一种调压式智能火焰离子电流检测电路的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种调压式智能火焰离子电流检测电路，主要用于工业燃烧器中长明灯火焰的检测。与现有技术相比，精化了电路处理方式。以单片机为核心，应用单片机内控反馈脉宽调制技术，通过调制加载在金属检测电极上的电压大小整定火焰电势场强的高低，稳定火焰离子电流信号的产生，同时，应用识别与数控增益电路使火焰离子电流信号适配单片机采集要求。因此，可有效地解决因火焰飘移导致火焰信号忽有忽无、或因环境污染、潮湿造成绝缘降低、漏电导致检测不到信号的问题。电路由单片机电路、振荡变压电路、金属检测电极、识别与程控增益电路、开关量及4—20mA信号对外输出电路、通讯电路、显示和键盘电路、电源电路等组成。具有信号采集自动增益控制、开关量输出自动阈值收索、设置功能，电路智能化、可靠性较高。
【专利说明】
一种调压式智能火焰离子电流检测电路
技术领域
[0001]本发明涉及能源领域中燃烧器火焰监测技术，在石油、化工、电力等高危耗能领域中广泛应用。金属电极式火焰检测方法作为燃烧器火焰监测最早使用的方法之一，特别是在燃烧器长明灯中最普遍的一种方法，有难以替代的位置。
【背景技术】
[0002]长明灯系燃烧器里面的小火嘴，是燃烧器中的一个重要安全保证附件，是维持燃烧器安全运行，实现自动点火和熄火保护的重要设备。其重要性在于:I)实施对主、副火嘴的自动点火;2)在对燃烧器实施点火或熄火过程中防止因为炉内残留或是泄漏燃料而引起爆炸;3)在燃烧器运行过程中当燃料压力或流量波动可能造成主、副火嘴熄火时，保证其安全复燃，防止出现爆燃。随着人们安全意思的增强，特别是天然气清洁能源的推广应用，长明灯已经成为燃烧器不可或缺的组成部分。对长明灯的火焰检测方式，有金属电极式检测和光电探测式检测两种方式，由于燃烧器长明灯火焰、主火焰、副火焰互相重叠，光电探测式检测方法很难区分长明灯火焰、主火焰、副火焰，对其它相邻燃烧器还存在火焰“偷看”现象，所以，光电探测式检测法一般很少用于对长明灯火焰的检测。而金属电极式检测方法不受其它光、热、磁的干扰，且反应灵敏，动作迅速，通常是长明灯火焰监测的不二选择。然而，长期以来，金属电极式离子电流检测器由于存在着未解决的抗干扰性问题，一直受到使用的致凝。主要表现在:
I)金属电极式离子电流检测器检测不到火焰，造成这种现象的原因一是由于燃料压力或者是炉内压力变化引起检测电极离焰(或称脱火)，不能形成离子电流通路。或是由于火焰与火嘴接触区域出现局部气隙，火焰内阻过大，离子电流信号太小，检测不到信号。二是由于环境污染、潮湿等原因导致检测电极漏电短路检测不到信号。
[0003]2)输出信号不稳，时有时无。造成这种现象的原因主要是由于燃料压力或者是炉内压力变化或是主副火焰的引射作用变化，使附着在检测电极上火焰上下游移，导致检测信号时有时无，输出信号不稳。
[0004]3)没有火焰，仍然有信号输出，这种现象大多数是发生在以直流电压为检测手段火焰检测器中，其原因是由于环境污染、潮湿等原因造成的分布电容变化，漏电流所导致假信号，出现输出信号不稳，时有时无。
[0005]所以，金属电极式火焰离子电流检测技术研究、创新，提高其使用可靠性非常重要。国内外对于该技术的研究较早，但是发展很慢，可供选择的新产品和可供查阅的资料并不多见。近几年，在国内随着安全意思的提高和天然气清洁能源的应用推广，该技术已经受到行业广泛关注。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对【背景技术】中存在的缺点和问题开发创新，提供一种高稳定性、高智能性、使用安全可靠的智能调压型火焰离子信号检测电路。
[0008]本发明技术方案是构造一种智能调压型火焰离子信号检测电路，由单片机、振荡变压电路、火焰检测金属电极、信号识别与程控增益电路构成对火焰信号的采集回路，由开关量信号电路和4 一 20mA模拟信号电路构成对外输出电路，由显示电路、键盘电路、RS232通讯电路构成人机交互电路，电源电路负责供电。
