WO2000052389A1 - Device for monitoring the flames of oil burners, with adaptive properties - Google Patents

Device for monitoring the flames of oil burners, with adaptive properties Download PDF

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WO2000052389A1
WO2000052389A1 PCT/EP2000/001464 EP0001464W WO0052389A1 WO 2000052389 A1 WO2000052389 A1 WO 2000052389A1 EP 0001464 W EP0001464 W EP 0001464W WO 0052389 A1 WO0052389 A1 WO 0052389A1
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signal
sensor
flame
amplifier circuit
monitoring
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PCT/EP2000/001464
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Willi Nyffenegger
Daniel Albrecht
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Satronic Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00—Flame sensors
    • F23N2229/22—Flame sensors the sensor's sensitivity being variable

Definitions

  • Device for flame monitoring in oil burners with a sensor (10) and an amplifier circuit (11) for evaluating the signal detected by the sensor (10)
  • Amplifier circuit (1 1) to the actual level of the sensor (10) detected
  • control signal (17) adjusts the amplitude of the signal (12) detected by the sensor (10) to the defined amplitude.
  • Flame signal (31) is generated, which contains information about the presence of a flame of the oil burner.
  • the device characterized in that the amplifier circuit (11) is a self-test signal (33) can be fed, which is used to check the function of the amplifier circuit (11).
  • the device according to claim 9 characterized in that the self-test signal (33) of a second voltage divider device (34) can be supplied, which a
  • Input signal for the filter device (14) forms.
  • the device according to claim 9 or 10 characterized in that the second voltage divider device (34) reduces the gain of a first bandpass filter (19) depending on a clock pulse of the self-test signal (33), the functional check of the actual Flame monitoring is permanently superimposed.
  • the device according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that the amplifier circuit (11) is integrated in a microprocessor, in particular in a microprocessor-controlled control unit.
  • the invention relates to a device for flame monitoring in oil burners according to the preamble of claim 1.
  • Such devices for flame monitoring usually have a sensor that detects the light from the flame of the burner and generates a corresponding signal therefrom, and an amplifier circuit for evaluating the signal detected by the sensor.
  • the flame light to be detected by the sensor has a large dynamic range depending on the operating status of the oil burner.
  • the sensor detects only a small signal, whereas in the case of a “hot” oil burner there is a large signal.
  • the present invention is based on the problem of creating a device for flame monitoring in oil burners that is optimized.
  • Fig. 1 shows an inventive device for flame monitoring in oil burners as a schematic block diagram.
  • the device according to the invention for flame monitoring in oil burners shown in the drawing has a sensor 10 and an amplifier circuit 11 assigned to sensor 10.
  • Sensor 10 monitors a flame (not shown) of an oil burner (also not shown).
  • the sensor 10 is preferably an infrared sensor which detects the light of the flame of the oil burner in the infrared range and generates a corresponding signal 12 from it.
  • the amplifier circuit 11 is used to evaluate the signal 12 detected by the sensor 10.
  • the sensor 10 need not be designed as an infrared sensor. Rather, other sensors can be used to monitor the flame of the oil burner.
  • the amplifier circuit 11 automatically adjusts its sensitivity to the actual level of the signal 12 detected by the sensor 10. This ensures that the amplifier circuit 11 and thus the device for flame monitoring consisting of the sensor 10 and the amplifier circuit 11 is independent of the state of the burner, that is to say it works reliably over the entire dynamic range of the flame of the oil burner.
  • the amplifier circuit 11 has a voltage divider device 13, a filter device 14, a rectifier device 15 and an amplifier device 16.
  • the signal 12 detected by the sensor 10 and a control signal 17 serve as input variables for the voltage divider device 13.
  • the signal 12 detected by the sensor 10 and the control signal 17 are offset against one another such that the amplitude of the signal 12 detected by the sensor is set to a defined amplitude becomes.
  • This signal set to the defined amplitude is the output signal 18 of the voltage divider device 13, which is fed to the filter device 14 as an input signal.
  • the filter device 14 comprises two filters, namely a first bandpass filter 19 and a second bandpass filter 20 connected downstream of the first bandpass filter 19 3
  • the output signal 18 of the voltage divider device 13 is accordingly filtered, and an output signal 21 of the filter device 14 is then fed to the rectifier device 15, which generates a rectified output signal 22 from the output signal 21 in AC voltage.
  • the output signal 22 is consequently a filtered, rectified output signal of the sensor 10 set to the defined amplitude.
  • the rectifier device 15 has a resistor 24 connected in series with a diode 23, whereby the series connection of the diode 23 and the resistor 24 are each connected in parallel with a capacitor 25 and a further resistor 26.
