基于PICl6C711的燃氣灶脈沖點火控制器設計點撥

1 引言
??? 目前我國約有1 000家燃氣灶具生產企業。年產量約3 000萬臺。其中規模較大、產品質量和管理水平好的企業只有100家左右，其余大部分則是簡單組裝型企業。由于這些組裝型企業的產品質量和技術普遍較低。隨著國家燃氣灶具產品生產許可證換(發)證制度的實施，超過600家的企業將被強制淘汰。如何降低成本，生產性能穩定，節省能源的燃氣灶是各燃氣灶具生產企業取勝的關鍵，而脈沖點火控制器則是燃氣灶中核心部分。本文介紹了一種高性價比的燃氣脈沖點火控制器設計，采用Microchip公司生產的PICl6C7ll單片機作為主控器，實現了點火的智能化和火焰檢測的無傳感器設計，同時使能源的消耗降到最低。
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2 脈沖點火控制系統
??? 脈沖點火控制器系統主要實現的功能：安全自檢；點火控制；熄火保護；故障報警。
??? 圖l是脈沖點火控制器的工作流程。整個系統由點火開關控制，當用戶按下點火開關時，點火針產生高壓火花，為了保證安全，延時0．1秒后再由點火控制器控制燃氣閥打開，并通過火焰檢測判斷點火是否成功，若有火焰信號則停止點火，同時啟動反饋檢測功能。整個過程能有效避免出現燃氣閥打開而未燃燒的狀況，大大提高了產品的安全性和可靠性。

??? 脈沖點火控制器系統比普通燃氣灶增加了脈沖點火控制電路、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，由單片機PICl6C7ll先輸出控制信號觸發點火控制電路、火焰檢測反饋電路，通過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、閉，從而保證了燃氣灶在發生意外熄火及回火狀態時，控制系統能及時關閉電磁閥，關斷燃氣通路，避免了因熄火引發的安全事故。

3 系統設計硬件
3．1 PICl6C71l簡介
??? 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個雙向I／0口、4路8位A／D；I／0驅動吸收電流可達25 mA，還具有看門狗電路，由于其指令簡單(僅35條)，操作方便，因此，可廣泛應用于儀表、控制領域。
??? 在脈沖點火器設計中，PICl6C7ll作為主控器負責用戶的按鍵查詢、火焰檢測、電磁閥的通關、點火控制等功能，下面重點對脈沖點火控制電路和火焰檢測電路進行介紹。
3．2 脈沖點火控制電路
??? 脈沖點火控制電路如圖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I／0口發出點火信號，變壓器開始振蕩，次級產生約180 V的高壓信號。高壓信號通過二極管整流向C1充電，這樣高壓信號就可施加到可控硅。同時TT次級也向穩壓管產生高電壓，若高電壓達到穩壓管的擊穿電壓，穩壓管被擊穿，此時二極管導通，觸發可控硅D3，D4導通，從而在單點火高壓包初級產生高電壓，次級也產生12 kV～18 kV的高電壓。點火針接至Tl，T2的次級，所以點火信號從單片機發出后，會在點火針產生電火花，從而達到點火目的。該點火電路原理比較復雜，一般情況會考慮使用多個I／O端口控制。但是本系統設計雙灶只采用一個I／O端口，節省單片機的I／O端口資源，從而簡化點火控制，降低產品成本，使程序易于控制點火。該點火控制電路不僅應用于灶具點火，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，采用物理原理和簡單電路實現火焰檢測設計，簡化電路設計，降低產品成本，軟件編程易于實現。其工作原理：圖4中的變壓器的振蕩電路可與點火電路共用，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，燃氣燃燒產生離子體，火焰產生正負極離子體，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，從而火焰起到一個二極管整流作用，使火焰探針左側的電容充電，產生一個負電壓，經過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。