基于PICl6C711的燃氣灶脈沖點(diǎn)火控制器設計點(diǎn)撥

目前我國約有1 000家燃氣灶具生產(chǎn)企業(yè)。年產(chǎn)量約3 000萬(wàn)臺。其中規模較大、產(chǎn)品質(zhì)量和管理水平好的企業(yè)只有100家左右，其余大部分則是簡(jiǎn)單組裝型企業(yè)。由于這些組裝型企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)普遍較低。隨著(zhù)國家燃氣灶具產(chǎn)品生產(chǎn)許可證換(發(fā))證制度的實(shí)施，超過(guò)600家的企業(yè)將被強制淘汰。如何降低成本，生產(chǎn)性能穩定，節省能源的燃氣灶是各燃氣灶具生產(chǎn)企業(yè)取勝的關(guān)鍵，而脈沖點(diǎn)火控制器則是燃氣灶中核心部分。本文介紹了一種高性?xún)r(jià)比的燃氣脈沖點(diǎn)火控制器設計，采用Microchip公司生產(chǎn)的PICl6C7ll單片機作為主控器，實(shí)現了點(diǎn)火的智能化和火焰檢測的無(wú)傳感器設計，同時(shí)使能源的消耗降到最低。

2 脈沖點(diǎn)火控制系統
脈沖點(diǎn)火控制器系統主要實(shí)現的功能：安全自檢；點(diǎn)火控制；熄火保護；故障報警。
圖l是脈沖點(diǎn)火控制器的工作流程。整個(gè)系統由點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制，當用戶(hù)按下點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)，點(diǎn)火針產(chǎn)生高壓火花，為了保證安全，延時(shí)0．1秒后再由點(diǎn)火控制器控制燃氣閥打開(kāi)，并通過(guò)火焰檢測判斷點(diǎn)火是否成功，若有火焰信號則停止點(diǎn)火，同時(shí)啟動(dòng)反饋檢測功能。整個(gè)過(guò)程能有效避免出現燃氣閥打開(kāi)而未燃燒的狀況，大大提高了產(chǎn)品的安全性和可靠性。

脈沖點(diǎn)火控制器系統比普通燃氣灶增加了脈沖點(diǎn)火控制電路、電磁閥控制、火焰探測針等裝置，系統框圖如圖2所示。即在工作時(shí)，由單片機PICl6C7ll先輸出控制信號觸發(fā)點(diǎn)火控制電路、火焰檢測反饋電路，通過(guò)火焰檢測反饋電路檢測火焰，并將檢測的結果反饋至單片機，單片機可根據輸入的火焰檢測信號控制電磁閥的開(kāi)、閉，從而保證了燃氣灶在發(fā)生意外熄火及回火狀態(tài)時(shí)，控制系統能及時(shí)關(guān)閉電磁閥，關(guān)斷燃氣通路，避免了因熄火引發(fā)的安全事故。

3 系統設計硬件
3．1 PICl6C71l簡(jiǎn)介
PICl6C7ll是Microchip公司推出的一種CMOS工藝的8位單片機，具有高性能RISC結構CPU、8級硬件堆棧、13個(gè)雙向I／0口、4路8位A／D；I／0驅動(dòng)吸收電流可達25 mA，還具有看門(mén)狗電路，由于其指令簡(jiǎn)單(僅35條)，操作方便，因此，可廣泛應用于儀表、控制領(lǐng)域。
在脈沖點(diǎn)火器設計中，PICl6C7ll作為主控器負責用戶(hù)的按鍵查詢(xún)、火焰檢測、電磁閥的通關(guān)、點(diǎn)火控制等功能，下面重點(diǎn)對脈沖點(diǎn)火控制電路和火焰檢測電路進(jìn)行介紹。
3．2 脈沖點(diǎn)火控制電路
脈沖點(diǎn)火控制電路如圖3所示，其工作原理：晶體管Q2控制TT變壓器振蕩電壓，Q1維持變壓器振蕩，而Q1，Q2都由單片機的I／O端口控制。其中D1為一只10 V穩壓管。當一個(gè)I／0口發(fā)出點(diǎn)火信號，變壓器開(kāi)始振蕩，次級產(chǎn)生約180 V的高壓信號。高壓信號通過(guò)二極管整流向C1充電，這樣高壓信號就可施加到可控硅。同時(shí)TT次級也向穩壓管產(chǎn)生高電壓，若高電壓達到穩壓管的擊穿電壓，穩壓管被擊穿，此時(shí)二極管導通，觸發(fā)可控硅D3，D4導通，從而在單點(diǎn)火高壓包初級產(chǎn)生高電壓，次級也產(chǎn)生12 kV～18 kV的高電壓。點(diǎn)火針接至Tl，T2的次級，所以點(diǎn)火信號從單片機發(fā)出后，會(huì )在點(diǎn)火針產(chǎn)生電火花，從而達到點(diǎn)火目的。該點(diǎn)火電路原理比較復雜，一般情況會(huì )考慮使用多個(gè)I／O端口控制。但是本系統設計雙灶只采用一個(gè)I／O端口，節省單片機的I／O端口資源，從而簡(jiǎn)化點(diǎn)火控制，降低產(chǎn)品成本，使程序易于控制點(diǎn)火。該點(diǎn)火控制電路不僅應用于灶具點(diǎn)火，也可用于熱水器等家用電器。

3．3 火焰檢測電路
火焰檢測電路如圖4所示，該電路融合了點(diǎn)火電路和火焰檢測電路，摒棄了傳統的傳感器檢測思想，采用物理原理和簡(jiǎn)單電路實(shí)現火焰檢測設計，簡(jiǎn)化電路設計，降低產(chǎn)品成本，軟件編程易于實(shí)現。其工作原理：圖4中的變壓器的振蕩電路可與點(diǎn)火電路共用，晶體管Ql的作用與振蕩電路中的Q2完全相同，都是維持變壓器振蕩。南于變壓器輸出交流信號，燃氣燃燒產(chǎn)生離子體，火焰產(chǎn)生正負極離子體，當交流信號到達火焰檢測信號探針處，交流信號可在火焰上形成通路，從而火焰起到一個(gè)二極管整流作用，使火焰探針左側的電容充電，產(chǎn)生一個(gè)負電壓，經(jīng)過(guò)比較器后變成低電平，由單片機的I／0口檢測，從而完成火焰信號的檢測。

4 系統軟件設計
為了使燃氣灶點(diǎn)火控制器實(shí)現雙灶的單獨開(kāi)啟和同時(shí)開(kāi)啟，除了共用的系統安全自檢外，程序可運行于3種點(diǎn)火模式：灶1點(diǎn)火；灶2點(diǎn)火；灶1、灶2同時(shí)點(diǎn)火。單爐點(diǎn)火的程序流程如圖5所示。點(diǎn)火過(guò)程同時(shí)檢測火焰，若點(diǎn)不著(zhù)可反復幾次，并設定時(shí)間，若在限定時(shí)間內不能成功點(diǎn)火則報警。

5 結語(yǔ)
系統設計采用PIC16C7ll作為主控器件，實(shí)現燃氣灶脈沖點(diǎn)火控制器設計，更新現有燃氣灶，提高產(chǎn)品質(zhì)量。通過(guò)在硬件中增加脈沖點(diǎn)火電路、火焰檢測電路，在軟件中優(yōu)化點(diǎn)火控制順序，從而保證了整個(gè)燃氣系統的穩定性和安全性.