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隨著人民生活質(zhì)量的不斷提高，消費(fèi)者對產(chǎn)品的可靠性、實(shí)用性及安全性等各個(gè)方面有了更高的要求，特別是對家用燃?xì)庠罹咴谑褂弥械陌踩珕栴}正越來越受到消費(fèi)者的關(guān)注和重視。我國在2000年8月份也對家用燃?xì)庠罹叩臉?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了更改，強(qiáng)制性的規(guī)定了自2001年2月1日起嵌入式燃?xì)庠罹弑仨毎惭b有熄火安全保護(hù)裝置。因此，帶有熄滅火安全保護(hù)裝置的家用燃?xì)庠罹邔⒊蔀榻窈蟀l(fā)展的必然趨勢。早在98年以前，我國的一些燃?xì)庠钌a(chǎn)廠家已開始在燃?xì)庠钌习惭b熄火安全保護(hù)裝置，主要有兩種保護(hù)形式，一種為熱敏式安全保護(hù)裝置，一種為熱電式安全保護(hù)裝置。目前，在家用燃?xì)庠钌峡刹捎玫陌踩Ｗo(hù)裝置除了以上兩種方式外還包括有光電式及離子感應(yīng)（焰）等多種方式。但綜觀國內(nèi)外的燃?xì)庠罹�，所采用的熄火安全保護(hù)裝置不外乎三種形式，除了以上的熱敏式和熱電式外，還有一種為離子感應(yīng)（焰）式安全保護(hù)裝置。在采用方式上，國外的灶具普遍采用了熱電式安全保護(hù)裝置，而離子感應(yīng)（焰）式目前還只見于國內(nèi)的一些大廠在使用。下面就對以上常見的三種保護(hù)方式作一些介紹。 字串2 一、雙金屬片式（又稱熱敏式） 字串8 采用雙金屬片作為燃?xì)庠钌系陌踩Ｗo(hù)裝置是利用燃?xì)庠谌紵龝r(shí)產(chǎn)生的熱能。雙金屬片式的安全保護(hù)裝置由特制成形的雙金屬片和燃?xì)忾y組成，結(jié)構(gòu)見圖1。（見圖1） 字串6 雙金屬片是由兩種不同膨脹系數(shù)的金屬制合而成，在溫度的作用下，膨脹系數(shù)大的金屬一面會向膨脹系數(shù)小的金屬一面彎曲，當(dāng)失去溫度時(shí)，原已膨脹彎曲的金屬又會慢慢的恢復(fù)到原來的狀態(tài)，因此雙金屬片又稱為記憶合金。將雙金屬片用在燃?xì)庠钌献靼踩Ｗo(hù)裝置的傳感器件使用正是利用了雙金屬片在溫度的作用下膨脹彎曲的這一特性。 字串6 雙金屬片式保護(hù)控制在燃?xì)庠钌系膽?yīng)用：利用雙金屬片的受熱彎曲特性，將特制成形的雙金屬片安裝在燃?xì)庠畹娜紵鞲浇�，使燃�(xì)庠谌紵龝r(shí)火焰能接觸到雙金屬片，將燃?xì)忾y安裝在燃?xì)庠畹男y內(nèi)控制燃?xì)獾耐�，在雙金屬片與燃?xì)忾y間用傳動機(jī)構(gòu)連接。當(dāng)需工作時(shí)，按壓燃?xì)庠畹男y并旋轉(zhuǎn)，旋塞閥內(nèi)的頂桿將燃?xì)忾y頂開，燃?xì)忾y的閥桿1被內(nèi)部的磁鐵吸合，燃?xì)馔繁淮蜷_，燃?xì)忉尫诺饺紵骱蟊稽c(diǎn)火火花點(diǎn)燃，燃燒時(shí)的火焰使雙金屬片受熱后膨脹彎曲，雙金屬片的彎曲力通過傳動機(jī)構(gòu)拉動閥桿2使內(nèi)套筒向后移動，當(dāng)內(nèi)套筒在向后移動時(shí)將閥桿1與磁鐵拉脫，交將閥桿1定位在開閥狀態(tài)，保證燃?xì)庠畹恼Ｈ紵�。�?dāng)燃?xì)庠畎l(fā)生意外熄火時(shí)，雙金屬片因無火焰加熱而慢慢的冷卻復(fù)位，燃?xì)忾y在彈簧力的作用下將燃?xì)馔逢P(guān)閉，不讓燃?xì)馔庑�，達(dá)到了安全保護(hù)的目的。 字串9 雙金屬片保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但其缺點(diǎn)是安裝困難，對雙金屬片的安裝位置及旋塞閥和燃?xì)忾y的配合都有很高的要求，且熱惰性大，開閥及閉閥的時(shí)間較長，使用壽命短。 字串9 二、熱電式 字串2 將熱電子式作為燃?xì)庠钌系陌踩Ｗo(hù)裝置同樣也是利用了燃?xì)馊紵龝r(shí)產(chǎn)生的熱能。 