[0009]本发明在于输入回路应用单片机脉宽调制反馈控制技术，实现对火焰信号采集值与键盘输入设置值的程序处理、比较形成闭环反馈，控制输出调制矩形脉冲宽度。脉冲宽度加载在主要由开关管与变压器构成的单端反激式振荡变压电路，控制开关管通断，激励变压器将24V直流电压转换为交流电压，脉冲宽度控制控制交流电压高低。交流电压在火焰中的金属电极上形成火焰电势场，产生的离子电流信号。离子电流信号经信号识别与数控增益电路实现对离子信号提取和单片机输入匹配的自动整定。所述回路的单片机脉冲输出口P3.1与振荡变压电路相连，振荡变压电路经隔离电容C6与金属电极相连，金属电极与识别与增益匹配电路相连，识别与增益匹配电路与单片机输入口 P3.1及通讯控制口 P1.0、P1.1、Pl.2相连。
[0010]本发明在于对外火焰状态对外输出电路应用单片机控制技术，实现对有火/无火状态及火焰模拟幅值的输出，单片机输出口 P4.5与有火/无火开关量输出电路相连，单片机输出口 P3.6/ P3.7与4一20mA模拟信号电路相连。
[0011]本发明在于人机交互应用电路应用单片机控制技术，实现本机火焰模拟幅值显示和报警功能(包括运行、故障、火焰异常情况报警)显示、有火/无火开关动作响应阈值设置、收索功能。
[0012]【【附图说明】】
附图1为调压式智能火焰离子电流检测电路框图。
[0013]附图2为调压式智能火焰离子电流检测电路原理图。
[0014]【【具体实施方式】】
单片机Ul的P4.7脚与复位电路U2的2脚相连，U2的3脚接+5V电源、I脚接地，U2的I 一3脚连接电容C3，单片机Ul的14、15脚分别与晶振Xl的1、2脚相连后，再串接电容C2、C3到地，Ul的38脚接+5V电源、16脚接地。
[0015]单片机Ul的P3.1脚通过Rl与开关管Ql基极相连、Ql发射极通过R3与变压器Tl初级绕组I端相连、同时变压器Tl初级绕组I端接24V直流电源，Ql集电极通过电感LI串接电容C4再串接电阻R4后再并接R5连至驱动开关管Q2的基极，Q2发射极接地、Q2集电极与变压器Tl初级绕组2端相连，在变压器的初级绕组上产生12—16V平均交变电压，变压器Tl的次级3、4端的转换输出180—240V交流电压。交流电压经电容C6隔直后加载到金属电极F上。
[0016]火焰离子电流信号经电阻R6—R9、数控电位器U4、电容C7、C8及集成电路U3构成的增益放大电路，将数控电位器U4用于增益放大电路，使电路中的信号增益从人工方式改变为单片机数控方式，实现信号匹配的自动调整。电阻Rll — R12、RL6、电容C9、二极管Dl—D2、集成电路U3构成的识别电路，经电阻R13数字电位器Wl、集成电路U3构成第二级放大(2倍)电路，信号放大后送入到单片机Ul的Pl.2脚。其中，数字电位器U4为程控电位器，其总线引脚2、4与单片机Ul的Pl.0和Pl.1脚牙连接、控制引脚5与单片机Ul的Pl.4脚相连接。
[0017]信号识别过程:当电路检测到离子电流信号时，在电阻R7上产生下正上负的电压，C7、C8为滤波电容，此时在U3的I脚产生放大了( 2倍)的负向电压，经D2、Rl I对电容C9充电，C9上的电压为下正上负，经R13加载在U3的6脚(放大器负端)，U3的6脚低于5脚，U3的7脚输出正电压信号。当电路未检测到离子电流信号时，R7无电流通过，U3的I脚无信号输出，C9上的电压为零，U3的7脚无信号输出。一旦火焰金属电极对机壳产生漏电，就有交流成分流过R7，经U3的7脚输出交流电压，由于Rl2、C9的时间常数远远小于Rl 1、C9的时间常数，对C9的充电速度大大超过放电速度，结果在C9上产生上正下负的正电压，U3的7脚输出反向负电压信号。
[0018]单片机P4.5脚串接电阻R32连至三极管Q3的基极，Q3的发射极接地，Q3集电极与继电器驱动线圈相连，继电器二组对外输出开关触点分别与接线端子X3、X4、X5相连。X4—X5为常闭开关量连接端子，X3一X5为常开开关量连接端子。
[0019]单片机P3.5—P3.7脚与串行数/模转换器(DAC)U5的5、6、7脚相连接，U5的10—12脚分别与电容Cll 一 C13相连后接地，U5的I脚步与电容C16串接后接地、2、3脚并联后串接电容ClO接地，U5的14脚串接电容后与13并联与场效应管Q5的栅极相连，并与电阻R14及C14的串接电路相连至地，U5的9脚接地，U5的8脚与三极管Q4的发射极相连，Q4基极与Q5的源极相连，Q4的集电极与Q5的漏极并接后与外接端子X6相连，U5的8脚与外接端子X7相连，X6—X7对外输出4一20mA模拟信号。
