一种燃气装置电磁阀驱动电路、燃气装置及其点火方法

技术领域

本发明涉及燃气装置自动控制技术领域，尤其是涉及一种燃气装置电磁阀驱动电路、燃气装置及其点火方法。

背景技术

目前，现有的燃气装置电磁阀驱动电路在打开电磁阀时，主控板上的MCU(微控制单元)可主动打开电磁阀，气路通气，此时手动点火。火排点着火后，热电偶检测到火焰，并把信号传回到MCU。MCU收到信号后，在规定的时间内未接收到热电偶传来的信号，则认为火排上的火未被有效点着，或意外熄火。此时，MCU将主动关闭电磁阀，达到熄火保护的目的。现有的电磁阀驱动电路缺点是，电磁阀动作和火焰的判断需要MCU参与，MCU在运行过程中会受到电磁干扰，易引发错误动作，导致燃气泄漏等事故，对MCU的要求相对比较高。

因此，针对上述问题，已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种燃气装置电磁阀驱动电路、燃气装置及其点火方法，如何解决现有技术中对微控制单元需全程参与、成本高及受电磁干扰强的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种燃气装置电磁阀驱动电路，包括热电偶，用于检测燃气装置的有火或无火状态；

延时控制电路，提供电源后延时一段时间将该电源关闭，其中，通过微控制单元输出脉冲，使得电源打开电磁阀；

信号放大电路，与热电偶连接，用以控制电磁阀在有火状态时维持打开，无火状态时主动关闭电磁阀。

本发明采用上述技术方案，在上电时，延时控制电路输出电源，同时微控制单元输出脉冲，将直流电源加载在电磁阀的线圈，打开电磁阀，电磁阀打开后使得燃气装置接通燃气并点火燃烧，信号放大电路通过接收和处理热电偶反馈的电信号，经过放大处理后输出控制信号控制电磁阀保持打开状态，使火焰持续燃烧，当满足延时时间时，延时控制电路断开输出的电源；此时，通过信号放大电路控制电磁阀的通断。

进一步地，信号放大电路包括串联的第一双运算放大器U2A和第二双运算放大器U2B以及三极管Q10，第一双运算放大器U2A与热电偶TE1连接，第二双运算放大器U2B输出端驱动三极管Q10开启。第一、第二双运算放大器起到同相放大作用，输出电信号控制三极管Q10开启，三极管Q10开启时，导通控制直流电源使电压加载于电磁阀中。

进一步地，第二双运算放大器U2B的输出端连接有电阻R30，将放大处理的热电偶TE1的电信号反馈至微控制单元。微控制单元接收到热电偶反馈的信号，用于判断火焰的燃烧状态并可通过显示装置反应。

进一步地，第一双运算放大器U2A与热电偶TE1之间通过电阻R22和电阻R24连接。电阻R22和电阻R24起到限流作用。

进一步地，第一双运算放大器U2A的反相输入端与输出端间并联有负反馈电阻R27。负反馈电阻R27并联，起到分流作用，提高信号传输的功率。

进一步地，第一双运算放大器U2A与第二双运算放大器U2B的正相输入端串联有电阻R23。

进一步地，第二双运算放大器U2B的反相输入端与输出端间并联有电阻R28，该反相输入端通过电阻R29接地。

进一步地，第二双运算放大器U2B的输出端与三极管Q10的基极之间连接有电阻R25，三极管Q10的基极与发射极通过电阻R26连接并接地。

进一步地，三极管Q10的集电极通过电阻R70和电阻R71分别连接于PMOS管T6和PMOS管T8的栅极以及通过电阻R4连接电源正极，当三极管Q10开启时，导通PMOS管T6和PMOS管T8，以使电磁阀的维持线圈M2接通电源。

进一步地，延时控制电路包括开关二极管D1、第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B，第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B的正极输入端通过分压模块连接电源正极、负极输入端分别连接有电容C1和电容C2，开关二极管D1连接电源正极通过电阻R9和电阻R10与电容C1和电容C2连接，第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B输出高电平用于开启三极管Q7和三极管Q8，以导通PMOS管T1和PMOS管T2及PMOS管T5将电磁阀接通电源。采用第一电压比较器和第二电压比较器构成双路延时电路，输出控制具有更好的保障；通过对电容C1和电容C2充电，在充电过程中输入电压比较器的负极输入端的电压变化，进而改变电压比较器的电平，起到时间控制的效果。