  • the output signal 22 of the rectifier device 15 is fed to the amplifier device 16 as an input signal.
  • the amplifier device 16 is supplied with a reference signal provided via correspondingly dimensioned resistors 27, 28 and 29 as the desired value.
  • the reference signal for the amplifier device 16 is tapped between the resistors 27 and 28 according to FIG.
  • the amplifier device 16 generates the control signal 17 from these input signals.
  • a configuration of the amplifier device 16 is particularly advantageous if the latter has a proportional / integral gain characteristic.
  • the output signal 22 of the rectifier device 15 is additionally fed to a comparator 30 as an input signal which compares the output signal 22 of the rectifier device 15 with a reference value which is tapped between the resistors 29 and 27.
  • This reference value for the comparator 30 is, for example, 70% of the defined amplitude to which the signal 12 determined by the sensor 10 is set in the voltage divider device 13.
  • the comparator 30 provides a flame signal which contains information about the presence or absence of the flame of the oil burner.
  • the sensitivity of the amplifier circuit 11 is optimized over the entire dynamic range of the flame of the oil burner.
  • the amplifier device 16 has a proportional / integral gain characteristic.
  • the amplification characteristic of the amplifier device 16 is designed in such a way that an output signal 22 that grows larger is quickly compensated for, while an output signal 22 that is becoming smaller is slowly adjusted. This ensures that at a 4
  • the output signal 22 quickly falls below the threshold value of preferably 70%, and the comparator can thus report a corresponding flame failure safely and quickly.
  • the amplification characteristic of the amplifier device 16 can also be changed by a signal 32.
  • This property is important when the device according to the invention is to be used in multi-stage oil burners.
  • a sudden change in the lighting conditions with respect to the flame of the oil burner can take place. It must be reliably prevented here that a reduction in the signal 12 detected by the sensor 10 caused thereby is interpreted as a flame breakdown or flame failure.
  • the gain characteristic of the amplifier device 16 is set to a maximum in synchronism with a step changeover of the oil burner via the signal 32.
  • the amplifier circuit 11 is made selectively so at the moment when the oil burner is switched over in stages that in the event of a sudden drop in the signal 12 as a result of a stage changeover, the presence of a flame in the oil burner can be reliably concluded.
  • the amplifier circuit 11 has a self-test function.
  • the amplifier circuit 11 can be supplied with a self-test signal 33 via a second voltage divider device 34.
  • the self-test signal 33 serves the second voltage divider device 34 as an input variable, an output variable 35 of the second voltage divider device 34 of the filter device 14, namely the first bandpass filter 19, being made available as an input variable.
  • the self-test signal 33 is a sequence of pulses, the gain of the first band-pass filter 19 being reduced to preferably one third of its nominal gain via the voltage divider device 34 in synchronism with the pulses of the self-test signal 33.
  • An evaluation circuit (not shown), which is connected downstream of the comparator 30, checks whether the comparator 30 detects the signal reduction carried out in time with the pulses of the self-test signal 33. If this is the case, the amplifier circuit 11 operates without errors. It is important here that the amplification of the first bandpass filter 19 is not reduced to zero via the voltage divider device 34, but is only preferably divided into three or even halved. If the amplifier device 16 overrides due to an error, the third or the halving of the amplification of the first bandpass filter 19 is not sufficient so that the comparator 30 can react accordingly to the pulses of the self-test signal 33. An error is thus recognized. However, would reinforce the first bandpass age 19 5 are reduced to zero, the comparator 30 would also react to the pulses in the self-test signal in the case of an overdriving amplifier device 16 and would then not be able to recognize the error.
  • the device according to the invention from the sensor 10 and the adaptive amplifier circuit 11 is integrated into a digital, microprocessor-controlled control device.
  • the device according to the invention can namely be optimally used.
  • a digital, microprocessor-controlled control device or regulating device can thus directly evaluate the output variable 31 of the comparator 30.
  • a digital control device or control device can also generate the self-test signal 33 and the signal 32 safely and easily.
  • the control signal 17 can be easily evaluated.

Abstract

The invention relates to a device for monitoring the flames of oil burners. Said device comprises a sensor (10) and an amplifier circuit (11). According to the invention, the sensitivity of the amplifier circuit (11) automatically adapts itself to the actual level of the signal (12) detected by the sensor (10), thereby making sure that the inventive device exhibits an optimum sensitivity across the entire range of dynamics of a flame to be monitored.