[0020]单片机Ul的P3.6、P3.7脚与LED显示电路中的串行译码电路U6的1、8脚相连，Ul的卩1.4、？1.5、？1.6、？1.7脚分别与电阻1?15、1?16、1?17、1?18相连，电阻1?15的另一端与三极管06的基极相连，电阻R16的另一端与三极管Q7的基极相连，电阻R17的另一端与三极管Q8的基极相连，电阻Rl 8的另一端与三极管Q9的基极相连，Q6、Q7、Q8、Q9的发射极均接地，Q6的集电极与数码管LED4的12脚相连，Q7的集电极与数码管LED4的9脚相连，Q8的集电极与数码管LED4的8脚相连，Q9的集电极与数码管LED4的6脚相连，数码管LED4的11、7、4、2、1、10、5、3脚分别与电阻1?19、1?20、1?21、1?22、1?23、1?24、1?25、1?26相连，电阻1?19、1?20、1?21、1?22、1?23、1?24、尺25、1?26的另一端分别与1]6的3、4、5、6、10、11、12、13脚相连。
[0021 ]单片机Ul的P3.0、P4.3脚分别与通讯电路U7的11、12脚相连，U7的4、5脚外接电容C20，l、3脚外接电容C19，U7的16脚+5V电源并连接电容C17后与2脚相连，U7的6脚串接电容Cl 8后接地，U7的15脚接地，U7的13、14脚分别与串口插座J2的3、4脚相连，J2的I脚接地。
[0022]单片机Ul的P4.4、P2.7脚分别与二极管指示电路LED3、LED2串接后再分别与电阻R27、R28相连，R27、R28的另一端并联后接+5V电源。
[0023]单片机Ul的P2.4、P2.5、P2.6脚分别与键盘电路中DWN、UP、SET按键相连，DWN、UP、SET按键的另一端并联后接地，P2.4一SET、P2.5—UP、P2.6—SET连接后分别串接电阻R29、R30、R31后并接+5V电源端。
[0024]DC24V电源经与接线端子X1、X2相连，X2接地，Xl经电阻R34与二极管D3相连，D3与稳压管U8的I脚相连，并联电容C21、C22后接地，U8的3脚接+5V电源端，并接电容C23、稳压管DV2，电源指示发光二极管LEDl后接地，U8的2脚接地。U9的8、I脚接+5V、5脚与地之间接电容C25后输出-5V电源，U9的2、4脚接电容C26，U9的3脚接地。
【主权项】
1.一种调压式智能火焰离子电流检测电路，其特征在于应用单片机脉宽调制和信号程控匹配技术，由单片机(I)、振荡变压电路(2)、金属电极(3)、信号识别与程控匹配电路(4)、开关量信号输出电路(5)、4一 20mA信号输出电路(6)、显示电路(7)、键盘电路(8)及RS232通讯电路(9)等电路组成。2.根据权利I所述的要求，其特征在于单片机(I)，采用高性价比的8051内核IAP12C5A60AD，无需外扩SRAM、FLASH及AD转换电路，采用MP810L监测电路监视电源，电路结构简单、尺寸小，单片机输出端输出矩形脉冲，脉冲宽度受AD输入口火焰离子信号值和键盘连接端设置参数值控制。3.根据权利I所述的要求，其特征在于振荡变压电路(2)，采用调制型单端反激式振荡变压电路，振荡变压开关管通断激励变压器将24V直流电压转换为交流电压，交流电压高低由脉冲宽度控制，输入与输出由变压器隔尚。4.根据权利I所述的要求，其特征在于金属电极(3)，交流电压加载在火焰中的金属电极上，使之形成火焰电势场，产生离子电流。5.根据权利I所述的要求，其特征在识别与程控匹配电路(4)，由识别电路和单片机数控增益调节电路组成，可有效地提取火焰信号，消除因火焰飘移及火焰内阻变化对信号采集干扰影响，提高电路监测的可靠性。6.根据权利I所述的要求，其特征在于对外输出开关量电路(5)，对外输出两组容量为5A的SPDT有火无火开关信号，其开关信号稳定输出状态对火焰内阻充许变化范围在0.4M—8M欧之间。7.根据权利I所述的要求，其特征在于4一20mA电路(6)，对外输出一路火焰模拟幅值信号。8.根据权利I所述的要求，其特征在于显示电路(7)，由4位LED数码管和2位发光二极管电路组成，数码管用于本机火焰模拟信号及预置参数显示;2位发光二极管用于运行指示和出错及报警指示。9.根据权利I所述的要求，其特征在于键盘电路(8)，用于预置参数、火焰信号增益及动作阈值设置值及火焰模拟幅值。10.根据权利I所述的要求，其特征在于RS232通信电路(9)，用于编程及与上位机进行通讯。
【文档编号】G01R19/00GK105842514SQ201510915097
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月14日
【发明人】郭洪澈, 游述怀, 罗映波, 周海明
【申请人】湖南理工学院