[发明专利]燃气具火焰离子电流检测电路及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种燃气具火焰离子电流检测电路及其检测方法。

背景技术

家用燃气具的火焰监测一般采用火焰离子电流方式，通过对有火焰及无火焰状态下的产生的电压值差别来判断火焰的存在，该差别是通过比较器输出的高低电平或通过电阻取样分压产生不同的电压值。采用电压比较器方式，只能输出高低两种状态，不能检测离子电流的大小；采用电阻取样分压取样方式，虽能相对检测火焰离子电流大小，但在不同温度及湿度环境下，同样的火焰状态检测到火焰电流值差别极大，所以这种检测电流值方法受温度及湿度环境影响较大，也受火焰探针的氧化程度影响较大，只能用于判断火焰的存在；实际应用过程中往往需要检测火焰燃烧工况的变化，如燃气空气配比变化造成燃烧工况变劣，这种燃烧工况的变化会引起火焰离子电流的微小变化，上述方法检测精度低不能精确的检测离子电流信号的变化值，且无法判断火焰电流的变化是环境变化产生还是燃烧工况变化产生。为克服上述缺陷，对燃气具火焰离子电流检测电路及其检测电路进行了改进。

发明内容

本发明解决其技术问题采用的技术方案是提供一种燃气具火焰离子电流检测电路及其检测方法，不仅可以判断无火焰状态及火焰探针与燃烧器短路状态，更可以精确地检测火焰等效阻抗，排除环境参数对检测精度的影响，通过该方法可以判断火焰离子电流的变化，从而准确判断燃烧工况的变化。 

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：燃气具火焰离子电流检测电路，包括MCU，MCU的IO口包括P0口、P1口、P2口、P3口且MCU具有定时/计数功能，还包括定值电容C1、电阻R1、定值电阻R2、第一连接器、第二连接器，定值电容C1的一端与P0口电联接，另一端同时与P1口、定值电阻R2的一端、第二连接器电联接，定值电阻R2的另一端与P2口电联接，电阻R1一端与P3口电联接，另一端与第一连接器电联接，第一连接器的输出接口与火焰探针或燃烧器电联接，第二连接器的输出接口与燃烧器或火焰探针电联接。

所述的P0口、P1口、P2口、P3口均可设置为输入高电阻、输出低电平、输出高电平。

所述的MCU通过内部定时/计数器或通用寄存器计数，计数时间小于1us。

所述的定值电容C1为无极性电容，容量为100pF～1 uF。

所述的定值电阻R2为高精度电阻，阻值为10KΩ～10MΩ。

上述燃气具火焰离子电流检测电路的检测方法，包括如下步骤：

（1）MCU初始化，设置定时/计数器为对内部时钟计数； 

（2）设置P0口、P1口输出低电平，定值电容C1放电，定时/计数器清零；

（3）设置P1口、P3口为输入高电阻状态， P2输出高电平，并同时启动定时/计数器计数，当定值电容C1充电电压达到高电平阈值Vth时， P1口为高电平，停止计数，得到定时/计数器值为Tr，并存储于指定的寄存器中，

Tr= -R2*C1*ln(1 - Vth/Vdd)   …… ①，

（4） 重复（2）；

（5）设置P1口、P2口为输入高电阻状态， P3口输出高电平，并同时启动定时/计数器计数，当定值电容C1充电电压达到高电平阈值Vth时，P1口为高电平，立刻停止计数，得到定时/计数器值为Tf,并存储于指定的寄存器中，

Tf= -Rf*C1*ln(1 - Vth/Vdd)   ……②，

其中Rf 为火焰正向等效内阻， 

比较①②式可以得到 Rf = R2*Tf/Tr    ……③；

（6）设置P0口输出低电平，P1口输出高电平，定值电容C1充电，定时/计数器清零；

（7）设置P1口、P3口为输入高电阻状态， P2口输出低电平，并同时启动定时/计数器计数，当C1放电电压达到低电平阈值Vtl时，P1为低电平，立刻停止计数，得到定时/计数器值为Tc，并存储于指定的寄存器中，

放电时间Tc = -R2*C1*ln(Vtl/Vdd)   ……④，

（8）重复（6）；

（9）设置P1口、P2口为输入高电阻状态， P3口输出低电平，并同时启动定时/计数器计数，当C1放电电压达到低电平阈值Vtl时， P1口为低电平，立刻停止计数，得到定时/计数器值为Tfc，并存储于指定的寄存器中，

放电时间: Tfc = - Ri2*C1*ln(Vtl/Vdd)   ……⑤，

其中Ri2 为火焰正向并联等效内阻，比较④⑤式可以得到

Ri2 = R2*Tfc/Tc  ……⑥；