Description

Patentansprüche:Claims:
1. Vorrichtung zur Flammenüberwachung bei Ölbrennern, mit einem Sensor (10) und einer Verstärkerschaltung (11) zur Auswertung des vom Sensor (10) erfaßten Signals1. Device for flame monitoring in oil burners, with a sensor (10) and an amplifier circuit (11) for evaluating the signal detected by the sensor (10)
(12), dadurch gekennzeichnet, daß sich die Empfindlichkeit der(12), characterized in that the sensitivity of the
Verstärkerschaltung (1 1) an den tatsächlichen Pegel des vom Sensor (10) erfaßtenAmplifier circuit (1 1) to the actual level of the sensor (10) detected
Signals (12) automatisch anpaßt.Signals (12) automatically adjusts.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das vom Sensor (10) erfaßte Signal (12) von selbst auf eine definierte Amplitude einstellt, wobei hierzu ein von der Verstärkerschaltung (11) erzeugtes Regelsignal (17) mit dem vom Sensor (10) erfaßten Signal (12) verrechnet wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the signal (12) detected by the sensor (10) automatically adjusts to a defined amplitude, for which purpose a control signal (17) generated by the amplifier circuit (11) with that of the sensor ( 10) detected signal (12) is offset.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelsignal (17) die Amplitude des vom Sensor (10) erfaßten Signals (12) auf die definierte Amplitude einstellt.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the control signal (17) adjusts the amplitude of the signal (12) detected by the sensor (10) to the defined amplitude.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelsignal (17) und das vom Sensor (10) erfaßte Signal4. The device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the control signal (17) and the signal detected by the sensor (10)
(12) in einer Spannungsteiler - Einrichtung (13) der Verstärkerschaltung (11) miteinander verrechnet werden.(12) in a voltage divider device (13) of the amplifier circuit (11) can be offset against one another.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangsgröße (18) der Spannungsteiler - Einrichtung5. The device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that an output variable (18) of the voltage divider device
(13) im Anschluß nacheinander eine Filter - Einrichtung (14), eine Gleichrichter - Einrichtung (15) und eine Verstärker - Einrichtung (16) durchläuft, und daß das Ausgangssignal der Verstärker - Einrichtung (16) das Regelsignal (17) ist.(13) subsequently passes through a filter device (14), a rectifier device (15) and an amplifier device (16), and that the output signal of the amplifier device (16) is the control signal (17).
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsteiler - Einrichtung (13) als einstellbarer Widerstand ausgebildet ist, und daß die Filter - Einrichtung (14) vorzugsweise zwei in Reihe geschaltete Bandpaß filter (19, 20) aufweist.6. The device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the voltage divider device (13) is designed as an adjustable resistor, and that the filter device (14) preferably two bandpass filters connected in series (19, 20th ) having.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter - Einrichtung (15) einen mit einer Diode (23) in Reihe geschalteten Widerstand (24) und einen jeweils mit diesen Elementen parallel geschalteten Kondensator (25) sowie Widerstand (26) umfaßt. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung (1 1) weiterhin einen Komparator (30) aufweist, wobei der Komparator (30) das Ausgangssignal (22) der Gleichrichter - Einrichtung (15) mit einem Referenzwert vergleicht und hieraus einen7. The device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the rectifier device (15) with a diode (23) connected in series resistor (24) and a respective capacitor connected in parallel with these elements (25) and resistor (26). 8. The device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the amplifier circuit (1 1) further comprises a comparator (30), the comparator (30) having the output signal (22) of the rectifier device (15) compares a reference value and from this one
Flammensignal (31) erzeugt, welches Informationen über das Vorhandensein einer Flamme des Ölbrenners enthält.Flame signal (31) is generated, which contains information about the presence of a flame of the oil burner.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerschaltung (11) ein Selbsttest - Signal (33) zuführbar ist, welches einer Funktionsüberprüfung der Verstärkerschaltung (11) dient.9. The device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the amplifier circuit (11) is a self-test signal (33) can be fed, which is used to check the function of the amplifier circuit (11).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Selbsttest - Signal (33) einer zweiten Spannungsteiler - Einrichtung (34) zufuhrbar ist, die hieraus ein10. The device according to claim 9, characterized in that the self-test signal (33) of a second voltage divider device (34) can be supplied, which a