字串2 熱電式熄火安全保護(hù)裝置由熱電偶和電磁閥兩部分所組成（見圖2）。 字串6 熱電偶是由兩種不同的合金材料組合而成，最常見和常用到的有鎳（Ni）鉻（Cr）合金的極性為正，鎳（Ni）硅（Si）合金的極性為負(fù)。不同的合金材料在溫度的作用下會產(chǎn)生不同的熱電勢，熱電偶正是利用不同合金材料在溫度的作用下產(chǎn)生的熱電熱不同制造而成，它利用了不同合金材料的電熱差值。所以熱電偶也是一個(gè)熱傳感器，它將熱氣灶上作熄火安全保護(hù)使用也是根據(jù)熱電偶的這一原理特性設(shè)計(jì)的。 字串2 這種安全保護(hù)裝置的原理是當(dāng)熱電偶被火焰加熱后產(chǎn)生一個(gè)熱電勢，此熱電勢在通過和相連接的電磁閥的回路時(shí)產(chǎn)生電流，產(chǎn)生在電流激勵電磁閥磁體產(chǎn)生磁性，從而完成電磁閥的開閥動作。 字串4 此種安全保護(hù)裝置在燃?xì)庠钌蠈?shí)現(xiàn)比較簡單，它是將電磁閥固定在燃?xì)庠畹男y內(nèi)控制燃?xì)馔�，熱電偶固定在燃�(xì)庠畹娜紵鞲浇�，熱電偶的引線與電磁閥繞組連接，需要工作時(shí)，按壓旋塞閥并旋轉(zhuǎn)，在按壓旋塞閥時(shí)旋塞閥內(nèi)的頂桿將電磁閥頂開，當(dāng)燃?xì)忉尫诺饺紵鲿r(shí)被點(diǎn)火火花點(diǎn)燃，但因熱電偶的慣性作用，在燃?xì)獗稽c(diǎn)燃后還需要按壓住旋塞閥保持電磁閥的開閥狀態(tài)，等到被加熱的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢足以維持電磁閥的吸合狀態(tài)時(shí)才能松開旋塞閥，保持燃?xì)庠畹恼９ぷ�，此按壓時(shí)間大約為3S-5S。當(dāng)燃?xì)庠钤谡９ぷ髦邪l(fā)生意外熄火現(xiàn)象時(shí)，熱電偶因無火焰加熱而慢慢冷卻，熱電勢也隨之慢慢下降直至消失，電磁閥因無激勵電流而失去磁性在彈簧力的作用下復(fù)位，從而將燃?xì)馔逢P(guān)閉，不讓燃?xì)馔庑惯_(dá)到了安全保護(hù)的作用。 字串7 熱電式安全保護(hù)裝置因其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，成本低目前已被得到廣泛應(yīng)用。但此種保護(hù)裝置以熱電偶作為熱傳感器，其缺點(diǎn)是熱惰性大、反應(yīng)速度慢（開、閉電磁閥的時(shí)間較長），使用壽命短，且旋塞閥與電磁閥的配合安裝精度要求較高。 字串6 三、離子感應(yīng)（焰）式 字串1 離子感應(yīng)（焰）式作為燃?xì)饩叩陌踩Ｗo(hù)裝置是利用燃?xì)庠谌紵龝r(shí)火焰帶有離子并具有單向?qū)щ娞匦�。這種安全保護(hù)方式最早被應(yīng)用在燃?xì)鉄崴魃希⒁延稍缙诘闹绷鞲袘?yīng)發(fā)展到現(xiàn)在的交流感應(yīng)，使可靠性得到了大幅度的提高，應(yīng)用在灶具上還只有三、四年的歷史。 字串1 離子感應(yīng)（焰）式安全保護(hù)裝置是由電子器件構(gòu)成所需功能的電路配合執(zhí)行元件（電磁閥）及感應(yīng)元件（火焰探測針）所驗(yàn)成。由于離子感應(yīng)（焰）需要有電子元件構(gòu)成的電路來控制電磁閥完成其安全保護(hù)功能，所以人們在設(shè)計(jì)電路時(shí)，把燃?xì)庠钏匦璧狞c(diǎn)火功能電路和安全保護(hù)功能電路結(jié)合在一起，作為燃?xì)庠畹目刂葡到y(tǒng)，本文介紹的離子感應(yīng)（焰）安全保護(hù)裝置除帶有熄火安全保護(hù)功能及點(diǎn)火功能外還增加了回火保護(hù)功能，使灶具的安全保護(hù)功能更具完善性。離子感應(yīng)（焰）式安全保護(hù)裝置的控制系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu)見圖3。（見圖3） 字串8  字串4