进一步地，分压模块由电阻R11和电阻R17组成，第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B的正极输入端通过电阻R11和电阻R17分压后接通电源正极。

进一步地，电容C1和电容C2的一端接地，另一端各自连接有用于释放电容电压的PMOS管T3和PMOS管T9，PMOS管T3和PMOS管T9的漏极接地。在燃气装置工作完毕断电后，电容C1和电容C2的电压得以释放，保持其下次上电时两端电压为零，保障时间控制准确。

进一步地，PMOS管T1的漏极与PMOS管T2的源极相连，PMOS管T2的漏极线路与PMOS管T4连接，PMOS管T4的源极与电磁阀的动作线圈M1连接，PMOS管T4的栅极与微控制单元的信号输出端相连。微控制单元输出脉冲信号导通PMOS管T4，将电磁阀的动作线圈M1加载电源。

为解决上述技术问题，本发明提供的另一技术方案是：一种燃气装置，包括上述技术方案中所述的燃气装置电磁阀驱动电路。

进一步地，燃气装置包括燃气管路、喷嘴、火排及电磁阀，电磁阀设于燃气管路上，喷嘴设于火排上与燃气管路的输出端连接，热电偶TE1的检测端位于火排的着火点上方。电磁阀用于接通燃气管路，使燃气输送至喷嘴中进入火排，热电偶用于检测火排的火焰的燃烧。

进一步地，火排上连接有点火针，该点火针线路连接脉冲点火器。设置点火针及脉冲点火器时，采用脉冲点火器输出电信号至点火针中进行点火。

进一步地，微控制单元连接有热敏电阻器，热敏电阻器设于火排一侧用于检测火排的燃烧温度参数。

进一步地，火排、电磁阀及喷嘴设置为至少两个，火排之间通过引火桥同步点火，至少两个电磁阀串联于燃气管路，分别控制两个喷嘴。

进一步地，微控制单元线路连接有驱动电源，微控制单元信号连接有LED灯显示屏。驱动电源给微控制单元供电，LED灯显示屏用于显示燃气装置的燃烧状态及相应的温度参数等信息。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种技术方案是：一种燃气装置的点火方法，包括如下步骤：

延时控制电路输出电源至电磁阀中，同时微控制单元输出脉冲信号使得电源打开该电磁阀；

电磁阀接通燃气至燃气装置中进行点火燃烧；

延时控制电路延时断开电源，信号放大电路连接检测燃气装置有火和无火状态的热电偶，控制电磁阀在燃气装置有火状态时维持电磁阀打开、无火状态时主动关闭电磁阀。

其中，对燃气装置的点火包括使用脉冲点火器发出点火信号至点火针完成点火和人工点火。

本发明取得的有益效果是：通过延时控制电路与信号放大电路分别用于在点火时的时间控制以及点火后的火焰控制；在燃气装置燃烧工作中，采用信号放大电路与热电偶实时监测和及时响应，具有熄火保护的效果；通过热敏电阻器检测火焰的燃烧温度，微控制单元可通过LED灯显示屏进行显示燃气装置的火焰的燃烧情况和温度，减少微控制单元的全程参与度，降低电磁干扰对微控制单元的影响，保持动作的可靠性，降低对微控制单元的要求和成本。

附图说明

图1是本发明一种燃气装置电磁阀驱动电路的实施例结构示意图；

图2是本发明的信号放大电路的电路结构示意图；

图3是本发明的延时控制电路的电路结构示意图；

图4本发明一种燃气装置电磁阀驱动电路的电路结构示意图；

图5是本发明一种燃气装置的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1、图2及图3所示，一种燃气装置电磁阀驱动电路，包括

热电偶TE1，用于检测燃气装置的有火或无火状态；

延时控制电路20，提供电源后延时一段时间将该电源关闭，其中，通过微控制单元1输出脉冲，使得电源打开电磁阀30；

信号放大电路10，与热电偶TE1连接，用以控制电磁阀30在有火状态时维持打开，无火状态时主动关闭电磁阀30。

热电偶TE1检测到燃气装置的有火状态为燃气正在燃烧，热电偶TE1检测到燃气装置的无火状态为燃烧熄灭。燃气装置的燃烧熄灭为燃烧过程中火焰意外熄火时的情况，本发明通过检测燃气装置的火焰燃烧状态，在火焰意外熄灭时，通过信号放大电路10接收和处理热电偶TE1产生的信号，输出控制信号控制电磁阀30维持打开或关闭，起到熄火保护功能。