Eingangssignal für die Filter - Einrichtung (14) bildet.Input signal for the filter device (14) forms.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die zweite Spannungsteiler - Einrichtung (34) die Verstärkung eines ersten Bandpaßfilters (19) abhängig von einem Takt der Impulse des Selbsttest - Signals (33) reduziert, wobei die Funktionsüberprüfung der eigentlichen Flammenüberwachung dauernd überlagert ist.11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the second voltage divider device (34) reduces the gain of a first bandpass filter (19) depending on a clock pulse of the self-test signal (33), the functional check of the actual Flame monitoring is permanently superimposed.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des ersten Bandpaßfilters (19) gedrittelt oder halbiert wird, also nicht auf Null reduziert wird.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the gain of the first bandpass filter (19) is divided into three or halved, that is not reduced to zero.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker - Einrichtung (16) der Verstärkerschaltung (11) eine Proportional/Integral - Verstärkungscharakteristik aufweist.13. The device according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the amplifier device (16) of the amplifier circuit (11) has a proportional / integral gain characteristic.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungscharakteristik der Verstärker - Einrichtung (16) von einem Signal (32) in einen vorbestimmten, empfindlichen Zustand gebracht wird.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the amplification characteristic of the amplifier device (16) from a signal (32) is brought into a predetermined, sensitive state.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (32) zur Veränderung des Integral - Verstärkungsfaktors in Abhängigkeit von Stufenumschaltungen des Ölbrenners bei mehrstufigem Brennerbetrieb aktiviert 9 wird, um auch bei einer Stufenumschaltung das Vorhandensein einer Flamme des Ölbrenners sicher zu erkennen.15. The apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that the signal (32) for changing the integral gain factor is activated as a function of level switches of the oil burner in multi-stage burner operation 9, in order to reliably detect the presence of a flame in the oil burner even when changing the stage.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung (11) in einen Mikroprozessor, insbesondere in ein mikroprozessorgesteuertes Steuergerät, integriert ist. 16. The device according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that the amplifier circuit (11) is integrated in a microprocessor, in particular in a microprocessor-controlled control unit.
Vorrichtung zur Flammenüberwachung bei Ölbrennern mit adaptiven EigenschaftenDevice for flame monitoring in oil burners with adaptive properties
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Flammenüberwachung bei Ölbrennern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for flame monitoring in oil burners according to the preamble of claim 1.
Derartige Vorrichtungen zur Flammenüberwachung verfugen in der Regel über einen Sensor, der das Licht der Flamme des Brenners erfaßt und hieraus ein entsprechendes Signal erzeugt, sowie über eine Verstärkerschaltung zur Auswertung des vom Sensor erfaßten Signals.Such devices for flame monitoring usually have a sensor that detects the light from the flame of the burner and generates a corresponding signal therefrom, and an amplifier circuit for evaluating the signal detected by the sensor.
Das vom Sensor zu erfassende Licht der Flamme verfügt abhängig vom Betriebszustand des Ölbrenners über einen großen Dynamikbereich. Bei einem „kalten" Olbrenner - also beim Anfahren des Ölbrenners - wird vom Sensor nur ein kleines Signal erfaßt, bei einem „heißen" Olbrenner hingegen liegt ein großes Signal vor. Diese Dynamik bringt das Problem mit sich, daß die Anforderungen an die Empfindlichkeit derartiger Vorrichtungen zeitlich variabel sind, da sowohl ein sicheres Anfahren als auch Abschalten des Ölbrenners gewährleistet sein muß.The flame light to be detected by the sensor has a large dynamic range depending on the operating status of the oil burner. In the case of a “cold” oil burner - that is to say when the oil burner is started up — the sensor detects only a small signal, whereas in the case of a “hot” oil burner there is a large signal. This dynamic brings with it the problem that the requirements for the sensitivity of such devices are variable over time, since both a safe start-up and shutdown of the oil burner must be ensured.
Bei Vorrichtungen zur Flammenüberwachung nach dem Stand der Technik wird dem obigen Dynamikbereich keine Rechnung getragen, daß heißt die Empfindlichkeit der Vorrichtungen zur Flammenüberwachung wird lediglich auf einen festen Wert eingestellt. Daraus folgt unmittelbar, daß die Funktionsweise der Vorrichtungen nach dem Stand der Technik nur suboptimal sein kann.In devices for flame monitoring according to the prior art, the above dynamic range is not taken into account, that is, the sensitivity of the devices for flame monitoring is only set to a fixed value. It follows directly from this that the functioning of the devices according to the prior art can only be suboptimal.
Als Stand der Technik wird auf die DE 196 50 972 AI verwiesen, die ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung und Regelung von Verbrennungsprozessen offenbart.As prior art, reference is made to DE 196 50 972 AI, which discloses a method and an arrangement for monitoring and controlling combustion processes.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine Vorrichtung zur Flammenüberwachung bei Ölbrennern zu schaffen, die optimiert ist.Proceeding from this, the present invention is based on the problem of creating a device for flame monitoring in oil burners that is optimized.
Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:This problem is solved by a device with the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims and the description. A preferred exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Flammenüberwachung bei Ölbrennern als schematisiertes Blockschaltbild.Fig. 1 shows an inventive device for flame monitoring in oil burners as a schematic block diagram.
