DD145873A3

DD145873A3 - FLAMES WAECHTER

Info

Publication number: DD145873A3
Application number: DD21284079A
Authority: DD
Inventors: Martin Podbielski
Original assignee: Martin Podbielski
Priority date: 1979-05-14
Filing date: 1979-05-14
Publication date: 1981-01-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flammenwaechter, der das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Flamme in einem Brennerraum festzustellen hat, um dadurch die nachgeschalteten Sicherheitsabsperrvorrichtg.zu steuern. Ziel der Erfindg. ist es, eine Flammenueberwachungseinrichtg. mit moeglichst geringem Bauelementeaufwand zu schaffen,d. trotzdem eine maximale Sicherheit und eine hohe Verfuegbarkeit der gesamten Feuerungsanlage gewaehrleistet. Aufgabe der Erfindung ist es, die Ausgabe eines fehlerhaften Signals zu vermeiden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz an das optoelektronische Bauelement ein Impulsformer angeschlossen ist. Parallel zum Impulsformer liegt ein Tiefpasz. Weiterhin ist parallel zu diesem Tiefpasz eine Gleichrichterschaltung angeordnet. Tiefpasz und Gleichrichterschaltung sind durch einen Kondensator galvanisch getrennt. An die Gleichrichterschaltung schlieszt sich ein nichtlinearer Spannungsteiler an, der einerseits einen Schwellwertschalter ansteuert.The invention relates to a flame alarm, which has to detect the presence or the absence of a flame in a burner chamber, thereby to control the downstream Sicherheitsabsperrvorrichtg. Aim of the invention is it, a flame monitoring device. to create as low a component cost as possible, d. Nevertheless, a maximum safety and a high availability of the entire firing system is guaranteed. The object of the invention is to avoid the output of a faulty signal. According to the invention, the object is achieved by connecting a pulse shaper to the optoelectronic component. Parallel to the pulse shaper is a low pass. Furthermore, a rectifier circuit is arranged parallel to this Tiefpasz. Tiefpasz and rectifier circuit are electrically isolated by a capacitor. The rectifier circuit is followed by a non-linear voltage divider, which on the one hand activates a threshold value switch.

Description

2128 4 0 -ι·2128 4 0 -ι ·

Titel der Erfindung FlammenwächterTitle of the invention Flame guard

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung,, die es ermöglicht» das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Flamme in einem Brennerraum festzustellen _s um dadurch die nachgeschalteten Sicherheitsabsperrvorrichturigen zu steuern*The invention relates to a circuit arrangement which allows ,, »determine the presence or absence of a flame in a combustion chamber _s to thereby control the downstream Sicherheitsabsperrvorrichturigen *

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind Schaltungsanordnungen für Flammenwächter bekannt, die allgemein die Aufgabe haben« bei Flammenausfall eine Unterbrechung der Brennstoffzufuhr zu veranlassen» um die Bildung von explosiven Gemischen im Brennerraum zu verhindern» Durch innere Defekte im Flammenwächter (defekte Bauelemente) oder äußere Strahlungsquellen (z.B. Beleuchtungskörper) kann ein Zustand entstehen» der ein Flammensignal simuliert und das erforderliche Signal "Flamme aus" verhindert.There are circuit arrangements for flame detectors are known, which have the general task "in case of flame failure to interrupt the supply of fuel to prevent the formation of explosive mixtures in the burner chamber through internal defects in the flame detector (defective components) or external radiation sources (eg lighting) create a condition »that simulates a flame signal and prevents the required signal" flame off ".

In den BRD-OS 2447 397, OS 2451 449 und OS 2532 448 wurden Flammenübervvachungssysteme beschrieben * denen ebenfalls die o.g. Aufgabenstellung zu Grunde liegt« Diese Anordnungen haben jedoch dan Nachteil, daß sie nur einen Schutz gegen einen plötzlichen Anstieg bzw. Abfall aer geregelten Versorgungsspannung aufgrund eines fehlerhaften Bauelementes gewährleistet (OS 2447 397) bzw« von ihr nur eine Selektion der Flammenfrequenz in der Prirnärverbren-In FRG-OS 2447 397, OS 2451 449 and OS 2532 448 Flammenübervvachungssysteme have been described * which also underlies the above-mentioned task. However, these arrangements have dan disadvantage that they only protection against a sudden increase or decrease aer regulated supply voltage due to a faulty component (OS 2447 397) or "only a selection of the flame frequency in the primary combustion

g. Ο 2. G. Ο 2.

