[發明專利]一種信號放大模塊及火焰檢測電路

在審

• 申請號: 202110731553.4
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113452328A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 黃俊融
• 申請（專利權）人: 黃俊融
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;F23M11/04
• 代理公司: 常州易瑞智新專利代理事務所(普通合伙) 32338
• 代理人: 孫盼盼

本發明公開了一種信號放大模塊及火焰檢測電路，其中信號放大模塊包括同相放大器主體以及與同相放大器主體電連接的接地電阻Rg，所述接地電阻Rg包括由檢火針和燃燒器本體在有火、無火或有污染時形成的等效電路以及與等效電路串聯的電阻R1，所述等效電路的另一端接地，所述電阻R1的另一端接同相放大器主體。本發明整個電路無需使用變壓器即可實現火焰檢測功能，利用火焰的單向導電性，使之作為同相放大器主體的接地端電阻，當有火時、無火時以及有污染時，接地電阻Rg的大小不同，從而為信號放大模塊提供三種不同的放大特性，導致輸入同相放大器主體的外部振蕩信號經放大后輸出三種不同的信號，最終實現火焰檢測，線路簡潔并且工作穩定可靠，成本可控。

技術領域

本發明涉及火焰檢測裝置技術領域，尤其涉及一種信號放大模塊及火焰檢測電路。

背景技術

在絕大多數燃氣或燃油發熱器具中(如灶具、熱水器、鍋爐等)，都配置有火焰檢測裝置，用于熄火保護(即意外熄火后，要盡快切斷燃氣或燃油輸出)或其他工作邏輯，可以說，“火焰檢測”是這些燃氣或燃油發熱器具不可缺少的重要組成部分。因此，研究火焰檢測電路的成本及可靠性問題，具有十分重要的意義。

目前常用的火焰檢測大致有下列幾種方式：

1、熱電偶方式：熱電偶在火焰的高溫燒灼下產生電壓(電流)，檢測電路通過檢測該電壓(電流)從而判斷是否有火存在，也有些設備(如家用灶具)直接利用該電壓帶動電磁閥起到熄火斷氣的效果。本方式優點是成本較低，簡單實用，器件成本約5～10元。缺點是其檢測的實際是火焰的“溫度”，而非火焰本身，有些設備在熄火后，爐膛溫度仍然很高，需延遲一段時間后，溫度才逐漸降低，這種延遲效應導致很多設備無法采用該方式。

2、光敏元件方式：根據火焰的光譜特性，利用紅外光敏管、紫外光敏管等傳感元件在火焰附近感應火焰發出的光線，后級電路根據傳感元件的電特性變化判斷是否有火。本方式優點是準確度較高，檢測設備無需接觸火焰，只需布置在火焰附近的觀察口處，便于安裝和維修更換。缺點是價格貴、體積大，成本約數百至數千元不等，且由于不同燃料和燃燒方式導致的火焰光譜特性不盡相同，因此所采用的傳感元件及信號處理方法也不能做到完全一致。本方式目前多用于工業鍋爐等場合，對于一般的民用燃具等無法使用。

3、攝像頭采集方式：用專用攝像頭拍攝火焰圖像，傳輸至后級處理電路，處理電路根據實時圖像的各種特征(形狀、瞬時變化、光譜特征等)分析是否有火。本方式可大致看成用攝像頭的CCD感光器件替代前述方式2的單個光敏管，其優缺點和器件成本也類似光敏元件方式。

4、利用火焰的“單向導電性”的檢測方式：物理學認為，火焰的本質是一種能量與電子躍遷的表現形式，高溫的火焰實際上是一種存在于固體、液體和氣體之外的“等離子體”物質。研究發現，火焰等離子體具有類似二極管形式的“單向導電性”，即如果對火焰施加一正向電壓，火焰能導通為較小電阻從而形成電流；若電壓反向后，火焰內阻接近無窮大，不再具有導電性。利用此單向導電性，即可檢驗出火焰是否存在。本方式的最大優點是對各種火焰都可適應，如電路設計合理，不會將高溫氣體誤檢為火焰，且成本也較低，基本都是由一根探入火焰的金屬針(即檢火針，普通鋼材、不銹鋼等材質均可)和配套的少量后級電路即可。本方式的器件成本約10～20元左右。

綜合考慮各種因素，采用方式4的火焰檢測方式越來越多，目前已有的火焰檢測電路大都采用一個“變壓器”元件，如中國專利CN210833860U《一種單針點火兼交流火焰檢測電路》、中國專利CN103575390B《一種高精度的多通道火焰檢測器》及中國專利CN101311631A《雙針合一電子脈沖點火器火焰檢測方案》，以輸出較高的一個交流電壓(大致為100～200V左右)用于火焰檢測。有的直接利用220V市電隔離變壓后形成的交流電壓，有的采用低電壓供電，由振蕩電路振蕩產生交流電壓后由變壓器升壓形成較高電壓，其變壓器的初級，一般同時還作為振蕩源電路中的電感元件。上述100～200V左右的交流電壓施加到檢火針，然后利用火焰的單向導電性即二極管特性對該電壓半波整流，再經濾波電路后，形成直流電壓(電流)，然后再和基準進行比較，最終判定為是否有火、或是否有污染。