所示，图1示出了本实用新型提供的一种火焰离子检测装置的示意图。
31.本实用新型实施例的一种火焰离子检测装置包括炉头1和点火感应针2。点火感应针2包括感应负极21和感应正极22，其中感应负极21接触火焰根部，感应正极22接触火焰外焰；其中，感应负极21与炉头1并联，并且在炉头1接触不良时使用。
32.其中，火焰离子电流原理，两个电极接触火焰，在电极的两端加上直流电压，将产生离子电流。点火感应针2包括感应负极21和感应正极22。即增加一个与炉头1并联的电极，多采用对称结构，这样正负电极接触火焰为对称性，产生的离子电流也为对称性。火焰感应针2同时做为高压放电端，结构形状使得在端部形成最近的放电端，保证放电距离。通过火焰感应针2的此种构造极大的提升了火焰离子电流。点火感应针2接触火焰部分为上下结构，感应负极21接触火焰根部，感应正极22接触外焰。上下结构与火焰离子流方向一致，避免左右对称方式接触产生正反向电流一样大小不能采用差值检测的问题。
33.在本实用新型的一个优选实施例中，感应负极21的一端弯折或螺旋以增加感应电流。
34.如图1所示，感应负极21接触火焰面积对火焰离子电流的影响更大，所以需要尽可能的增加接触面积。可以采用不少于一次弯折或螺旋形以增加感应电流，使得最小结构最大接触面积，增大离子电流。
35.在本实用新型的一个优选实施例中，感应正极22的一端弯折，且感应正极22为放电端，与感应负极21在端部或中部形成接近突起，以方便放电。
36.如图1所示，感应正极22在端部弯折，增加接触面积的同时，使接触火焰更可靠，并且增大离子电流。
37.如图2所示，图2示出了本实用新型提供的一种火焰离子检测方法的示意图。
38.本实用新型实施例的一种火焰离子检测方法，包括：将比较器的参考电压设置为默认值，并产生火焰检测激励信号；判断比较器是否翻转为火焰状态，如果发生翻转，则确认火焰产生，如果没有发生翻转，则将比较器的参考电压增加一级，并继续进行本步骤；以
此类推，在没有发生翻转的情况下，当比较器的参考电压达到预设最大值时，确定无火焰。
39.其中，采用cpu内置比较器，其正端较于传统接地的方法不同，采用多级模拟开关，通过电阻网络对参考电压进行分压，模拟开关切换，可改变比较器的输入电压。通过动态的改变阀值的方法，提升火焰检测灵敏度。步骤如下：1、设置比较器比较电压参考值为默认值，在火焰激励信号产生窗口，检测比较器是否翻转为火焰状态，如翻转则判断火焰产生，继续到第一步。2、产生两个检测时间窗口，一个有火焰激励信号产生，一个没有火焰激励信号产生。3、将比较器的比较参考电压增加一级，判别有无激励信号状态下比较器是否翻转，若翻转并多次则判断有火焰，并回到第一步；否则继续增加参考电压。4、判别有无激励信号状态下比较器是否翻转，若翻转则判断有火焰，否则如比较到达预设最大值，则判断无火焰。5、如多次判别无火焰，则判断无火并执行相应操作。
40.在本实用新型的一个优选实施例中，点火后，在停止放电的间隙产生火焰检测激励信号，将点火过程和火焰检测激励信号产生过程分开，从而避免点火对离子电流检测的干扰。
41.如图2所示，点火和火焰分时工作，避免了点火对离子电流检测的干扰，离子电流的波动减小，采用动态比较的方法，自动消除系统误差的影响，离子电流为相对值(相对于无信号时的离子电流)，当火焰回到正常值(较大值)，这时波动也较大，小的阀值反而可能产生误判。自动从最大阀值开始判，这样适应大离子电流，对应较大的阀值，也不会产生误判。通过动态的方式，相对离子电流的判别方法，小电流小阀值，大电流大阀值；颠复传统方法，使火焰离子电流的判断可靠性大幅提高，适应炉头不接地，感应针离子电流小的问题。
42.本实用新型的火焰离子检测方法，点火和火焰分时工作，避免了点火对离子电流检测的干扰，离子电流的波动减小，采用动态比较的方法，自动消除系统误差的影响，离子电流为相对值(相对于无信号时的离子电流)，当火焰回到正常值(较大值)，这时波动也较大，小的阀值反而可能产生误判。自动从最大阀值开始判，这样适应大离子电流，对应较大的阀值，也不会产生误判。通过动态的方式，相对离子电流的判别方法，小电流小阀值，大电流大阀值；颠复传统方法，使火焰离子电流的判断可靠性大幅提高，适应炉头不接地，感应针离子电流小的问题。
43.如图3所示，图3示出了本实用新型提供的一种火焰离子检测电路的示意图。
44.本实用新型实施例的一种火焰离子检测电路，其中，q1、t1、d1、c1、t2、u1电连接且构成两级升压高压产生电路，t2、d1放电极构成高压放电回路，c1、t2产生火焰激励信号，t2次级输出，r1、c2电极构成离子电流回路，离子电流差值在c2上产生负压到比较器输入端，其中，q1为三级整流管、d1为二级整流管、t1和t2为变压器、c1和c2为电容，r1为电阻，u1为可控硅开关。