nungszone (40 Hz - 60 Hz) vorgenommen wird (OS 2451 499) bzw» nur Ausfälle des Fühlerelementes berücksichtigt wurden (OS 2532 448). Allen gemeinsam haftet der Nachteil an, daß zur Erreichung des vorgesehenen Sicherheitsgrades ein sehr großer Bauelementeaufwand betrieben werden muß.zone (40 Hz - 60 Hz) (OS 2451 499) or "only failures of the sensor element have been considered (OS 2532 448). Common to all has the disadvantage that a very large component cost must be operated to achieve the intended level of security.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung 1st es, eine Flammenüberwachungseinrichtung mit möglichst geringem Bauelementeaufwand zu schaffen« der trotzdem eine maximale Sicherheit und eine hohe Verfügbarkeit der gesamten Feuerungsanlage gewährleistet.The aim of the invention is to provide a flame monitoring device with the least possible expenditure on components "nevertheless ensures maximum safety and high availability of the entire furnace system.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung zu schafferis die verhindert« daß in einem Flammenwächter, der nach dem Wechselstrahlungsprinzip arbeitet„ durch externe Strahlungsquellen oder einen internen Fehler ein Aus~ gangssignal "Flamme vorhanden" entstehen kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an das optoelektronische Bauelement ein Impulsformer angeschlossen iet. Parallel zum Impulsformer liegt ein Tiefpaß« Weiterhin ist parallel zu diesem Tiefpaß eine Gleichrichterschaltung angeordnet. Tiefpaß und Gleichrichterschaltung sind durch einen Kondensator galvanisch getrennt. An die Gleichrichterschaltung schließt sich ein nichtlinearer Spannungsteiler an, der seinerseits einen Schwellwertschalter ansteuert. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der nichtlineare Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung von Z «-Diode und ßhmschen Widerstand aufgebaut. Desweiteren ist die Reihenschaltung von nichtlinearem Spannungsteiler und Schwellwertschalter zweifach vorhanden, wobei die jeweiligen Ausgänge gemeinsam als UND- bzw« ODER«Schaltung arbeiten«.The invention is based on the object, a circuit arrangement to schafferis which prevents "in a flame detector, which works on the principle of alternating radiation" by external radiation sources or an internal error, an output signal "flame present" may arise. According to the invention, the object is achieved in that connected to the optoelectronic component, a pulse shaper iet. Parallel to the pulse shaper is a low-pass filter "Furthermore, a rectifier circuit is arranged parallel to this low-pass filter. Low pass and rectifier circuit are galvanically isolated by a capacitor. The rectifier circuit is followed by a non-linear voltage divider, which in turn activates a threshold value switch. In an advantageous embodiment of the invention, the non-linear voltage divider is constructed from a series circuit of Z «diode and ßhmschen resistance. Furthermore, the series connection of non-linear voltage divider and threshold value switch is present in duplicate, with the respective outputs working together as an AND or "OR" circuit.

Anschließend soll die Schaltungsanordnung in Funktion beschrieben werden*Subsequently, the circuit arrangement will be described in function *

Das in dem optoelektronischen Bauelement entstehende Abbildungssignal mit der für ein Flammensignal charakteristischen Frequenz von f = 5 Hz bis 40 Hz wird in dem Impulsformer und dem sich anschließenden Tiefpaß geformt, so daß die Amplitude des Abbildungssignals keinen Einfluß auf das Ausgangssignal mehr hat und eine reine Frequenzabhängigkeit gegeben ist. Dieser verbleibende Wechselanteil wird über einen Koppelkondensator weitergeleitet und durch die sich anschließende. Gleichrichterschaltung gleichgerichtet. Der Pegel dieser gleichgerichteten Wechselspannung ist somit von der Frequenz des Abbildungssignals abhängig und sinkt mit steigender Frequenz. Dieses Gleichspannungssignal wird in der Auswerteinrichtung, die aus .dem nichtlinearen Spannungsteiler und den durch ihn angesteuerten Schwellwertschalter besteht, ausgewertet» Dabei dient der nichtlineare Spannungsteiler zur Vergrößerung der Selektivität der Schaltungsanordnung und verhindert durch die sich im nichtlinearen Spannungsteiler ent~ haltene Zenerdiode eine Beeinflussung des Schwellv/ertschalters durch Einstreuung von IVechselgrößen, da sich über die Durchlaßrichtung der Zenerdiode am Spannungsteiler eine positive Spannung bildet, die den Schwellwertschalter weiter in den gesperrten Zustand steuert.The resulting in the optoelectronic component imaging signal with the characteristic of a flame signal frequency of f = 5 Hz to 40 Hz is formed in the pulse shaper and the subsequent low pass, so that the amplitude of the image signal has no effect on the output signal and a pure frequency dependence given is. This remaining alternating component is forwarded via a coupling capacitor and through the subsequent. Rectifier circuit rectified. The level of this rectified AC voltage is thus dependent on the frequency of the image signal and decreases with increasing frequency. This DC voltage signal is evaluated in the evaluation device, which consists of the non-linear voltage divider and the threshold value switch controlled by it. The nonlinear voltage divider serves to increase the selectivity of the circuit arrangement and prevents the threshold diode from being affected by the non-linear voltage divider / ertschalters by interference of IVechselgrößen, as formed on the forward direction of the Zener diode at the voltage divider, a positive voltage that controls the threshold further in the locked state.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anschließend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigt die Abbildung ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. In einem Flammenwächter nach dem Wechselstrahlungsprinzip wird die pulsierende Flammenstrahlung als Signalträger ge-The invention will be explained in more detail in an exemplary embodiment. The figure shows a schematic diagram of the circuit arrangement according to the invention. In a flame detector according to the alternating radiation principle, the pulsating flame radiation is used as a signal carrier.