字串8 1、控制系統(tǒng)及主要技術(shù)指標(biāo) 字串5 系統(tǒng)所需功能的控制電路可由分列電子元件（晶體管、電阻、電容、線圈等）組成，也可用相應(yīng)集成電路（IC）配以分列電子元件組成，本文所介紹的控制系統(tǒng)電路得以單片機(jī)作為控制核心，配以分列電子元件構(gòu)成。采用單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是電路簡潔（外圍元件少），控制精確，可靠性高。 字串1 該控制系統(tǒng)比普通的燃?xì)庠钤黾恿丝刂齐娐�、電磁閥、火焰探測針和火控測針。系統(tǒng)控制過程如圖4所示，即在工作時(shí)，由單片機(jī)先輸出控制信號觸發(fā)點(diǎn)火控制電路、火焰檢測反饋電路及回火檢測反饋電路工作，0.5S后單片機(jī)輸出控制信號給電磁閥驅(qū)動電路將電磁閥打開，通過火焰檢測反饋電路及回火檢測反饋電路對火焰進(jìn)行檢測，檢測的結(jié)果反饋給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)輸入的火焰檢測信號控制電磁閥的開、閉動作，從而保證了燃?xì)庠钤诎l(fā)生意外熄火及回火狀態(tài)時(shí)的控制系統(tǒng)能及時(shí)的關(guān)閉電磁閥，節(jié)斷燃?xì)馔罚苊饬艘蛳ɑ鸺盎鼗饡r(shí)引發(fā)的安全事故，達(dá)到了保護(hù)的目的。（見圖4） 字串4 
字串7 在控制系統(tǒng)中增加回火安全保護(hù)功能的目的主要是： 字串7 ①考慮到我國的燃?xì)鈿庠闯煞荼容^復(fù)雜，燃?xì)獾臒嶂到档蜁鹪罹叩幕鼗穑?/SPAN> 字串5 ②在使用中燃?xì)鈿庠吹膲毫Σ▌訒鹪罹叩幕鼗穑?/SPAN> 字串7 ③用戶的使用不當(dāng)引起的灶具回火（如風(fēng)門的調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)纫蛩兀?/SPAN> 字串4 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)： 字串2 ①等效火焰內(nèi)阻設(shè)定值：20MΩ 字串7 ②離焰延時(shí)關(guān)閥時(shí)間：6S±1S 字串6 ③回火關(guān)閥時(shí)間：＜2S 字串8 ④火焰感應(yīng)針對地具有開路、短路、殘火及漏電保護(hù)功能。 字串9 ⑤回火感應(yīng)針對地具有短路及漏電保護(hù)功能。 字串3 ⑥其它性能符合QB/T2365-98企標(biāo)CJ/T3074-98國家建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)要求 字串2 2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 字串4 控制系統(tǒng)的核心芯片采用了美國微晶公司的8位單片機(jī)，該單片機(jī)具有抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行速度快，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)由單片機(jī)配以電源電路，點(diǎn)火控制電路，火焰檢測反饋電路，回火檢測反饋電路，離焰延時(shí)電路，電磁閥驅(qū)動電路，晶體振蕩電路及復(fù)位電路等組成。圖5是該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。（見圖5） 字串1 ①點(diǎn)火控制電路 字串1 如圖6所示為雙路點(diǎn)火控制電路。該點(diǎn)火控制電路由單片機(jī)，三極管Q1、Q2、Q3、Q4，脈沖變壓器T1、高壓包B1、B2，可控硅M1、M2及二極管D3高壓電容C2等元器件組成。需要點(diǎn)火時(shí)，單片機(jī)輸出一控制信號觸發(fā)三極管Q1飲和導(dǎo)通，由T1及Q2組成的電感三點(diǎn)式自激振蕩電路得電起振工作，工作后在T1的次級感應(yīng)出一個(gè)約180V 交流脈沖電壓，此電壓經(jīng)二極管D3整流后給C2充電，在C2上的充電電壓為上正下負(fù)。