Die in der Zeichnung gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Flammenüberwachung bei Ölbrennern verfügt über einen Sensor 10 sowie über eine dem Sensor 10 zugeordnete Verstärkerschaltung 11. Der Sensor 10 überwacht eine nicht-dargestellte Flamme eines ebenfalls nicht dargestellten Ölbrenners. Konkret handelt es sich bei dem Sensor 10 vorzugsweise um einen Infrarot-Sensor, der das Licht der Flamme des Ölbrenners im Infrarot-Bereich erfaßt und hieraus ein entsprechendes Signal 12 generiert. Die Verstärkerschaltung 11 dient der Auswertung des vom Sensor 10 erfaßten Signals 12. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß der Sensor 10 nicht als Infrarot-Sensor ausgebildet sein muß. Vielmehr können auch andere Sensoren zur Überwachung der Flamme des Ölbrenners eingesetzt werden.The device according to the invention for flame monitoring in oil burners shown in the drawing has a sensor 10 and an amplifier circuit 11 assigned to sensor 10. Sensor 10 monitors a flame (not shown) of an oil burner (also not shown). Specifically, the sensor 10 is preferably an infrared sensor which detects the light of the flame of the oil burner in the infrared range and generates a corresponding signal 12 from it. The amplifier circuit 11 is used to evaluate the signal 12 detected by the sensor 10. For the sake of completeness, it should be noted that the sensor 10 need not be designed as an infrared sensor. Rather, other sensors can be used to monitor the flame of the oil burner.
Die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung 11 paßt ihre Empfindlichkeit automatisch an den tatsächlichen Pegel des vom Sensor 10 erfaßten Signals 12 an. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Verstärkerschaltung 11 und damit die aus dem Sensor 10 und der Verstärkerschaltung 11 bestehende Vorrichtung zur Flammenüberwachung unabhängig vom Zustand des Brenners ist, also über den gesamten Dynamikbereich der Flamme des Ölbrenners zuverlässig arbeitet.The amplifier circuit 11 according to the invention automatically adjusts its sensitivity to the actual level of the signal 12 detected by the sensor 10. This ensures that the amplifier circuit 11 and thus the device for flame monitoring consisting of the sensor 10 and the amplifier circuit 11 is independent of the state of the burner, that is to say it works reliably over the entire dynamic range of the flame of the oil burner.
Die Verstärkerschaltung 11 verfugt hierzu über eine Spannungsteiler-Einrichtung 13, eine Filtereinrichtung 14, eine Gleichrichter-Einrichtung 15 und eine Verstärker-Einrichtung 16. Gemäß Figur 1 dienen das vom Sensor 10 erfaßte Signal 12 sowie ein Regelsignal 17 als Eingangsgrößen für die Spannungsteiler-Einrichtung 13. In der Spannungsteiler- Einrichtung 13, die als Kombination von Festwiderstand und einstellbarem Widerstand ausgebildet ist, werden das vom Sensor 10 erfaßte Signal 12 sowie das Regelsignal 17 derart miteinander verrechnet, daß die Amplitude des vom Sensor erfaßten Signals 12 auf eine definierte Amplitude eingestellt wird. Dieses auf die definierte Amplitude eingestellte Signal ist das Ausgangssignal 18 der Spannungsteiler-Einrichtung 13, welches der Filter- Einrichtung 14 als Eingangssignal zugeführt wird. Die Filter-Einrichtung 14 umfaßt zwei Filter, nämlich einen ersten Bandpaßfilter 19 sowie einen dem ersten Bandpaßfilter 19 nachgeschalteten zweiten Bandpaßfilter 20. In der Filter-Einrichtung 14 wird das 3For this purpose, the amplifier circuit 11 has a voltage divider device 13, a filter device 14, a rectifier device 15 and an amplifier device 16. According to FIG. 1, the signal 12 detected by the sensor 10 and a control signal 17 serve as input variables for the voltage divider device 13. In the voltage divider device 13, which is designed as a combination of fixed resistance and adjustable resistance, the signal 12 detected by the sensor 10 and the control signal 17 are offset against one another such that the amplitude of the signal 12 detected by the sensor is set to a defined amplitude becomes. This signal set to the defined amplitude is the output signal 18 of the voltage divider device 13, which is fed to the filter device 14 as an input signal. The filter device 14 comprises two filters, namely a first bandpass filter 19 and a second bandpass filter 20 connected downstream of the first bandpass filter 19 3
Ausgangssignal 18 der Spannungsteiler-Einrichtung 13 demnach gefiltert, und ein Ausgangssignal 21 der Filter-Einrichtung 14 wird anschließend der Gleichrichter- Einrichtung 15 zugeführt, die aus dem in Wechselspannung vorliegenden Ausgangssignal 21 ein gleichgerichtetes Ausgangssignal 22 erzeugt. Bei dem Ausgangssignal 22 handelt es sich demzufolge um ein auf die definierte Amplitude eingestelltes, gefiltertes sowie gleichgerichtetes Ausgangssignal des Sensors 10. Wie Figur 1 entnommen werden kann, verfügt die Gleichrichter-Einrichtung 15 über einen mit einer Diode 23 in Reihe geschalteten Widerstand 24, wobei die Reihenschaltung aus der Diode 23 und dem Widerstand 24 jeweils mit einem Kondensator 25 und einem weiteren Widerstand 26 parallelgeschaltet sind.The output signal 18 of the voltage divider device 13 is accordingly filtered, and an output signal 21 of the filter device 14 is then fed to the rectifier device 15, which generates a rectified output signal 22 from the output signal 21 in AC voltage. The output signal 22 is consequently a filtered, rectified output signal of the sensor 10 set to the defined amplitude. As can be seen in FIG. 1, the rectifier device 15 has a resistor 24 connected in series with a diode 23, whereby the series connection of the diode 23 and the resistor 24 are each connected in parallel with a capacitor 25 and a further resistor 26.