2 8 4 0 ⁴ 2 8 4 0 ⁴

nutzt. Die aus der Flammenstrahlung in elektrische Signale gewandelten Impulse sind in ihrem zeitlichen Verlauf und der Häufigkeit völlig regellos^ jedoch liegt bezogen auf die Häufigkeit der nutzbare Hauptanteil im Bereich von f - 5 Hz bis 40 Hz« In diesem Bereich muß der Flammenwächter bereits auf kleine Flammensignale ansprechen« Wird jedoch durch innere Defekte (z.B. defekte Bauelemente irn Siebteil der Stromversorgung, Unterbrechung in der Fühler·» zuleitung) oder äußere Strahlungsquellen (z.B. Beleuchtungskörper) in dem Signalweg des Flammenwächters eine Störspannung, f β 50 Hz bzw« f * 100 Hz,^! eingespeist (sie kann in der Amplitude um einige Größenordnungen über dem Nutzsig·*· nal liegen) so besteht die Gefahr* daß ein Ausgangssignal entsteht, daß den Zustand "Flamme vorhanden" vortäuscht. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist nun folgende:uses. The converted from the flame radiation into electrical signals pulses are completely random in their time characteristic and the frequency ^, however, is based on the frequency of usable major proportion in the range of f - 5 Hz to 40 Hz "In this region, the flame detector must already small flame signals "However, due to internal defects (eg defective components in the screen of the power supply, interruption in the sensor lead) or external sources of radiation (eg lighting fixtures) in the signal path of the flame detector an interference voltage, f β 50 Hz or" f * 100 Hz, ^! fed (it may be in the amplitude by a few orders of magnitude above the Nutzsig · * nal) so there is a danger * that an output signal that the condition "flame present" pretends. The operation of the circuit arrangement according to the invention is now the following:

Eine am Eingang der Schaltungsanordnung anliegende Wechselspannung U- wird in einem Impulsformer 1 mit einem sich anschließenden Tiefpaß Z, bestehend aus einer Parallelschaltung von ©hmschem Widerstand 7 und Kondensator 8, gewandelt» Die Amplitude von U,- hat dadurch keinen Einfluß auf die Höhe und den Verlauf der Ausgangsiinpulse U_A2· Sie sind nur noch von der Eingangsimpulsdauer t» die von der Flammenfrequenz f_p be·» stimmt Vifirdt den wählbaren Größen des Tiefpasses 2 sowie der Sprungspannung am Ausgang bei Hoch bzw. Tief abhängig: ^υΑ2^> * <^Uh"~ V ⁽¹ - ^e" 4")A voltage applied to the input of the circuit AC voltage U- is in a pulse shaper 1 with a subsequent low-pass Z, consisting of a parallel circuit of © hmschem resistor 7 and capacitor 8, converted »The amplitude of U, - has no effect on the height and the course of Ausgangsiinpulse U _A2 · They are only of the input pulse duration t »of the flame frequency f _p be agrees Vifirdt the selectable sizes of the low-pass filter 2 and the jump voltage at the output at high or low dependent: ^υ Α2 ^> * < ^U h "~ V ⁽¹ - ^e " 4 ")

Zur weiteren Behandlung wird festgelegt, daß der Zusammenhang von t zu f·- geqeben ist durch t = 1 und der zum Zeit-For further treatment it is stipulated that the relationship of t is to be given by t = 1 and that at the time

punkt t erreichte Wert U^₂ ^a3-s Kriterium für die Ermittlung der Steilheit zwischen U_K/t bzw. U_A!- bei f,- » 40 Hz* d.h.point t reached value U ^ ₂ ^a3 -s criterion for determining the slope between U _{K / t} and U _A! - at f, - »40 Hz * ie

A4 Ao L· A4 Ao L ·

^UA4/40 ^bzw* ^UA5/40 ^{Und bei f}E ^{β ö0 Hz} · ^d*^h*'^UA4/50 ^U A4 / 40 ^or * ^U A5 / 40 ^{And at f} E ^{β ö0 Hz} · ^d * ^h * ' ^U A4 / 50

ist* .is *.