信号放大电路10包括串联的第一双运算放大器U2A和第二双运算放大器U2B以及三极管Q10，第一双运算放大器U2A与热电偶TE1连接，第二双运算放大器U2B输出端驱动三极管Q10开启。

第二双运算放大器U2B的输出端连接有电阻R30，将放大处理的热电偶TE1的电信号反馈至微控制单元1。

第一双运算放大器U2A与热电偶TE1之间通过电阻R22和电阻R24连接。

第一双运算放大器U2A的反相输入端与输出端间并联有负反馈电阻R27。

第一双运算放大器U2A与第二双运算放大器U2B的正相输入端串联有电阻R23。

第二双运算放大器U2B的反相输入端与输出端间并联有电阻R28，该反相输入端通过电阻R29接地。

第二双运算放大器U2B的输出端与三极管Q10的基极之间连接有电阻R25，三极管Q10的基极与发射极通过电阻R26连接并接地。

三极管Q10的集电极通过电阻R70和电阻R71分别连接于PMOS管T6和PMOS管T8的栅极以及通过电阻R4连接电源正极，当三极管Q10开启时，导通PMOS管T6和PMOS管T8，以使电磁阀30的维持线圈M2接通电源。

延时控制电路20包括开关二极管D1、第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B，第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B的正极输入端通过分压模块连接电源正极、负极输入端分别连接有电容C1和电容C2，开关二极管D1连接电源正极通过电阻R9和电阻R10与电容C1和电容C2连接，第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B输出高电平用于开启三极管Q7和三极管Q8，以导通PMOS管T1和PMOS管T2及PMOS管T5将启动电压输入至电磁阀30中。

分压模块由电阻R11和电阻R17组成，第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B的正极输入端通过电阻R11和电阻R17分压后接通电源正极。

电容C1和电容C2的一端接地，另一端各自连接有用于释放电容电压的PMOS管T3和PMOS管T9，PMOS管T3和PMOS管T9的漏极接地。

PMOS管T1的漏极与PMOS管T2的源极相连，PMOS管T2的漏极线路与PMOS管T4连接，PMOS管T4的源极与电磁阀30的动作线圈M1连接，PMOS管T4的栅极与微控制单元1的信号输出端相连。

参照图1至图5所示，本发明公开一种燃气装置，包括上述实施方式所述的燃气装置电磁阀驱动电路。燃气装置包括燃气管路41、喷嘴42、火排43及电磁阀30，电磁阀30设于燃气管路41上，喷嘴42设于火排43上与燃气管路41的输出端连接，热电偶TE1的检测端位于火排43的着火点上方。

火排43上连接有点火针44，该点火针44线路连接脉冲点火器45。

微控制单元1连接有热敏电阻器46，热敏电阻器46设于火排43一侧用于检测火排43的燃烧温度参数。火排43、电磁阀30及喷嘴42设置为至少两个，火排43之间通过引火桥47同步点火，至少两个电磁阀30串联于燃气管路41，分别控制两个喷嘴42。

微控制单元1线路连接有驱动电源40，微控制单元1信号连接有LED灯显示屏48。

本实施方式中，可将延时控制电路20、信号放大电路10、微控制单元1集成于印刷电路板2中。

其中，具有多个火排时，其间通过引火桥47实现点火，通过多个电磁阀30和喷嘴42进行燃气的通断控制，可实现温度调节的效果。在本发明中，微控制单元1信号连接有开关旋钮49用于手动操作控制，控制燃气装置的燃烧状态；微控制单元1信号连接有LED灯显示屏48，以将相关信息显示在显示屏48上。

本发明在具体实施时，延时控制电路20输出3V的启动电磁阀30的动作线圈M1动作的启动电压，同时，微控制单元1输出一个脉冲信号，该脉冲信号启动PMOS管T4控制电磁阀30打开，达到开阀的目的。