當(dāng)單片機(jī)在觸發(fā)Q1的同時(shí)也將觸發(fā)信號加到了Q3（Q4）上，電路起振后當(dāng)T1次級繞組抽頭上的感應(yīng)電壓大于穩(wěn)壓管ZD1的擊穿電壓值時(shí)，ZD1被擊穿導(dǎo)通，此導(dǎo)通電壓經(jīng)Q3（Q4）的E、C電極加到可控硅M1（M2）的控制電極（G）上，可控硅被觸發(fā)導(dǎo)通，可控硅導(dǎo)通后儲存在電容C2上的電能經(jīng)B1（B2）的次級繞組上感應(yīng)出一個(gè)大約為12kV-18kV的點(diǎn)電壓，該點(diǎn)火電壓通過高壓連接線加在安裝在燃?xì)庠钊紵魃系狞c(diǎn)火針上產(chǎn)生點(diǎn)火火花，從而完成給燃?xì)庠铧c(diǎn)火的功能。該點(diǎn)炎電路具有結(jié)構(gòu)簡潔，線路成熟，點(diǎn)火穩(wěn)定，點(diǎn)火能量大等優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)計(jì)巧妙，兩路點(diǎn)火控制電路共用了一個(gè)振蕩電路。（見圖6） 字串8 ②火焰檢測反饋電路 字串9 如圖7所示，焰檢測反饋電路由單片機(jī)，三級管Q5、Q6，就壓管T2及IC1等元器件組成。當(dāng)工作時(shí)單片機(jī)在給點(diǎn)火控制電路信號的同時(shí)也把觸發(fā)信號加到了Q5的基極，使Q5飽和導(dǎo)通，由Q6及T2組成的電感三點(diǎn)式自激振蕩電路得電起振工作，振蕩電路工作后在T2的次級繞組上感應(yīng)出一個(gè)約150V的交流脈沖電壓，此電壓的一端通過電容C6和電阻R15后由連接導(dǎo)線連接到安裝在燃燒器旁的火焰探測針上，當(dāng)燃?xì)獗稽c(diǎn)燃燃燒時(shí)，因火焰本身所具有的單向?qū)щ娞匦裕ǘ壒芴匦裕�，通過C6及R15加到火焰探測針上的交流脈沖電壓被火焰整流，整流后產(chǎn)生的離子電流給電容C7充電，在C7上形成一個(gè)下正上負(fù)的充電電壓，C7上端的負(fù)電壓通過R17加到IC1比較器的負(fù)端上，使IC1比較器的負(fù)端電位低于正端電位，迫使IC1比較器反轉(zhuǎn)，由原來輸出的低電平反轉(zhuǎn)為高電平，再將此高電平信號送到單片機(jī)的火焰信號檢測輸入口上。（見圖7） 字串3 
字串2 當(dāng)燃?xì)庠钜馔庀ɑ饡r(shí)，通過C6及R15加到火焰探測針上的150V交流脈沖電壓呈現(xiàn)開路狀態(tài)，IC1比較器的負(fù)端由于R19的作用而使電位高于比較器的正端，迫使IC1比較器反轉(zhuǎn)，由原來的高電平反轉(zhuǎn)為低電平狀態(tài)，輸出的低電平信號送到單片機(jī)的火焰信號檢測輸入口上。當(dāng)火焰探測針發(fā)生嚴(yán)重漏電或火焰探測針與機(jī)體短路時(shí)，T1次級繞組上的150V交流脈沖電壓通過R15及C7構(gòu)成回路，因電容的線性對交流電短路，IC1比較器的負(fù)端由于R19的作用而高于正端電位，使比較器反轉(zhuǎn)，輸出低電平，此低電平信號輸入到單片機(jī)的火焰信號檢測口上，這樣，單片機(jī)通過火焰信號檢測輸入端電平的高低就可判別火焰的有無。本電路由于采用了交流火焰檢測方法，提高了火焰檢測的可靠性，防止了控制誤動作的發(fā)生。 字串5 字串5 ③回火檢測反饋電路 字串3 如圖8，從圖中可以看到回火檢測電路的振蕩部分電路與火焰檢測的振蕩部分電路共用，回火檢測的原理與火焰檢測相同，所以在此不再累述。此電路在設(shè)計(jì)上讓火焰檢測反饋電路和回火檢測反饋電路共用了一個(gè)振蕩電路，簡化了線路的設(shè)計(jì)，使電路的結(jié)構(gòu)更簡潔。（見圖8） 字串4  字串9