2 1 2 S 42 1 2 S 4

Die Spannung U.~ wird über den Kondensator 3 vom Gleichstromanteil getrennt und in einer anschließenden Gleich« richterschaltung 4 in eine der Betriebsspannung entgegengesetzt polarisierte Spannung LL₄ gewandelt. In der weiteren Erläuterung wird davon ausgegangen, daß IL₄ negativ polarisiert ist.The voltage U ~ is separated via the capacitor 3 from the DC component and converted in a subsequent rectifier circuit 4 into an operating voltage oppositely polarized voltage LL ₄ . In the further discussion, it is assumed that IL _{4 is} negatively polarized.

Dieses Signal wird in der entfernt angeordneten Auswerteinheit 5, 6 weiter verarbeitet. Diese Auswerteinheit be~ steht aus einem nichtlinearen Spannungsteiler 5 und aus einem Schwellwertschalter 6 mit dem Einschäitwert IL·. und dem Ausschaltwert LU₂* Der Spannungsteiler 5 wird gebildet aus einer Zenerdiode 11 (für negative Spannungen in Sperrrichtung geschaltet) und einem ohrnschen Widerstand 12. Dem ohmschen Widerstand 12 ist ein Ladekondensator 13 parallel geschaltet. Dieser« der eigentlichen Auswertoinrichtung, dem Schwellwertschalter 6, vorgeschaltete Spannungsteiler dient durch entsprechende Dirnensionierung der Zenerdiode 11 und des R-C-Gliedes 2 der Vergrößerung der Selektivität der gesamten Schaltungsanordnung und wenn Wechselgrößen auf den Eingang 15 der Auswerteinrichtung 5, 6 eingosteuert worden, so bildet sich über die Durchlaßrichtung der Zener-Diode 11 am Spannungsteiler eine positive Spannung, wodurch die Auswerteinheit weiter in den gesperrten Zustand gesteuert wird»This signal is further processed in the remote evaluation unit 5, 6. This evaluation unit consists of a non-linear voltage divider 5 and of a threshold value switch 6 with the insertion value IL ·. and the turn-off value LU ₂ * The voltage divider 5 is formed of a Zener diode 11 (connected in the reverse direction for negative voltages) and a resistor 12. The ohmic resistor 12 is connected in parallel with a charging capacitor 13. This «the actual Auswertoinrichtung, the threshold 6, upstream voltage divider is used by appropriate Dirnensionierung the Zener diode 11 and the RC element 2 of increasing the selectivity of the entire circuit and when changing variables on the input 15 of the evaluation device 5, 6 have been controlled, so it forms via the forward direction of the Zener diode 11 at the voltage divider a positive voltage, whereby the evaluation unit is further controlled in the locked state »

Um möglichen negativen Auswirkungen bei Ausfall dar Z-Diode 11 bzw. des Widerstandes 12 vorzubeugen, wird ab Eingang 15 die Auswerteinrichtung 5, 6 verdoppelt und dabei die Ausgänge der jeweiligen Auswerteinrichtung so miteinander vorknüftj daß sie bei dem Signal "Flamme vorhanden" als UND~ Schaltung und bei dem Signal "Flamme aus" als ODER-Schaltung arbeiten.In order to prevent possible negative effects in case of failure Z-diode 11 and the resistor 12 is from input 15, the evaluation device 5, 6 doubled while the outputs of the respective evaluation so vorknüftj each other that they at the signal "flame present" as AND ~ Circuit and at the signal "flame off" as OR-circuit work.

Claims

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claims

Le flame monitoring device consisting of an optoelectronic sensor unit and a remote electronic switching unit, characterized in that the optoelectronic component (14) of the pulse shaper (1) is connected, to which a low-pass filter (2) is connected in parallel and further in parallel to this low (2) is a rectifier circuit (4), which is galvanically separated by the capacitor (3) from the low-pass filter (2) * and the rectifier circuit (4) a non-linear voltage divider (5) adjoins * the threshold value switch (6 ).

2. Flame monitoring device to point l _t characterized in that the non-linear voltage divider (5) consists of a series circuit of Z- »diode (11) and © hmschem resistance (12).

3. Flame monitoring device according to item 1, characterized in that the evaluation device (5 _S 6) is present twice and the respective outputs act together as an AND or OR circuit.

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