Gemäß Figur 1 wird das Ausgangssignal 22 der Gleichrichter-Einrichtung 15 der Verstärker-Einrichtung 16 als Eingangssignal zugeführt. Darüber hinaus wird der Verstärker-Einrichtung 16 ein über entsprechend dimensionierte Widerstände 27, 28 und 29 bereitgestelltes Referenzsignal als Sollwert zugeführt. Das Referenzsignal für die Verstärker-Einrichtung 16 wird gemäß Figur 1 zwischen den Widerständen 27 und 28 abgegriffen. Die Verstärker-Einrichtung 16 erzeugt aus diesen Eingangssignalen das Regelsignal 17. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Verstärker-Einrichtung 16 dann, wenn dieselbe über eine Proportional/Integral- Verstärkungscharakteristik verfügt.According to FIG. 1, the output signal 22 of the rectifier device 15 is fed to the amplifier device 16 as an input signal. In addition, the amplifier device 16 is supplied with a reference signal provided via correspondingly dimensioned resistors 27, 28 and 29 as the desired value. The reference signal for the amplifier device 16 is tapped between the resistors 27 and 28 according to FIG. The amplifier device 16 generates the control signal 17 from these input signals. A configuration of the amplifier device 16 is particularly advantageous if the latter has a proportional / integral gain characteristic.
Das Ausgangssignal 22 der Gleichrichter- Einrichtung 15 wird zusätzlich einem Komparator 30 als Eingangssignal zugeführt, der das Ausgangssignal 22 der Gleichrichter- Einrichtung 15 mit einem Referenzwert vergleicht, der zwischen den Widerständen 29 und 27 abgegriffen wird. Dieser Referenzwert für den Komparator 30 beträgt beispielsweise 70% der definierten Amplitude, auf die das vom Sensor 10 ermittelte Signal 12 in der Spannungsteiler-Einrichtung 13 eingestellt wird. Als Ausgangsgröße 31 stellt der Komparator 30 ein Flammensignal bereit, welches Informationen über das Vorhandensein oder Nicht- Vorhandensein der Flamme des Ölbrenners enthält.The output signal 22 of the rectifier device 15 is additionally fed to a comparator 30 as an input signal which compares the output signal 22 of the rectifier device 15 with a reference value which is tapped between the resistors 29 and 27. This reference value for the comparator 30 is, for example, 70% of the defined amplitude to which the signal 12 determined by the sensor 10 is set in the voltage divider device 13. As the output variable 31, the comparator 30 provides a flame signal which contains information about the presence or absence of the flame of the oil burner.
Da, wie oben dargestellt, die Amplitude des vom Sensor 10 erfaßten Signals 12 stets automatisch auf die definierte Amplitude normiert wird, ist die Empfindlichkeit der Verstärkerschaltung 11 über den gesamten Dynamikbereich der Flamme des Ölbrenners optimiert.Since, as shown above, the amplitude of the signal 12 detected by the sensor 10 is always automatically normalized to the defined amplitude, the sensitivity of the amplifier circuit 11 is optimized over the entire dynamic range of the flame of the oil burner.