45.如图3所示，q1电连接t1。t1电连接d1然后分别电连接t2和c1，c1接地。u1电连接t2且接地。t2电连接r1，c2电连接r1且接地。
46.在本实用新型的一个优选实施例中，通过cpu控制点火，其中，q1通过cpu产生的脉宽调制(pwm)控制打开，q1和t1构成反激升压开关电源、产生电压并通过c1存储能量，u1导通产生瞬间大电流并通过高压变压器t2产生放电。
47.其中，q1打开后，q1和t1连通，t1产生电压并输送到c1存储起来。u1导通产生瞬间大电流并通过高压变压器t2产生放电，最终实现点火。
48.在本实用新型的一个优选实施例中，比较器为cpu内置的比较器，比较器的输入电压为偏置电压，其中，q1关闭，cpu控制t2导通，通过c1的放电，在t2的次级产生火焰检测激励信号，对c2进行充放电，当火焰产生时，产生正向充电分流电流，c2上为负压，通过r3\r4的偏置电流，c2电压与偏置电压产生叠加的电压进入比较器，通过比较器是否翻转确定火焰是否产生。
49.其中，q1关闭点火过程结束，开启火焰检测。cpu控制t2导通，通过c1的放电，在t2的次级产生火焰检测激励信号，该信号为50v以上的正弦波。
50.在本实用新型的一个优选实施例中，比较器的输入端设置多级模拟开关，通过电阻网络对参考电压进行分压，得到多级参考电压；
51.参考电压设定为最低，当比较器的输入电压为偏置电压时，偏置电压大于参考电压，参考电压为正相输入，比较器输出为低不翻转，判断为无火焰，当激励电压在c2充放电，产生较大负压，比较器的输入电压为c2产生负压与偏置电压的和且小于参考电压，比较器翻转，判断为火焰产生；
52.当判断为无火焰时，逐级增加参考电压，判断是否有火焰产生。
53.参考电压初始值为1.2v，进行64级分压，每级参考电压为1.2/64＝20mv，偏置电压取150mv；
54.参考电压取最低档20mv，判断比较器的输入电压与参考电压的大小，若输入电压大于参考电压，逐级增加参考电压进行判断。
55.如图3所示，比较器为cpu内置的比较器，其输入端通过模拟开关设计参考电压，如图为5段控制，内部电源参考为1.2v，该电压通过模拟开关组及电阻网络的分压，得到64级参考电压。每级电压变化为1.2/64约20mv每档。
56.默认参考电压设定为0档即20mv。当无火焰时，比较器的输入电压为偏置电压，约取150mv远大于20mv，因内部参考电压为正相输入，所以比较器输出为低。
57.当正常燃烧时，因激励电压在c2充放电，产生较大负压，小于20mv，比较器翻转。判断为火焰产生。
58.当在点火的起始阶段或小火时，离子电流较小，在电容上的负电压较小，在偏置电压的叠加下，产生比20mv大，比偏置电压小的电压。改变比较器的参考电压，则总有一点会翻转。
59.当比较器的参考电压大于外部偏置电压时，这时无论激励信号有无，比较器均为低不翻转，于是判断为无火焰。
60.例如当比较器输入为80mv，无激励信号时为偏置电压150mv，比较器输出为低，加激励信号为80mv，当参考电压为20mv比较器输出为低，不翻转；逐步加大参考电压，当参考电压为100mv时，比较器翻转，可以判断为有火焰。
61.一开始并不就将比较器内部参考电压设置为120mv。由于偏置电压是电阻分压，受精度的影响，在叠加电源的误差，偏置电压在有的机器会变为120mv附近，这样有的机器在120mv就不翻转了，产生误判。
62.在调整参考电压，就是一种自适应偏置电压，并且在偏置电压最近的点设置参考电压，以使灵敏度最佳。
63.当火焰稳定后，离子电流变大，这时不需要再用高灵敏度的方式去判别火焰，提高
了在火焰正常燃烧时判断的可靠性。
64.毕竟在点火阶段时间短，误判造成的危害也小，后面依然可以进行熄火保护。在小火时离子电流往往高于点火阶段，并且小火时泄露气体量很小，通过动态的火焰离子电流较好的保证提升灵敏度和可靠性的平衡。
65.在本实用新型实施例中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可折卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
66.本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型实施例的限制。
67.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一个优选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
68.以上仅为本实用新型实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型实施例，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型实施例的保护范围之内。