④離焰延時(shí)電路 字串7 加設(shè)離焰延時(shí)電路的目的是為了防止控制系統(tǒng)在正常工作中受外界環(huán)境因素影響引起誤動作而設(shè)計(jì)的。因燃?xì)庠畹氖褂铆h(huán)境比較復(fù)雜，如因風(fēng)吹引起火焰飄離的假熄火狀態(tài)等，為了控制系統(tǒng)不受外界環(huán)境的干擾引起誤動作，保證燃?xì)庠畹恼Ｊ褂�，在電路中加設(shè)離焰延時(shí)電路是有必要的。離焰延時(shí)電路的作用是當(dāng)火焰因風(fēng)吹等原因飄離火焰探測針時(shí)，控制系統(tǒng)在保持開閥狀態(tài)的同時(shí)開始自動計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到6S±1S內(nèi)回復(fù)到火焰探測針上，控制系統(tǒng)就保持燃?xì)庠畹恼Ｈ紵�。離焰延時(shí)電路由單片機(jī)的I/O口根據(jù)輸入的火焰檢測信號在單片機(jī)內(nèi)部自動運(yùn)算完成。 字串8 ⑤電磁閥驅(qū)動電路 字串5 如圖9所示，電磁閥驅(qū)動電路由片機(jī)及三極管Q7、Q8等元器件組成。電磁閥驅(qū)動電路由單片機(jī)控制只有當(dāng)單片機(jī)接收到的點(diǎn)火信號，火焰檢測反饋信號，回火檢測反饋信號全部有效時(shí)電磁閥才能保持開閥狀態(tài)。本控制系統(tǒng)采用的是低電壓自吸式電磁閥，此電磁閥有強(qiáng)吸和維持兩組線圈，當(dāng)需要工作時(shí)，控制系統(tǒng)在供給維持繞組電壓的同時(shí)也在強(qiáng)吸繞組上加了一個(gè)脈寬為0.5S的強(qiáng)吸電壓，此強(qiáng)吸電壓迫使電磁閥強(qiáng)行吸合，吸合后由維持繞組上的電壓保持電磁閥的吸合狀態(tài)。采用此種方式控制節(jié)約了電能，降低了功耗，使電路的穩(wěn)定性得到了提高。（見圖9） 字串4 ⑥其它電路 字串5 在系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)中還包括有電源電路，晶體振蕩電路，復(fù)位電路等其它電路，這些電路均是控制系統(tǒng)中的常用電路，原理非常簡單，在這里不再一一累述。 字串9 3、系統(tǒng)軟件 字串5 系統(tǒng)控制軟件的流程框圖如圖10所示。應(yīng)用程序用在線仿真器開發(fā)。編寫應(yīng)用程序時(shí)綜合的考慮到在實(shí)際使用狀態(tài)中外界環(huán)境的干擾因素，在程序上進(jìn)行了優(yōu)化。加強(qiáng)了電路的抗干擾性能，同時(shí)在軟件中增加了電路的自檢功能，為安全使用和維修提供了極大的方便。（見圖10） 字串5 離子感應(yīng)（焰）式安全保護(hù)裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、可靠性高、響應(yīng)速度快、無熱慣性、一致性好、壽命長及成本低等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是需要有電壓源才能工作。 字串8 四、結(jié)束語 字串2 綜上所述，在燃?xì)庠钌喜捎秒x子感應(yīng)（焰）方式的安全保護(hù)裝置具有結(jié)構(gòu)簡潔、安裝方便、靈敏度度、響應(yīng)速度快、無熱慣性、可靠性高、功能多、壽命長及成本低等優(yōu)點(diǎn)。隨著消費(fèi)者對燃?xì)庠钤谑褂弥邪踩珕栴}的關(guān)注和重視，可以肯定這是一種很有前途的安全保護(hù)裝置。如果在此基礎(chǔ)上再增加燃?xì)庑孤﹫?bào)警功能，風(fēng)機(jī)聯(lián)動功能，必將為今后安全燃?xì)庠畹陌l(fā)展開創(chuàng)一個(gè)嶄新時(shí)代。 字串9 參考文獻(xiàn)： 字串8 1、《單片機(jī)與家用電器智能化技術(shù)》電子工業(yè)出版社出版 字串6 2、《家用燃?xì)馊紵骶唠娮涌刂破鳌分袊鴺?biāo)準(zhǔn)出版社出版 字串6 3、《熱電式燃具熄火保護(hù)裝置》中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版 字串2 4、《家用燃?xì)庠睢分袊鴺?biāo)準(zhǔn)出版社出版
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