具体地，刚上电时，电阻R11和电阻R17组成分压模块，对输入的直流电源分流后为第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B的正极输入端提供2.2V的参考电压。电容C1和电容C2的两端的电压为零，输入至电压比较器的负极输入端的电压为0。第一、第二电压比较器U1A、U1B输出高电平；并驱动三极管Q7和三极管Q8导通，使得PMOS管T1、PMOS管T2及PMOS管T5导通，同时，微控制单元1输出一个1S的低电平脉冲，控制PMOS管T4导通，将电磁阀30的动作线圈M1接通电源，进而打开电磁阀30，电磁阀30导通燃气输入至燃气装置的火排中进行点火。

输入的直流电源电压通过电阻R9和电阻R10，对电容C1和电容C2充电，在充电过程中，当电容C1和电容C2的电压大于等于2.2V时，使得第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B的负极输入端的电压大于或等于正极输入端，使得第一、第二电压比较器U1A和U2B输出低电平，此时三极管Q7和三极管Q8截止，使得PMOS管T1、PMOS管T2、PMOS管T4及PMOS管T5截止，延时时间到，电路断开电磁阀30的电源。

电磁阀30导通燃气至火排43中，脉冲点火器45发出脉冲，通过点火针44将燃气点燃。燃气点燃后，燃烧的火焰使得热电偶TE1输出电动势信号，该电动势信号输入至第一双运算放大器U2A中进行处理，其中第一双运算放大器U2A并联有负反馈电阻R27，第一双运算放大器U2A放大该信号输入至第二双运算放大器U2B进一步放大。第二双运算放大器U2B输出放大后的电信号驱动三极管Q10导通，使得三极管Q10、PMOS管T6、PMOS管T8导通，将直流电源电压导通至电磁阀30的维持线圈M2中维持电磁阀打开状态。

当燃气装置熄火后，热电偶TE1输出的电动势为0，第二双运算放大器U2B输出电信号控制三极管Q10、PMOS管T6和PMOS管T8截止，使得电磁阀30的维持线圈M2失电断开，关闭电磁阀，起到熄火保护的作用。

延时控制电路20在上电时，主动打开PMOS管T1和PMOS管T2，为电磁阀30提供电源，这是可以将电磁阀30打开，延时一段时间(例如20S)后，该电源关闭。电磁阀30咋热电偶TE1的情况下(输出大约2-3mV的电动势)与信号放大电路20的共同作用下，保持电磁阀30处于打开的维持状态。热电偶TE1与信号放大电路10只能够维持电磁阀30处于打开的状态，并不能使电磁阀30在关闭的状态下打开；当热电偶TE1在无火的情况下，热电偶TE1输出的电动势小于1mV，这时信号放大电路10的作用下并不能够维持电磁阀30的打开状态，从而主动关闭电磁阀，起到熄火的功能。达到延时控制电路20和信号放大电路10在无微控制单元1的参与下，可靠的实现熄火保护的功能。

当直流电源电压断电后，此时电容C1和电容C2两端的电压大于零，使得PMOS管T3和PMOS管T9导通，电容接地，用于释放电容C1和电容C2的电压，以使下次电路上电时电容C1、C2两端的电压为零，保证时间控制的准确度。

本发明还公开一种燃气装置的点火方法，包括如下步骤：

延时控制电路20输出电源至电磁阀30中，同时微控制单元1输出脉冲信号使得电源打开该电磁阀30；

电磁阀30接通燃气至燃气装置中进行点火燃烧；

延时控制电路20延时断开电源，信号放大电路10连接检测燃气装置有火和无火状态的热电偶，控制电磁阀30在燃气装置有火状态时维持电磁阀30打开、无火状态时主动关闭电磁阀30。

其中，对燃气装置的点火包括使用脉冲点火器45发出点火信号至点火针44完成点火和人工点火。

应理解，本发明中的燃气装置在具体使用时可应用于燃气灶、家用燃气炉、烤炉烤箱等设备中，实现对电磁阀的控制且降低微控制单元MCU的成本和要求。

综上所述，本发明已如说明书及图示内容，制成实际样品且经多次使用测试，从使用测试的效果看，可证明本发明能达到其所预期之目的，实用性价值乃无庸置疑。以上所举实施例仅用来方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。