電脈沖點(diǎn)火器設(shè)計(jì)分析
全自動燃?xì)鉄崴鞯碾娒}沖點(diǎn)火器除產(chǎn)生高壓電脈沖火花外,一般還有火焰(離子)感應(yīng)、電磁閥控制、電壓指示等多重功能,是熱水器的中心控制器件。它的主要技術(shù)難點(diǎn)是在低成本、低電壓且電壓變化范圍寬的情況下,能產(chǎn)生較理想的電火花和離子感應(yīng)。點(diǎn)火器的基本工作過程是:打開熱水器水閥,水壓通過聯(lián)桿推動開關(guān)開通,高壓點(diǎn)火開始工作,同時(shí)(或然后)吸合電磁閥開通氣路,點(diǎn)燃燃?xì)?,通過火焰的感應(yīng)(檢測),維持電磁閥吸合,點(diǎn)火器停止點(diǎn)火,熱水器正常工作。若遇意外熄火,感應(yīng)端檢測不到火焰,則通過電路控制,電磁閥自動脫落,關(guān)斷氣源。
點(diǎn)火器的技術(shù)指標(biāo)如下:點(diǎn)火頻率8±3次;點(diǎn)火距離》5mm;點(diǎn)火電流《120mA;吸閥電流》450mA;吸閥時(shí)間1s;點(diǎn)火延遲時(shí)間8±2s;感應(yīng)電阻》30M8;欠壓電壓213±011V。其他指標(biāo),如工作溫度等根據(jù)具體使用條件確定,上述1、2、3條主要是對高壓點(diǎn)火而言。點(diǎn)火頻率一般可以較寬,5~25次都可以,過低會產(chǎn)生爆燃現(xiàn)象,過高則由于平均每次能量太低而不易點(diǎn)燃。點(diǎn)火距離必須保證,否則可能產(chǎn)生嚴(yán)重爆燃或不能點(diǎn)燃。
點(diǎn)火電流的主要矛盾是點(diǎn)火力度與器件承受瞬間大功率沖擊的能力,電流大力度好,但過大的點(diǎn)火電流會影響器件的壽命及整機(jī)耗電。
為保證足夠的吸閥力度,吸閥電流應(yīng)盡可能大,但點(diǎn)火器工作電壓確定后,其點(diǎn)火電流主要受電磁閥限制而不是點(diǎn)火器。吸閥時(shí)間1秒鐘或稍長可保證電磁閥可靠吸合。點(diǎn)火延遲時(shí)間主要
是點(diǎn)不著火時(shí),點(diǎn)火器自動關(guān)斷電磁閥,時(shí)間要求不很嚴(yán)格。感應(yīng)電阻是針對火焰電阻而定的。燃?xì)鉄崴?/u>的氣源主要有液化氣、人工煤氣和天然氣等,正常燃燒時(shí),其火焰電阻都在2~2M8范圍,低氣壓(臨界狀態(tài))約十幾M8,考慮氣侯等因素,感應(yīng)電阻應(yīng)定為30M8。欠壓電壓指示點(diǎn)火時(shí)工作電壓的下限,具體數(shù)值與電磁閥吸閥電流有關(guān)。吸閥電流大,則該值應(yīng)定得高,以保證吸閥時(shí)電池電壓不致過低而影響點(diǎn)火器正常工作。以上從使用角度分析了點(diǎn)火器的設(shè)計(jì)要求,下面結(jié)合筆者的部分設(shè)計(jì),給出具體電路圖,簡述實(shí)現(xiàn)方法。
點(diǎn)火電路由BG10、D12、B2、B3、T1及周圍電路構(gòu)成。
B2和BG10構(gòu)成振蕩電路,產(chǎn)生幾百伏電壓,通過D13對C9充電,另一路對C8充電。C8電壓達(dá)到一定值時(shí),D12觸
發(fā)T1導(dǎo)通,C9瞬間放電,經(jīng)B3產(chǎn)生高壓脈沖輸出。
吸閥電路由BG1、BG2、BG7、IC1和周圍元件組成。這里以8升以下熱水器的電磁閥控制電路為例,它有P3、P4兩路控制電路,通電開始,BG1截止,IC1輸出高電平,BG2截止,P3無電壓輸出。015~1s后,C1充電結(jié)束,BG1飽和導(dǎo)通,IC1輸出低電平,BG2飽和導(dǎo)通輸出高電平,P3輸出強(qiáng)吸合電流,持續(xù)1s后斷開。此時(shí),電磁閥從關(guān)閑狀態(tài)變?yōu)榇蜷_狀態(tài),電磁閥的另一路P4維持電流使之吸合。維持電流由點(diǎn)火延時(shí)電路和感應(yīng)電路二路控制,即點(diǎn)火時(shí)或感應(yīng)到火焰時(shí)該路電流應(yīng)保持,意外熄火或點(diǎn)火失敗,電磁閥的維持電流將斷開,電磁閥脫落關(guān)閉。
工作電壓欠壓指示電路由IC2、BG3、BG4、D4及周圍電路組成。正常工作時(shí),IC2輸出高電平,BG3、BG4截止。點(diǎn)火時(shí),電壓通過R12加到雙色發(fā)光管D4的綠色管上使其發(fā)光。欠壓時(shí),IC2輸出低電平,BG3、BG4飽和導(dǎo)通,電壓通過R10加到D4的紅色管上使其發(fā)光,同時(shí)BG4把D4的綠色管截止。
感應(yīng)電路是一個(gè)較有特色的電路。過去的感應(yīng)電路都是直流感應(yīng)電路,要使得電路對幾十個(gè)M8電阻敏感較為困難,同時(shí)還要保證點(diǎn)火端對感應(yīng)端放電而不導(dǎo)致感應(yīng)端損壞則更困難。即使電路能保證,實(shí)際使用中仍存在一些問題,如感應(yīng)針支架受潮可能產(chǎn)生虛假感應(yīng),使點(diǎn)火器不能正常點(diǎn)火,嚴(yán)重時(shí)會使電磁閥誤動作,引起漏氣。現(xiàn)在點(diǎn)火器一般采用交流感應(yīng)。BG5、BG6、BG9、B1及周圍電路構(gòu)成交流感應(yīng)電路。
BG5、B1構(gòu)成振蕩電路。若P1接一個(gè)電阻和二極管(正端接地)至地,則BG8的柵極上會有一個(gè)負(fù)電壓,使BG6截止,BG9導(dǎo)通,此時(shí)相當(dāng)于點(diǎn)火器感應(yīng)火焰。由于實(shí)測火焰時(shí)其電阻具有二極管的單向特性,因此這一過程更接近火焰燃燒時(shí)離子的運(yùn)動過程。假如二極管反接或不接二極管,則BG9的柵極為高電平或零電平。此時(shí),BG9導(dǎo)通,BG6截止,相當(dāng)于點(diǎn)火器不感應(yīng)火焰。正常工作時(shí),該電路的感應(yīng)靈敏度可達(dá)70~150M8,完全能滿足點(diǎn)火器對靈敏度的要求。同時(shí),由于它對直流不感應(yīng),對支架受潮等問題具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性,因此是一種理想的感應(yīng)電路。
R14、D5、C4、IC3和BG8等構(gòu)成點(diǎn)火延時(shí)控制電路,保證點(diǎn)火6~10s失敗自動關(guān)斷電磁閥。10升及10升以上的淋浴器點(diǎn)火器,由于其電磁閥無需大電流吸合,電路一般更簡單。
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