基于PICl6C711的燃气灶脉冲点火控制器设计

1 引言
    目前我国约有1 000家燃气灶具生产企业。年产量约3 000万台。其中规模较大、产品质量和管理水平好的企业只有100家左右，其余大部分则是简单组装型企业。由于这些组装型企业的产品质量和技术普遍较低。随着国家燃气灶具产品生产许可证换(发)证制度的实施，超过600家的企业将被强制淘汰。如何降低成本，生产性能稳定，节省能源的燃气灶是各燃气灶具生产企业取胜的关键，而脉冲点火控制器则是燃气灶中核心部分。本文介绍了一种高性价比的燃气脉冲点火控制器设计，采用Microchip公司生产的PICl6C7ll单片机作为主控器，实现了点火的智能化和火焰检测的无传感器设计，同时使能源的消耗降到最低。

2 脉冲点火控制系统
    脉冲点火控制器系统主要实现的功能：安全自检；点火控制；熄火保护；故障报警。
    图l是脉冲点火控制器的工作流程。整个系统由点火开关控制，当用户按下点火开关时，点火针产生高压火花，为了保证安全，延时0．1秒后再由点火控制器控制燃气阀打开，并通过火焰检测判断点火是否成功，若有火焰信号则停止点火，同时启动反馈检测功能。整个过程能有效避免出现燃气阀打开而未燃烧的状况，大大提高了产品的安全性和可靠性。

    脉冲点火控制器系统比普通燃气灶增加了脉冲点火控制电路、电磁阀控制、火焰探测针等装置，系统框图如图2所示。即在工作时，由单片机PICl6C7ll先输出控制信号触发点火控制电路、火焰检测反馈电路，通过火焰检测反馈电路检测火焰，并将检测的结果反馈至单片机，单片机可根据输入的火焰检测信号控制电磁阀的开、闭，从而保证了燃气灶在发生意外熄火及回火状态时，控制系统能及时关闭电磁阀，关断燃气通路，避免了因熄火引发的安全事故。

3 系统设计硬件
3．1 PICl6C71l简介
    PICl6C7ll是Microchip公司推出的一种CMOS工艺的8位单片机，具有高性能RISC结构CPU、8级硬件堆栈、13个双向I／0口、4路8位A／D；I／0驱动吸收电流可达25 mA，还具有看门狗电路，由于其指令简单(仅35条)，操作方便，因此，可广泛应用于仪表、控制领域。
    在脉冲点火器设计中，PICl6C7ll作为主控器负责用户的按键查询、火焰检测、电磁阀的通关、点火控制等功能，下面重点对脉冲点火控制电路和火焰检测电路进行介绍。
3．2 脉冲点火控制电路
    脉冲点火控制电路如图3所示，其工作原理：晶体管Q2控制TT变压器振荡电压，Q1维持变压器振荡，而Q1，Q2都由单片机的I／O端口控制。其中D1为一只10 V稳压管。当一个I／0口发出点火信号，变压器开始振荡，次级产生约180 V的高压信号。高压信号通过二极管整流向C1充电，这样高压信号就可施加到可控硅。同时TT次级也向稳压管产生高电压，若高电压达到稳压管的击穿电压，稳压管被击穿，此时二极管导通，触发可控硅D3，D4导通，从而在单点火高压包初级产生高电压，次级也产生12 kV～18 kV的高电压。点火针接至Tl，T2的次级，所以点火信号从单片机发出后，会在点火针产生电火花，从而达到点火目的。该点火电路原理比较复杂，一般情况会考虑使用多个I／O端口控制。但是本系统设计双灶只采用一个I／O端口，节省单片机的I／O端口资源，从而简化点火控制，降低产品成本，使程序易于控制点火。该点火控制电路不仅应用于灶具点火，也可用于热水器等家用电器。

3．3 火焰检测电路
    火焰检测电路如图4所示，该电路融合了点火电路和火焰检测电路，摒弃了传统的传感器检测思想，采用物理原理和简单电路实现火焰检测设计，简化电路设计，降低产品成本，软件编程易于实现。其工作原理：图4中的变压器的振荡电路可与点火电路共用，晶体管Ql的作用与振荡电路中的Q2完全相同，都是维持变压器振荡。南于变压器输出交流信号，燃气燃烧产生离子体，火焰产生正负极离子体，当交流信号到达火焰检测信号探针处，交流信号可在火焰上形成通路，从而火焰起到一个二极管整流作用，使火焰探针左侧的电容充电，产生一个负电压，经过比较器后变成低电平，由单片机的I／0口检测，从而完成火焰信号的检测。

4 系统软件设计
    为了使燃气灶点火控制器实现双灶的单独开启和同时开启，除了共用的系统安全自检外，程序可运行于3种点火模式：灶1点火；灶2点火；灶1、灶2同时点火。单炉点火的程序流程如图5所示。点火过程同时检测火焰，若点不着可反复几次，并设定时间，若在限定时间内不能成功点火则报警。

5 结语
    系统设计采用PIC16C7ll作为主控器件，实现燃气灶脉冲点火控制器设计，更新现有燃气灶，提高产品质量。通过在硬件中增加脉冲点火电路、火焰检测电路，在软件中优化点火控制顺序，从而保证了整个燃气系统的稳定性和安全性。