引言

目前我国约有1 000家燃气灶具生产企业。年产量约3 000万台。其中规模较大、产品质量和管理水平好的企业只有100家左右,其余大部分则是简单组装型企业。由于这些组装型企业的产品质量和技术普遍较低。随着国家燃气灶具产品生产许可证换(发)证制度的实施,超过600家的企业将被强制淘汰。如何降低成本,生产性能稳定,节省能源的燃气灶是各燃气灶具生产企业取胜的关键,而脉冲点火控制器则是燃气灶中核心部分。本文介绍了一种高性价比的燃气脉冲点火控制器设计,采用Microchip公司生产的PICl6C7ll单片机作为主控器,实现了点火的智能化和火焰检测的无传感器设计,同时使能源的消耗降到最低。

2 脉冲点火控制系统

脉冲点火控制器系统主要实现的功能:安全自检;点火控制;熄火保护;故障报警。

整个系统由点火开关控制,当用户按下点火开关时,点火针产生高压火花,为了保证安全,延时0.1秒后再由点火控制器控制燃气阀打开,并通过火焰检测判断点火是否成功,若有火焰信号则停止点火,同时启动反馈检测功能。整个过程能有效避免出现燃气阀打开而未燃烧的状况,大大提高了产品的安全性和可靠性。

脉冲点火控制器系统比普通燃气灶增加了脉冲点火控制电路、电磁阀控制、火焰探测针等装置,系统框图如图2所示。即在工作时,由单片机PICl6C7ll先输出控制信号触发点火控制电路、火焰检测反馈电路,通过火焰检测反馈电路检测火焰,并将检测的结果反馈至单片机,单片机可根据输入的火焰检测信号控制电磁阀的开、闭,从而保证了燃气灶在发生意外熄火及回火状态时,控制系统能及时关闭电磁阀,关断燃气通路,避免了因熄火引发的安全事故。

3 系统设计硬件

3.1 PICl6C71l简介

PICl6C7ll是Microchip公司推出的一种CMOS工艺的8位单片机,具有高性能RISC结构CPU、8级硬件堆栈、13个双向I/0口、4路8位A/D;I/0驱动吸收电流可达25 mA,还具有看门狗电路,由于其指令简单(仅35条),操作方便,因此,可广泛应用于仪表、控制领域。在脉冲点火器设计中,PICl6C7ll作为主控器负责用户的按键查询、火焰检测、电磁阀的通关、点火控制等功能,下面重点对脉冲点火控制电路和火焰检测电路进行介绍。

3.2 脉冲点火控制电路

脉冲点火控制电路如图3所示,其工作原理:晶体管Q2控制TT变压器振荡电压,Q1维持变压器振荡,而Q1,Q2都由单片机的I/O端口控制。其中D1为一只10 V稳压管。当一个I/0口发出点火信号,变压器开始振荡,次级产生约180 V的高压信号。高压信号通过二极管整流向C1充电,这样高压信号就可施加到可控硅。同时TT次级也向稳压管产生高电压,若高电压达到稳压管的击穿电压,稳压管被击穿,此时二极管导通,触发可控硅D3,D4导通,从而在单点火高压包初级产生高电压,次级也产生12 kV~18 kV的高电压。点火针接至Tl,T2的次级,所以点火信号从单片机发出后,会在点火针产生电火花,从而达到点火目的。该点火电路原理比较复杂,一般情况会考虑使用多个I/O端口控制。但是本系统设计双灶只采用一个I/O端口,节省单片机的I/O端口资源,从而简化点火控制,降低产品成本,使程序易于控制点火。该点火控制电路不仅应用于灶具点火,也可用于热水器等家用电器。

3.3 火焰检测电路

火焰检测电路如图4所示,该电路融合了点火电路和火焰检测电路,摒弃了传统的传感器检测思想,采用物理原理和简单电路实现火焰检测设计,简化电路设计,降低产品成本,软件编程易于实现。其工作原理:图4中的变压器的振荡电路可与点火电路共用,晶体管Ql的作用与振荡电路中的Q2完全相同,都是维持变压器振荡。南于变压器输出交流信号,燃气燃烧产生离子体,火焰产生正负极离子体,当交流信号到达火焰检测信号探针处,交流信号可在火焰上形成通路,从而火焰起到一个二极管整流作用,使火焰探针左侧的电容充电,产生一个负电压,经过比较器后变成低电平,由单片机的I/0口检测,从而完成火焰信号的检测。

4 系统软件设计

为了使燃气灶点火控制器实现双灶的单独开启和同时开启,除了共用的系统安全自检外,程序可运行于3种点火模式:灶1点火;灶2点火;灶1、灶2同时点火。单炉点火的程序流程如图5所示。点火过程同时检测火焰,若点不着可反复几次,并设定时间,若在限定时间内不能成功点火则报警。



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