Wie bereits oben dargestellt wurde, verfügt die Verstärker-Einrichtung 16 über eine Proportional/Integral-Verstärkungscharakteristik. Die Verstärkungscharakteristik der Verstärker- Einrichtung 16 ist dabei derart ausgelegt, daß ein größer werdendes Ausgangssignal 22 schnell ausgeregelt wird, während ein kleiner werdendes Ausgangssignal 22 langsam ausgeregelt wird. Hierdurch ist sichergestellt, daß bei einem 4As already shown above, the amplifier device 16 has a proportional / integral gain characteristic. The amplification characteristic of the amplifier device 16 is designed in such a way that an output signal 22 that grows larger is quickly compensated for, while an output signal 22 that is becoming smaller is slowly adjusted. This ensures that at a 4
Flammenausfall das Ausgangssignal 22 schnell unter den Schwellenwert von vorzugsweise 70% fällt und so der Komparator sicher und schnell einen entsprechenden Flammenausfall melden kann.If the flame fails, the output signal 22 quickly falls below the threshold value of preferably 70%, and the comparator can thus report a corresponding flame failure safely and quickly.
Die Verstärkungscharakteristik der Verstärker-Einrichtung 16 ist gemäß Figur 1 des weiteren durch ein Signal 32 veränderbar. Diese Eigenschaft ist dann von Bedeutung, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung bei mehrstufig arbeitenden Ölbrennern zum Einsatz kommen soll. So kann nämlich in Verbindung mit mehrstufigen Ölbrennern bei einer Umschaltung von einer Leistungsstufe in eine andere Stufe des Ölbrenners eine sprunghafte Veränderung der Lichtverhältnisse in bezug auf die Flamme des Ölbrenners stattfinden. Hier muß zuverlässig verhindert werden, daß eine hierdurch bewirkte Verringerung des vom Sensor 10 erfaßten Signals 12 als Flammenabriß bzw. Flammenausfall interpretiert wird. Hierzu wird synchron mit einer Stufenumschaltung des Ölbrenners über das Signal 32 die Verstärkungscharakteristik der Verstärker-Einrichtung 16 auf ein Maximum eingestellt. Hierdurch wird demnach selektiv bei Stufenumschaltungen des Ölbrenners die Verstärkerschaltung 11 momentan derart empfindlich gemacht, daß bei einem sprunghaften Rückgang des Signals 12 infolge einer Stufenumschaltung sicher auf das Vorhandensein einer Flamme des Ölbrenners geschlossen werden kann.According to FIG. 1, the amplification characteristic of the amplifier device 16 can also be changed by a signal 32. This property is important when the device according to the invention is to be used in multi-stage oil burners. Thus, in connection with multi-stage oil burners, when switching from one power stage to another stage of the oil burner, a sudden change in the lighting conditions with respect to the flame of the oil burner can take place. It must be reliably prevented here that a reduction in the signal 12 detected by the sensor 10 caused thereby is interpreted as a flame breakdown or flame failure. For this purpose, the gain characteristic of the amplifier device 16 is set to a maximum in synchronism with a step changeover of the oil burner via the signal 32. As a result, the amplifier circuit 11 is made selectively so at the moment when the oil burner is switched over in stages that in the event of a sudden drop in the signal 12 as a result of a stage changeover, the presence of a flame in the oil burner can be reliably concluded.
Des weiteren verfügt die Verstärkerschaltung 11 über eine Selbsttest-Funktion. Hierzu ist der Verstärkerschaltung 11 ein Selbsttest-Signal 33 über eine zweite Spannungsteiler- Einrichtung 34 zuführbar. Das Selbsttest-Signal 33 dient hierbei der zweiten Spannungsteiler-Einrichtung 34 als Eingangsgröße, wobei eine Ausgangsgröße 35 der zweiten Spannungsteiler-Einrichtung 34 der Filter-Einrichtung 14, nämlich dem ersten Bandpaßfilter 19, als Eingangsgröße zur Verfügung gestellt wird. Bei dem Selbsttest- Signal 33 handelt es sich um eine Folge von Impulsen, wobei über die Spannungsteiler- Einrichtung 34 synchron zu den Impulsen des Selbsttest-Signals 33 die Verstärkung des ersten Bandpaßfilters 19 auf vorzugsweise ein Drittel seiner nominellen Verstärkung reduziert wird. Eine nicht-dargestellte Auswerteschaltung, die dem Komparator 30 nachgeschaltet ist, überprüft, ob der Komparator 30 die im Takt der Impulse des Selbsttest- Signals 33 durchgeführte Signalreduzierung erkennt. Ist dies der Fall, so arbeitet die Verstärkerschaltung 11 fehlerfrei. Hierbei ist von Bedeutung, daß über die Spaimungsteiler-Einrichtung 34 die Verstärkung des ersten Bandpaßfilters 19 nicht auf Null reduziert wird, sondern nur vorzugsweise gedrittelt oder auch halbiert wird. Übersteuert nämlich die Verstärker-Einrichtung 16 aufgrund eines Fehlers, so genügt das Dritteln oder das