基于PIC16C711的脈沖點(diǎn)火控制器設(shè)計(jì)

1 引言

目前我國約有1 000家燃?xì)庠罹呱a(chǎn)企業(yè)。年產(chǎn)量約3 000萬臺(tái)。其中規(guī)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。隨著國家燃?xì)庠罹弋a(chǎn)品生產(chǎn)許可證換(發(fā))證制度的實(shí)施，超過600家的企業(yè)將被強(qiáng)制淘汰。如何降低成本，生產(chǎn)性能穩(wěn)定，節(jié)省能源的燃?xì)庠钍歉魅細(xì)庠罹呱a(chǎn)企業(yè)取勝的關(guān)鍵，而脈沖點(diǎn)火控制器則是燃?xì)庠钪泻诵牟糠?。本文介紹了一種高性價(jià)比的燃?xì)饷}沖點(diǎn)火控制器設(shè)計(jì)，采用Microchip公司生產(chǎn)的PICl6C7ll單片機(jī)作為主控器，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)火的智能化和火焰檢測的無傳感器設(shè)計(jì)，同時(shí)使能源的消耗降到最低。

2 脈沖點(diǎn)火控制系統(tǒng)

脈沖點(diǎn)火控制器系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能：安全自檢;點(diǎn)火控制;熄火保護(hù);故障報(bào)警。

圖l是脈沖點(diǎn)火控制器的工作流程。整個(gè)系統(tǒng)由點(diǎn)火開關(guān)控制，當(dāng)用戶按下點(diǎn)火開關(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?xì)忾y打開，并通過火焰檢測判斷點(diǎn)火是否成功，若有火焰信號(hào)則停止點(diǎn)火，同時(shí)啟動(dòng)反饋檢測功能。整個(gè)過程能有效避免出現(xiàn)燃?xì)忾y打開而未燃燒的狀況，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(tǒng)比普通燃?xì)庠钤黾恿嗣}沖點(diǎn)火控制電路、電磁閥控制、火焰探測針等裝置，系統(tǒng)框圖如圖2所示。即在工作時(shí)，由單片機(jī)PICl6C7ll先輸出控制信號(hào)觸發(fā)點(diǎn)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(jié)果反饋至單片機(jī)，單片機(jī)可根據(jù)輸入的火焰檢測信號(hào)控制電磁閥的開、閉，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)，控制系統(tǒng)能及時(shí)關(guān)閉電磁閥，關(guān)斷燃?xì)馔?，避免了因熄火引發(fā)的安全事故。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)，具有高性能RISC結(jié)構(gòu)CPU、8級(jí)硬件堆棧、13個(gè)雙向I/0口、4路8位A/D;I/0驅(qū)動(dòng)吸收電流可達(dá)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(yīng)用于儀表、控制領(lǐng)域。

在脈沖點(diǎn)火器設(shè)計(jì)中，PICl6C7ll作為主控器負(fù)責(zé)用戶的按鍵查詢、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(duì)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(jī)的I/O端口控制。其中D1為一只10 V穩(wěn)壓管。當(dāng)一個(gè)I/0口發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)，變壓器開始振蕩，次級(jí)產(chǎn)生約180 V的高壓信號(hào)。高壓信號(hào)通過二極管整流向C1充電，這樣高壓信號(hào)就可施加到可控硅。同時(shí)TT次級(jí)也向穩(wěn)壓管產(chǎn)生高電壓，若高電壓達(dá)到穩(wěn)壓管的擊穿電壓，穩(wěn)壓管被擊穿，此時(shí)二極管導(dǎo)通，觸發(fā)可控硅D3，D4導(dǎo)通，從而在單點(diǎn)火高壓包初級(jí)產(chǎn)生高電壓，次級(jí)也產(chǎn)生12 kV～18 kV的高電壓。點(diǎn)火針接至Tl，T2的次級(jí)，所以點(diǎn)火信號(hào)從單片機(jī)發(fā)出后，會(huì)在點(diǎn)火針產(chǎn)生電火花，從而達(dá)到點(diǎn)火目的。該點(diǎn)火電路原理比較復(fù)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(tǒng)設(shè)計(jì)雙灶只采用一個(gè)I/O端口，節(jié)省單片機(jī)的I/O端口資源，從而簡化點(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(yīng)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(tǒng)的傳感器檢測思想，采用物理原理和簡單電路實(shí)現(xiàn)火焰檢測設(shè)計(jì)，簡化電路設(shè)計(jì)，降低產(chǎn)品成本，軟件編程易于實(shí)現(xiàn)。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(hào)，燃?xì)馊紵a(chǎn)生離子體，火焰產(chǎn)生正負(fù)極離子體，當(dāng)交流信號(hào)到達(dá)火焰檢測信號(hào)探針處，交流信號(hào)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(cè)的電容充電，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電壓，經(jīng)過比較器后變成低電平，由單片機(jī)的I/0口檢測，從而完成火焰信號(hào)的檢測。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

為了使燃?xì)庠铧c(diǎn)火控制器實(shí)現(xiàn)雙灶的單獨(dú)開啟和同時(shí)開啟，除了共用的系統(tǒng)安全自檢外，程序可運(yùn)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)火過程同時(shí)檢測火焰，若點(diǎn)不著可反復(fù)幾次，并設(shè)定時(shí)間，若在限定時(shí)間內(nèi)不能成功點(diǎn)火則報(bào)警。

5 結(jié)語

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用PIC16C7ll作為主控器件，實(shí)現(xiàn)燃?xì)庠蠲}沖點(diǎn)火控制器設(shè)計(jì)，更新現(xiàn)有燃?xì)庠?，提高產(chǎn)品質(zhì)量。通過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?xì)庀到y(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性