Halbieren der Verstärkung des ersten Bandpaßfilters 19 nicht, damit der Komparator 30 auf die Impulse des Selbsttest-Signals 33 entsprechend reagieren kann. Damit ist ein Fehler erkannt. Würde jedoch die Verstärkung des ersten Bandpaß Alters 19 5 auf Null reduziert werden, so würde auch bei einer übersteuernden Verstärker-Einrichtung 16 der Komparator 30 auf die Impulse im Selbsttest-Signal reagieren und könnte dann den Fehler nicht erkennen.Furthermore, the amplifier circuit 11 has a self-test function. For this purpose, the amplifier circuit 11 can be supplied with a self-test signal 33 via a second voltage divider device 34. The self-test signal 33 serves the second voltage divider device 34 as an input variable, an output variable 35 of the second voltage divider device 34 of the filter device 14, namely the first bandpass filter 19, being made available as an input variable. The self-test signal 33 is a sequence of pulses, the gain of the first band-pass filter 19 being reduced to preferably one third of its nominal gain via the voltage divider device 34 in synchronism with the pulses of the self-test signal 33. An evaluation circuit (not shown), which is connected downstream of the comparator 30, checks whether the comparator 30 detects the signal reduction carried out in time with the pulses of the self-test signal 33. If this is the case, the amplifier circuit 11 operates without errors. It is important here that the amplification of the first bandpass filter 19 is not reduced to zero via the voltage divider device 34, but is only preferably divided into three or even halved. If the amplifier device 16 overrides due to an error, the third or the halving of the amplification of the first bandpass filter 19 is not sufficient so that the comparator 30 can react accordingly to the pulses of the self-test signal 33. An error is thus recognized. However, would reinforce the first bandpass age 19 5 are reduced to zero, the comparator 30 would also react to the pulses in the self-test signal in the case of an overdriving amplifier device 16 and would then not be able to recognize the error.
Von Vorteil ist des weiteren, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung aus dem Sensor 10 und der adaptiven Verstärkerschaltung 11 in ein digitales, mikroprozessorgesteuertes Steuergerät bzw. Regelgerät integriert wird. Bei dieser Integration kann nämlich die erfindungsgemäße Vorrichtung optimal eingesetzt werden. So kann ein digitales, mikroprozessorgesteuertes Steuergerät bzw. Regelgerät die Ausgangsgröße 31 des Komparators 30 direkt auswerten. Auch kann ein digitales Steuergerät bzw. Regelgerät das Selbsttest-Signal 33 sowie das Signal 32 sicher und leicht generieren. Darüber hinaus kann auf einfache Art und Weise das Regelsignal 17 einfach ausgewertet werden. Darüber hinaus ergibt sich bei einer Integration der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen Mikroprozessor eine Kosteneinsparung, da der konstruktive Aufbau vereinfacht wird. It is furthermore advantageous if the device according to the invention from the sensor 10 and the adaptive amplifier circuit 11 is integrated into a digital, microprocessor-controlled control device. With this integration, the device according to the invention can namely be optimally used. A digital, microprocessor-controlled control device or regulating device can thus directly evaluate the output variable 31 of the comparator 30. A digital control device or control device can also generate the self-test signal 33 and the signal 32 safely and easily. In addition, the control signal 17 can be easily evaluated. In addition, there is a cost saving when the device according to the invention is integrated into a microprocessor, since the structural design is simplified.
B ezu gszeichenli ste :Related sign list:
10 Sensor10 sensor
1 1 Verstärkerschaltung1 1 amplifier circuit
12 Signal12 signal
13 Spannungsteiler-Einrichtung13 voltage divider device
14 Filter-Einrichtung14 filter device
15 Gleichrichter-Einrichtung15 Rectifier device
16 Verstärker-Einrichtung16 amplifier device
17 Regelsignal17 control signal
18 Ausgangssignal18 output signal
19 Bandpaßfilter19 bandpass filters
20 Bandpaßfilter20 bandpass filters
21 Ausgangssignal21 output signal
22 Ausgangssignal22 output signal
23 Diode23 diode
24 Widerstand24 resistance
25 Kondensator25 capacitor
26 Widerstand26 resistance
27 Widerstand27 resistance
28 Widerstand28 resistance
29 Widerstand29 resistance
30 Komparator30 comparator
31 Ausgangsgröße31 output variable
32 Signal32 signal
33 Selbsttest-Signal33 Self-test signal
34 Spannungsteiler-Einrichtung34 Voltage divider device
35 Ausgangsgröße 35 output variable
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